基于特性的牵引车-半挂车刚柔组合车架动力学模型研究

商用车较大的车架柔性会影响到整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,尤其是在共振时车架柔性会放大对车辆运动品质的影响。为实时模拟牵引车-半挂车的车架运动,采用基于总成特性的建模技术路线,根据运动响应频域将车架运动解耦为低频刚体运动和高频柔体运动,并将车架模型模块化划分为基于多体动力学的刚体车架模块、基于模态综合法的柔体车架模块,然后将两模块求解结果叠加形成刚柔组合车架模型。最后,将车架模型嵌入牵引车89DOF-半挂车73DOF整车模型中,针对某款商用车进行仿真,通过对比实车场地试验结果,验证了模型的有效性。

基于动力学模型的手术器械夹持力估计研究

手术器械夹持力估计问题一直是微创手术机器人手术器械研究的重点。在微创手术过程中,夹持力过大会造成组织损伤,夹持力过小会使缝合针等脱落,引发危险。因此,研究如何估计手术器械夹持力是非常有必要的。根据手术器械的结构特点,提出了一种基于动力学模型的夹持力估计方法。建立的模型考虑了手术器械动力学模型、丝传动系统力和位移传递特性和直流电动机特性,得到了手术器械电动机电流和夹持力之间的关系;通过Matlab对夹持力模型进行仿真验证,得到了手术器械末端执行器随电动机电流变化的夹持力变化曲线。仿真结果表明,基于动力学模型的手术器械夹持力估计模型与实际情况相符,为后续的手术器械夹持力安全保障研究提供了理论依据。

血清D-二聚体消除动力学模型构建对静脉血栓栓塞的预测价值

目的构建血清D-二聚体消除动力学模型并分析其对静脉血栓栓塞的预测价值。方法回顾性分析2020年1月至2022年12月于同济大学附属妇产科医院妇科或产科进行抗凝治疗的79例患者的临床资料,收集D-二聚体浓度及相关临床资料,使用非线性混合效应模型法估算D-二聚体的清除动力学模型参数。结果血栓形成时D-二聚体初始浓度典型值为3.73 mg/L,D-二聚体符合二级消除动力学模型,癌症患者的D-二聚体消除速率较慢。结论抗凝治疗期间D-二聚体清除动力学个体差异较大,可使用模型预测患者D-二聚体降至阴性的时间,为临床提供参考。

基于系统动力学模型的郑州市水资源承载力动态模拟

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展,近年来郑州市社会经济高速发展,其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况,根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况,采用多系统综合的系统动力学方法(System Dynamics,SD),结合水资源、生态、经济社会、水利工程四个子系统,构建郑州市水资源承载力研究的SD模型。将2010-2019年的历史数据与SD方法的模拟数据进行比较,平均误差均小于10%,具有较高的可信度,可用来预测郑州市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续、控污节流、开源控污和开源节流4种不同方案,对2020-2030年水资源承载力系数进行动态模拟预测。结果表明:2030年4种方案下的水资源承载力系数分别为1.24、1.18、1.00、0.89,现状延续和控污节流方案下的郑州市水资源承载力随着时间的推移呈现严重超载状态,无法承载郑州市经济社会的快速发展;开源控污方案在预测期内的水资源承载力超载状态会对经济社会发展产生较大阻力。故开源节流方案为最佳方案,水资源承载力系数小于1,在研究期内未出现超载状态,可有利缓解郑州市的缺水状况,促进经济社会的发展。结合4种方案的优点,提出有利于郑州市水资源可持续发展的建议与对策。

大别山板栗片热泵干燥特性及动力学模型分析

为了研究大别山板栗片热泵干燥过程和特性,建立其干燥动力学模型,并优化干燥工艺以提高干燥后的品质,以大别山板栗为研究对象进行热泵干燥动力学研究,通过对7种常用干燥模型线性化处理,筛选适合用来描述板栗片热泵干燥特性的数学模型,并利用试验数据与模型进行回归拟合,确定并建立最适合的数学模型。结果表明:Page模型的预测值曲线和实测值曲线高度吻合,Page模型可用来描述板栗片热泵干燥过程中水分的变化规律。研究结果可为板栗片实际生产中的热泵干燥加工提供一定参考。

基于优化动力学模型的路径跟踪控制研究

针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略。首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优化模型,实现了车辆状态的较高精度预测;其次,为解决高速大曲率工况下固定预测时域控制效果不佳的问题,提出了基于二维高斯函数的自适应预测时域策略,以低算法复杂度实现了预瞄距离的实时调整;最后,通过CarSim/Simulink联合仿真实验验证了控制器在双移线道路上的控制效果,结果表明,横向位置峰值误差降低45.1%,横摆角峰值误差降低72.4%,设计的控制器对极限工况有更好的适应性。

手机成瘾动力学模型的定性分析

根据手机用户不同群体之间的人员转移关系,文章构建了一个手机成瘾动力学模型.首先,计算了模型的基本再生数和两个平衡点.其次,证明了在一定条件下,非负平衡点和唯一正平衡点是全局渐近稳定的.最后,用数值算例验证了相关结论的正确性.

基于系统动力学的6A学习模型优化

从6A学习模型的影响因素出发,分析结构和6A学习模型内部因素间的相互作用,绘制6A学习模型系统因果图,并进行6A学习模型系统因果分析。基于系统动力学6A学习模型,从“激发学生学习自我效能感的内在需求”“夯实6A学习模型的教学支架”“重构6A学习模型的学习空间”“完善6A学习模型指向育人实践方案”等方面进行6A学习模型的优化。其中,6A学习模型的教学支架是教学应用体系的关键点,对学生学习效果具有重大的影响。可利用人工智能技术实现教学资源属性的升级跨越,将6A学习模型“育人方案”贯穿于大学生学习生活的各个方面,完成指向育人的目标。

基于大数据和动力学模型的车轮磨耗预测研究

为了研究车轮磨耗的特点和演变过程,对机车车轮的磨耗进行了大数据分析研究发现:轮径及轮缘厚度的磨耗率随轮径值及轮缘厚度的降低呈先减小后增大的趋势、且新轮状态下车轮踏面的磨耗率约为轮缘磨耗率的三倍左右;新轮状态下车轮踏面磨耗较为明显,一定运行里程后轮缘磨耗更为突出。建立了机车动力学模型、轮轨滚动接触模型、材料磨损模型一体的车轮磨耗计算模型,并使用实测车轮数据与优化算法相结合的方式来对车轮磨耗计算模型中磨耗系数k进行优化,计算发现:磨耗系数取平均值的车轮磨耗计算结果与实测值误差较大,而取优化值的计算结果与实测值的误差较小在3%~13%之间(车轮磨耗集中在−45~40 mm,磨耗最大位置在−10~−5 mm之间)。

基于稀疏增强动力学模态分解的风力机尾流模型研究

基于稀疏增强动力学模态分解(SPDMD)方法对风力机尾流大涡模拟(LES)结果开展降阶模型研究,并将分解结果与标准DMD方法进行比较。结果表明,动力学模态分解方法能提取尾流动态特征,揭示风力机尾流演化规律。标准DMD方法倾向于选择具有小尺度和高频率的模态,而SPDMD方法选择具有低频率的大尺度流动特征。相比于标准DMD方法,SPDMD方法在低维子空间上建立风力机非定常尾流场的降阶模型,以较少的模态数目重构和预测风力机尾流场,可提高计算效率。

多种动力学模型应用于废旧轮胎的热解机理研究

通过热重(TG)分析法研究4种升温速率(10,20,30,40℃·min^(-1))下废旧轮胎的热解机理,并通过无模型法(FWO法、KAS法、Starink法、Friedman法和Kissinger法)和模型拟合法(C-R法)计算废旧轮胎的动力学参数。结果表明:Kissinger法仅获得单一的动力学参数,而FWO法、KAS法、Starink法和Friedman法获得的动力学参数是范围值,Kissinger法的计算精确度最小;采用等转化率法计算动力学参数时,FWO法计算的指前因子明显大于KAS法和Starink法;采用C-R法确定最概然机理函数时,随着升温速率的增大,活化能增大,相关因数无明显变化规律,废旧轮胎热解过程中遵循的机理函数模型为扩散模型D3。TG分析和动力学模型建立的整合可为废旧轮胎的热解处理提供理论支持。

聚甲氧基二甲醚-2燃烧动力学模型及试验研究

采用试验研究与动力学建模相结合方法,对聚甲氧基二甲醚-2(polyoxymethylene dimethyl ethers-2,PODE_(2))的中低温燃烧特性进行了研究。基于二甲氧基甲烷(dimethoxymethane,DMM)详细反应机理,遵循基于反应类的速率准则构建了PODE_(2)详细化学反应动力学机理,并与文献试验数据进行了验证;在快速压缩机试验平台测量了PODE_(2)在温度范围为550~900 K,当量比为0.5、1.0、2.0时着火延迟时间,结合所构建的详细反应机理,对PODE_(2)中低温条件下自着火过程控制因素进行了分析。结果表明,所构建的PODE_(2)反应机理可以很好地再现试验测量的着火延迟时间,对文献中现有的试验数据均能给出合理的预测。PODE_(2)自着火过程呈现明显的两阶段着火现象,没有表现出负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)行为;PODE_(2)第一阶段着火延迟时间在低温段随温度呈线性变化,在720~820 K的中温范围内呈“平台”状,几乎不随温度变化。PODE_(2)低温反应活性来自于3个替代性通道,由氧加成反应开启的典型低温链分支反应序列作用被抑制。

基于等效机械模型的液舱-运动模拟平台系统动力学分析

液化石油气等液态燃料在运输过程中受运载工具运动状态变化的影响易产生晃动,液舱晃动引起的流体冲击载荷将威胁运载船舶及车辆的安全性,严重时会发生倾覆。运用运动模拟平台进行液舱晃动试验是目前的重要研究手段,文中基于等效机械模型方法对液舱-运动模拟装置的动力学进行了研究。首先,建立了在纵荡激励下矩形充液液舱的等效机械模型,并通过试验及仿真对等效机械模型进行验证。基于矩形液舱等效机械模型,联合Stewart并联机构,建立了液舱-运动模拟平台系统的动力学模型。通过与等质量无晃动系统进行对比,分析了晃动产生的流体载荷对运动模拟平台受载的影响。结果表明:激励频率对运动模拟平台受载有显著影响,在接近液舱固有频率的情况下,运动模拟平台所受载荷明显增大。该研究可为晃动模拟平台的承载能力校核、设计及控制提供参考。

一种配置矢量调节机构的全电推卫星动力学模型

为建立全电推进卫星的精确模型、设计全电推卫星的姿轨控方法及提高卫星的控制精度,针对一种配置可展开矢量调节机构的全电推卫星开展动力学模型研究.建立四关节可展开矢量调节机构的模型,推导基于可展开式矢量调节机构构型的全电推卫星的电推力及力矩模型,在此基础上建立全电推卫星的姿态轨道动力学方程.利用此模型描述全电推进卫星的姿态运动状态及轨道变化,能够准确反映出卫星的运动性能,该模型已应用于我国亚太6E卫星研制中,应用该模型对卫星进行的动力学仿真结果符合测试及分析结果,且该卫星在轨控制效果与预期一致,验证了模型的有效性.

不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识

在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。

基于裂隙演化微分动力学机制的岩石损伤本构模型

为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求解岩石闭合裂隙与开口裂隙在受压状态下的演化表达式,实现压缩过程中岩石不同微元体之间转化关系的量化。其中开口裂隙演化曲线呈先下降后上升趋势,反映初始开口裂隙在压密阶段前后的变化规律,符合压密阶段非线性的应力-应变曲线关系。随后,以岩石裂隙演化解析表达式定义岩石压缩破坏的全局损伤变量,精准量化岩石在初始阶段、压密阶段、弹塑性阶段以及峰后阶段的全过程损伤程度,并提出基于上述裂隙演化机制和全局损伤变量的损伤本构模型。最后,基于微分方程理论推导、强度准则以及多目标优化等多种手段确定损伤本构模型参数,完成对岩石三组分初始比例以及3种裂隙转化因子的稳定求解,进而实现岩石压缩过程中的应力应变曲线仿真。研究结果表明:在煤岩及炭质泥岩的实例分析中,所建立的损伤本构模型能够较好表征不同岩石在不同围压下的应力应变特征及裂隙扩展规律,模型仿真结果与试验结果基本吻合。

Kriging水动力学代理模型在水库群优化调度中的应用

为解决传统水动力学模型结合调度模型求解耗时长的难题,使用代理模型模拟水动力学模型以提升求解效率。从金沙江下游—三峡梯级水库调度实际出发,结合水动力学和代理模型相关理论,建立了基于Kriging代理模型的水库群多目标调度模型并采用多目标进化算法对模型进行求解,最后采用投影追踪法对得到的多目标帕累托前沿进行决策。研究结果表明,代理模型的平均模拟误差≤1.5%,能够较为精确地替代原有长耗时水动力学模型并结合调度模型给出具有竞争关系的帕累托前沿及合理的折衷方案,对促进梯级水库综合效益发挥提供理论依据。

血流动力学不稳定的临床特征分析及预测模型的构建

目的探讨不同的临床特征预测血流动力学不稳定的重要性,并构建不同应用场景最佳预测模型。方法回顾性选取重症医学数据库(MIMIC)-Ⅳ中符合纳入标准的重症监护病房(ICU)住院患者,根据临床干预分为血流动力学不稳定组和稳定组。提取患者一般人口学特征、临床资料及实验室检验等特征信息,进行组间比较。使用机器学习算法评估各特征重要性,构建成人血流动力学不稳定(AHI)模型、改良AHI模型、无创模型、有创模型、血压模型及休克指数模型。结果以AUC评估模型性能,预测能力最强的是AHI模型(AUC=0.862),其他依次是改良AHI模型(AUC=0.810)、有创模型(AUC=0.787)、无创模型(AUC=0.760)、血压模型(AUC=0.720)和休克指数模型(AUC=0.716)。F1分数结果显示,AHI模型是最佳模型,其次是改良AHI模型、有创模型和无创模型,血压模型和休克指数模型预测效果较差。结论在特征信息较全的情况下,AHI模型是最佳预测模型,其中无创血压是识别血流动力学不稳定性最有用的特征。在特征信息有限情况下,无创模型比单一的血压模型和休克指数模型具有优势。

基于ThermaKin模型的环氧树脂热解反应动力学与热力学研究

为评估环氧树脂涂层材料的火灾危险性,提出了一种借助ThermaKin模型解析腰果酚改性胺固化的环氧树脂(EP-PAA)材料热解特性的方法。该方法通过对热重分析(TGA)试验结果进行数值反演,获取EP-PAA材料的热解反应动力学参量,并通过对差示扫描量热分析(DSC)试验结果进行数值反演,求取EP-PAA材料的固相反应物与生成物的比热容及热解反应热,建立完整的热解反应模型。结果表明:EP-PAA材料的热失重主要集中于550~800K温度区间,且其质量损失速率峰呈双峰分布;通过由两步连续一级反应(均为吸热反应)组成的热解反应模型实现了对TGA和DSC试验结果的准确预测;不同升温速率条件下该热解反应模型的残碳值和质量损失速率峰值预测结果与TGA试验结果的误差分别小于5%和8%,该研究结果进一步验证了本模型的可靠性和准确性。

电针对快速老化模型小鼠骨骼肌线粒体动力学的影响

目的观察电针对快速老化模型(SAMP8)小鼠运动功能及骨骼肌线粒体动力学的影响,从线粒体动力学角度探讨电针改善阿尔茨海默病(AD)运动功能障碍的作用机制。方法18只SAMP8小鼠随机分为模型组和电针组,每组9只,另9只同龄抗快速老化(SAMR1)小鼠作为对照组。电针组选取“百会”“大椎”“肾俞”,每日电针20 min,8 d为1个疗程,间隔2 d,共3个疗程,模型组和对照组不予干预。抓力测试、悬挂实验、后肢伸展实验和Morris水迷宫实验检测小鼠运动功能,HE染色观察腓肠肌组织形态,比色法检测腓肠肌组织三磷酸腺苷(ATP)含量,实时荧光定量PCR检测腓肠肌组织视神经萎缩症蛋白1(OPA1)、线粒体融合蛋白2(MFN2)和线粒体动力相关蛋白1(DRP1)mRNA表达,Western blot检测腓肠肌组织OPA1、MFN2和DRP1蛋白表达。结果与对照组比较,模型组小鼠抓力、悬挂实验评分及Morris水迷宫实验平均速度和最大速度显著降低(P<0.01);腓肠肌纤维排列混乱、间隙变宽、细胞核分布不均匀,腓肠肌组织ATP含量显著降低(P<0.01),OPA1、MFN2 mRNA和蛋白表达显著降低(P<0.01),DRP1 mRNA和蛋白表达显著升高(P<0.01)。与模型组比较,电针组小鼠抓力、悬挂实验评分及Morris水迷宫实验平均速度和最大速度显著升高(P<0.01);腓肠肌纤维排列较整齐、间隙变窄、细胞核分布较均匀,腓肠肌组织ATP含量显著升高(P<0.01),OPA1、MFN2 mRNA和蛋白表达显著升高(P<0.05,P<0.01),DRP1 mRNA和蛋白表达显著降低(P<0.01)。结论电针可改善SAMP8小鼠骨骼肌形态结构和运动功能障碍,其机制可能与调节骨骼肌线粒体动力学失衡状态,提高骨骼肌ATP含量有关。