基于SMPA的半挂车自动泊车运动规划方法研究

半挂车辆的非稳定运动学特性为其泊车过程中自主运动规划带来严峻挑战。针对半挂车在多障碍物的静态场景中泊车运动规划算法效率低、结果平滑性差等问题,本文提出了序列式运动规划方法(sequential motion planning algorithm,SMPA)。首先,提出了基于二次规划策略和改进双向快速扩展随机树(bidirectional rapidly-exploring random tree algorithm,Bi-RRT)的初始路径生成方法。然后,结合车辆非完整微分约束下的路径节点可行性判别方法研究,提出基于概率的目标偏向采样策略,提高了采样效率。最后,构建了面向车辆系统控制变量连续性的非线性最优化控制模型,解决泊车换向点的对接问题,提高了泊车轨迹平滑性。仿真结果表明,该方法在多障碍物场景中,规划时间相比Hybrid A*和Bi-RRT分别降低了86.71%和21.44%,轨迹质量也更具优越性。

考虑细观损伤的推进剂粘弹性多尺度本构模型研究

为了深入研究固体推进剂细观损伤行为及对其宏观力学性能的影响,在223~333 K温度下对硝酸酯增塑聚醚推进剂(NEPE)推进剂开展了单轴拉伸和应力松弛试验,获得了相应的应力应变曲线及松弛模量主曲线。在有限变形下开发了考虑细观损伤的非线性粘弹性本构模型,该模型通过将微空洞演化与温度、应变率、围压及循环加载损伤等因素关联实现对推进剂力学性能的多尺度分析。通过有限元软件ABAQUS对模型进行了二次开发,并基于试验数据确定了模型参数,之后将模型应用于预测推进剂在不同加载下的力学响应。结果表明,该模型能够准确预测推进剂在宽温(223~333 K)和加载速率(1~200 mm·min^(-1))下的单轴拉伸响应,并且适用于循环加载、围压试验和双轴加载试验,验证了该模型在复杂应力状态下的有效性。该模型所需参数较少且易于嵌入商用软件,可为发动机推装药结构完整性的多尺度分析提供一定的理论指导。

基于客流博弈均衡的旅客列车双层开行方案优化

为提高旅客列车运行效益及旅客出行满意度,以铁路运营部门净收益、列车空座位走行公里最小化为上层0-1规划模型,以旅客出行满意度最大化为下层客流均衡模型,构建了纯整数非线性高速铁路旅客列车开行方案双层规划模型。针对下层客流均衡模型,通过划分博弈环境和分析旅客乘车出行选择行为,选取旅客同质群体作为局中人,构造各局中人合理赢得函数,对每个博弈环境均运用非合作博弈理论进行客流均衡分配。基于构建的模型特征分析,采用NSGA-Ⅱ算法求解上层停站方案模型,运用QPSO算法求解下层客流博弈均衡模型,并以兰新高速铁路为例验证了模型及算法的可行性。结果表明:该算法可获得使铁路运营部门与旅客双方均满意的Nash均衡解,由此得到的开行方案铁路旅客损失率为0%。

含非线性阻尼的二维自治g-Navier-Stokes方程解的双全局吸引子

以研究二维自治g-Navier-Stokes方程解的全局渐近性为目的,用算子分解方法证明了在有界区域上含非线性阻尼的二维自治g-Navier-Stokes方程解的双全局吸引子存在性,并估计了其Hausdorff维数和Fractal维数。结果表明,该方程解的双全局吸引子存在且具有有限的Hausdorff维数和有限的分形维数。

某自由曲面单层网壳钢屋盖设计分析

宿迁某工程由6个混凝土框架结构及连于6个单体之间的自由曲面单层网壳钢屋盖组成。单层网壳长76m,宽13~39m,由三个不同高度的波峰形成平滑自由曲面。本文针对此单层网壳,通过结构试算进行找形分析,对不同网格划分角度及不同波峰高度进行对比计算,选取结构受力最优曲面;另外,采用适合此单层网壳的支座形式,分析结构振型、位移、承载力、屈曲模态及双非线性稳定等受力性能及指标,保证结构承载能力极限状态及正常使用极限状态;同时,对关键节点进行有限元分析,进一步保证结构安全性,并探讨不同节点加劲肋布置形式的受力性能及可行性。本工程可为类似自由曲面单层网壳结构的设计分析提供一定技术借鉴。

BNES对转子系统扭转振动抑制的理论和试验研究

为了抑制转子系统的扭转振动,提出了一种双稳态非线性能量阱(bi-stable nonlinear energy sink,BNES).首先介绍了BNES的结构和工作原理,在此基础上建立了转子-BNES耦合系统的动力学方程.然后利用数值计算方法,对BNES在瞬态和稳态激励下的振动抑制能力进行了研究,并与相同转动惯量的线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber,LDVA)进行了对比.最后,搭建测试平台,试验验证了BNES对转子系统扭转振动抑制的能力.研究结果表明,该BNES对转子系统的瞬态响应以及稳态响应具有良好的振动抑制效果;在给定的参数下,BNES的振动抑制能力优于LDVA.

大展弦比复合材料机翼几何非线性静气动弹性研究

气动弹性研究对机翼稳定性提高具有极其重要的意义,目前大尺寸大展弦比复合材料机翼在气动力作用下,会产生较大的弯曲扭转变形,使得几何非线性静气动弹性问题更加突出,导致该类型飞机稳定性大大降低,严重影响飞行安全。基于CFD/CSD双向耦合方法,考虑几何非线性影响,采用N-S控制方程求解大变形下的气动载荷,通过Newton-Raphson迭代法求解非线性结构平衡方程,对大展弦比复合材料机翼大变形几何非线性静气动弹性问题进行了数值分析;通过仿真分析,得到攻角和马赫数对大展弦比复合材料机翼几何非线性静气动弹性变形的结构变化规律,并重点分析这种气动弹性变形对该型机翼的纵向气动特性变化的影响程度。

基于CNN-BiLSTM-Attention模型的光纤非线性损伤补偿算法

克尔效应和色散对相干光纤通信系统的传输距离和数据容量有极大限制。为了补偿光纤传输中的非线性损伤,结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、双向长短期记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)和注意力机制(attention)的特点,提出了一种基于CNN-BiLSTM-Attention模型的光纤非线性损伤补偿算法,并在DP-16QAM 30Gbaud的相干光通信系统中进行了仿真。仿真结果表明,与CNN-BiLSTM模型相比,在1200 km的传输距离下,该算法以降低0.03~0.23 dB的Q因子为代价,使复杂度降低了约31.6%;在相似复杂度下,该算法在最佳传输功率下的Q因子提高了0.43 dB。

受载结构中SH_(0)波与裂纹作用的非线性散射场的数值研究

超声导波因具有传播距离远、能量衰减小等优点在结构健康监测领域中被广泛关注.厘清结构中导波与损伤作用后的散射规律,对于传感器阵列的设计和信号分析均具有重要意义.通过发展的数值方法,研究了受载结构中零阶水平剪切波(SH 0波)与微裂纹作用的接触声非线性作用规律.在双势谱方法的基础上,进一步通过mortar方法将谱单元和有限单元进行了耦合,以充分利用谱元法计算导波传播效率高的优点和有限元在离散复杂结构中的优势.利用该方法计算了板壳结构在自由状态和受载状态下SH 0波与不同角度微裂纹作用的非线性散射场.结果表明,SH 0波与裂纹作用后的二次谐波散射场关于裂纹面近似对称分布,并且单轴预应力不会改变二次谐波散射场的对称性,仍可以通过散射场的分布来确定微裂纹的取向.

公交换乘优惠的双层规划模型

对城市公交线网换乘优惠幅度的确定问题进行了研究。考虑了换乘优惠政策的实施对乘客采用公交出行的需求量和乘客对公交线网路径选择行为改变的影响,将该问题抽象成一个双层非线性规划模型,上层模型实现网络经济效益最大化,下层模型为基于弹性需求的随机用户平衡模型。最后通过一个算例来建立公交换乘优惠的双层模型,并采用基于惩罚函数的直接搜索法对模型进行求解。结果表明:该双层模型能够在实现公交网络效益最大化时确定合理的换乘优惠幅度。

钢管混凝土拱极限承载力分析的共旋坐标法

为提高钢管混凝土拱极限承载力分析的精度和效率,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的钢管混凝土拱数值分析模型.首先基于共旋坐标系下应变和消除刚体位移后的变形为线性关系,利用虚功原理无须迭代就可直接计算出该坐标系下完全粘结钢管混凝土梁单元考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得其在结构坐标系中考虑几何与材料双非线性的切线刚度矩阵,不平衡力完全是基于全量来计算.算例结果表明,该算法具有减少计算量、不累积误差和精度高等优点.

一种非线性变换的双直方图红外图像增强方法

红外图像具有噪声大、对比度低等特点,红外图像增强是红外探测、识别和跟踪应用中的核心问题之一。在红外图像增强技术中,直方图均衡方法简单、有效,但存在细节信息损失较大的缺陷。提出一种对红外图像采用非线性变换分段直方图的增强方法,该方法对红外图像进行非线性变换,提高较暗区域的像素亮度,根据前背景区域特征将直方图分成两段,进行双直方图均衡化处理,对前景和背景分别进行图像的增强。经过实验验证,该算法能有效提高图像亮度,扩大目标区的灰度范围,增强前景图像的细节部分。

江阴长江公路大桥主塔极限承载力分析研究

前人曾较详细地分析过悬索桥主塔的弹塑性稳定问题,考虑了风荷载对主塔的稳定影响等,但分析对象均为孤立主塔。参照江阴长江大桥桥塔的实际情况,在考虑纤维模型双重非线性的基础上,使用自编程序MockCool分别对孤立主塔和考虑主缆等构件对主塔影响的整桥模型进行弹性稳定和大位移弹塑性分析。结果表明,就所论的两种计算模型而言,虽然二者的弹性失稳问题均属于第二类极值型稳定问题,但是由于主缆的影响,不仅弹性失稳模态不同,而且弹塑性极限承载力的差别也很大,孤立主塔模型将高估结构真实工作时的承载能力。

钢筋混凝土梁单元双非线性分析的共旋坐标法

针对已有的钢筋混凝土梁单元非线性分析模型采用较多的假定和近似从而导致计算量增大及计算精度下降的问题,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的任意截面钢筋混凝土梁的数值分析模型.首先利用虚功原理计算共旋坐标系下完全粘结钢筋混凝土梁考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得钢筋混凝土梁在结构坐标系中考虑几何与材料双重非线性的切线刚度矩阵.算例结果表明,本文算法可减少计算量、不累积误差、精度高.

二维电荷转移型水杨醛缩乙二胺类双席夫碱及其Zn(Ⅱ)配合物的电子光谱及非线性光学性质的DFT理论研究

用密度泛函理论 ( DFT) B3 LYP方法 ,在 6-3 1 G( d)基组水平上优化水杨醛缩乙二胺类双席夫碱化合物及其 Zn( )配合物的几何结构 .在稳定构型基础上 ,引入外电场 ,运用有限场 ( FF)方法 ,计算标题化合物体系的非线性光学 ( NLO)系数 ,并与其独立的对称分子片结构进行比较 .同时用含时密度泛函理论 ( TD-DFT)计算各体系的电子光谱 .结果表明 ,两个单席夫碱分子片结合为双席夫碱时 ,二阶及三阶 NLO系数明显增大 ,且 γ比 β显著 .双键桥连 Zn配合物 1 a的 β,γ值均小于相应配体 ,而单键桥连 Zn配合物 2 a的 β和γ值大于相应配体 ,说明金属 Zn在完全共轭和局域共轭体系中所起的作用不同 .

可调永磁双稳态非线性能量阱及应用研究

为了实现对主系统的宽频振动抑制,研发了一种可调的双稳态非线性能量阱(BNES)。介绍了BNES的结构和工作原理;其次分析了BNES的刚度构成以及其非线性动力学特性,并建立了悬臂梁-BNES系统动力学微分方程;采用数值方法探究了不同磁铁间距时的BNES对悬臂梁瞬态时域振动抑制效果和稳态频域的宽频抑振能力;对两组不同的悬臂梁系统进行了实验,验证了不同磁铁间距时的双稳态非线性能量阱的宽频振动抑制能力。研究结果表明,该BNES对悬臂梁的瞬态时域响应和稳态频域响应都有很好的振动抑制能力。

空间框架简化为平面模型的抗震分析

在OpenSees(open systemfor earthquake engineering simu lation)平台上,采用基于柔度法的纤维模型非线性梁柱单元有限元分析模型,以八度区二级规则抗震空间框架以及沿x向取出的平面框架为研究对象,将单向地震作用下的空间框架作为对比的桥梁,从整体和局部两个层次研究双向地震作用下空间框架、单向地震作用下平面框架的地震反应的相关性。结果表明,3种模型的x向整体位移反应较为近似,按照传统方法提取平面模型代替空间框架的单向地震反应是可行的。框架局部反应差别较大,单向地震下平面框架是以梁铰为主的梁柱铰机构;双向地震下空间框架则以柱铰为主,柱端转角延性需求明显大于梁端,有形成层侧移机构的趋势,平面模型明显低估了空间框架柱的局部地震反应。

手性联萘桥联双卟啉的电子光谱与二阶非线性光学性质

在6-31G(d,p)水平上用B3LYP方法对手性联萘桥联双卟啉系列分子进行几何构型优化.用半经验ZINDO/S方法计算了这些分子的电子光谱,结果表明手性联萘桥联双卟啉中两个卟啉生色团之间存在强的激子耦合作用,B带的Davydov分裂大小与两个卟啉环的相对取向以及卟啉环中心之间距离有关.用ZINDO/SOS方法计算了分子的一阶超极化率.卟啉环上引入推/拉电子基团可以有效地提高手性联萘桥联双卟啉的二阶非线性光学系数.一阶超极化率的大小与双卟啉中推/拉电子基团的空间排列方式有关.一阶超极化率的提高不仅与分子激发态与基态偶极矩差增大有关,还和基态偶极矩与激子耦合激发态跃迁矩矢量的相对取向密切相关.

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。

非线性隔震立式浮顶储罐双向地震作用分析

研究浮顶振动对立式储罐地震响应的影响时,假定浮顶运动为均质刚性圆板振动,其波高沿半径方向线性变化,建立了含有波高参量的运动方程、基底剪力和倾覆力矩表达式。同时,在Park恢复力模型的基础上,给出了铅芯橡胶支座的双向耦合恢复力计算模型,并用该模型模拟了铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为。采用时程分析方法对双向地震作用下的浮顶储罐地震响应进行分析,并与未考虑浮顶作用以及单向地震作用的储罐地震响应进行对比。数值结果表明,考虑浮顶作用具有降低地震响应的效果;特定工况下,地震响应峰值可能出现在非主震方向。