3轨式横向对称分布6-PSS并联机构及性能优化

针对多滑块共轨式6-PSS并联机构存在的姿态工作空间小、容易奇异等问题,课题组提出一种3轨式分布的6-PSS并联机构(P为移动副,S为球副)。该并联机构杆件长度和轨道间距呈不均匀布置,以提升姿态工作空间;采用闭环矢量法进行位置分析,通过极限边界搜索法求解工作空间;基于运动/力传递指标对机构性能进行评估,并采用性能图谱法基于全域指标GTI进行机构尺寸优化。结果表明优化后机构运动/力传递性能有显著提升,同时姿态工作空间也得到提升。该机构在工程上有一定的实用性。

基于3-PCR并联机构汽车座椅减振装置的构型设计与工作空间分析

针对汽车驾驶员长期处于低频高强度全身振动的难题,提出以3-PCR并联机构作为汽车座椅减振装置的主体机构,其结构简单、工作空间大。首先,利用机构拓扑结构学理论对3-PCR并联机构进行自由度分析;然后,建立3-PCR并联机构的运动学模型,推导上下平台位姿之间的数学关系;最后,在Matlab软件中采用极限边界搜索法求解工作空间。

基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索

基于力是矢量这个基本概念,给出了边坡矢量和法安全系数的矢量表达式。在边坡荷载已知的情况下,运用有限元法计算得到边坡真实的应力分布状态,使用矢量和法安全系数并采用优化算法中的直接法搜索边坡的临界滑面。计算结果表明,使用矢量和分析法搜索得到的临界滑面位置与极限平衡法得到的滑面位置基本吻合,且安全系数相对误差最大为2.09%,验证了该方法在边坡稳定分析中的合理性与可靠性。矢量和分析方法与基于强度储备安全系数的分析方法不同,具有明确的物理和力学意义,且不需引入过多假设,公式简洁,易于进行三维边坡稳定分析,不需进行迭代计算,可在工程实际中得到广泛的运用。

三平动并联机构动力学建模与工作空间分析

目的以可以实现空间三维平动的3-UPU并联机构为研究对象,对其进行运动学建模、动力学建模以及工作空间和动力学仿真。方法通过几何法建立机构的运动学模型,同时使用拉格朗日方法建立3-UPU并联机构的动力学模型,最后采用优化后的极限边界搜索法,建立并分析并联机器人的工作空间,求解工作空间的面积。在工作空间和速度与加速度的约束下,采用五次样条曲线进行轨迹规划,利用Matlab进行逆运动学与逆动力学建模与仿真。结果通过对动力学建模仿真与工作空间的分析可知,该机构有较大和对称的工作空间,同时拥有相对简单的动力学方程和较好的动力学性能。结论 3-UPU并联机构在工业自动化柔性包装、搬运与加工装配中,有广泛的应用前景。

3-PUU并联机构工作空间分析与优化

提出了一种新型3-PUU并联机器人,对该机器人进行运动学分析,得到了3-PUU并联机器人的运动学反解,在此基础上,分析了移动副和虎克铰对工作空间的限制。采用三维极限搜索法求解了工作空间,并对该并联机器人的工作空间进行了优化分析。结果表明:优化后的工作空间明显增大,该种机器人具有较好的实际应用前景。

露天矿边坡稳定性与岩体参数敏感性研究

根据安太堡露天矿西北帮边坡工程实践,运用极限平衡理论的方法,借助Slide软件,探讨了进行边坡稳定性分析的3个关键问题,并采用4种极限平衡方法进行了该边坡稳定性的计算和分析;研究了岩体黏聚力、内摩擦角和容重参数对边坡稳定性影响的敏感性,探讨了边坡稳定性规律,提出了相应的加固措施。结果表明:采用路径搜索方法确定边坡最危险滑动面时,滑动面随机搜索次数不小于600次、滑体条分块数不小于20块为宜;计算方法宜同时满足力和力矩平衡。经过计算和分析,该边坡存在滑坡的可能,最危险滑动面穿过坡脚9号煤层,建议对坡脚进行重点加固。9号煤层的黏聚力和内摩擦角及边坡上部粉砂岩1容重和边坡下部页岩2容重等岩体参数的变化对边坡稳定性影响十分明显,建议同时采取坡顶削坡、坡底锚索加固和堆载等措施,相当于减小了粉砂岩1容重,增大了9号煤层的黏聚力和内摩擦角及页岩2容重,从而有效提高了边坡稳定性。

土坡稳定分析中模拟任意滑动面的新策略及其效率分析

土坡稳定分析中的临界滑动面搜索需要以有效地模拟滑动面策略为前提。本文基于对常用策略的分析,提出了几种新策略以模拟任意滑动面,并利用和声搜索算法和Spencer法联合进行土坡稳定分析,将新策略以及常用策略应用于4个土坡的临界滑动面搜索中,比较了采用不同策略的搜索效率。计算结果表明:对于简单的均质土坡,不同策略的效率相差不大;而对于复杂土坡,应用本文提出的新策略则比应用常用策略的效率高,且该策略适用于含规则、不规则软弱夹层土坡的计算。

混联式压气机叶片打磨装置的设计研究

航空发动机叶片因复杂的曲面结构,在精加工阶段仍靠传统手工打磨抛光。为提高航空叶片打磨效率,设计一套专门针对压气机叶片的混联式砂带磨削装置。对混联磨削装置中的3-RPS并联机构进行运动学位置正反解分析后,建立并联机构的虚拟样机并导入ADAMS软件中进行仿真验证。结合蒙特卡洛法和极限边界数值搜索法理论,应用MATLAB求得并联机构和混联装置的工作空间,结果表明混联打磨装置满足压气机叶片实际打磨工作空间要求,为后续平台搭建提供参考。

地基承载力上限分析中的Monte Carlo搜索技术

Greco提出的临界滑裂面搜寻的Monte Carlo搜索技术具有原理简单、适应性强、搜索性能好及容易编程实现等优点,目前该类方法已在边坡稳定的优化计算中有许多成功的应用。为能够在多块体上限法求解地基极限承载力的优化计算中应用Monte Carlo搜索技术,基于上限法相容速度场的要求及地基承载力问题的特点,对Monte Carlo搜索技术实现中的目标函数、几何约束条件、初始破坏面的产生以及收敛准则等重新进行了设置。由于Monte Carlo搜索技术随机性的特点,某一次的搜索优化往往存在陷入局部极值的危险,为解决这一不足,采取了随机设置多次初始破坏面分别进行搜索优化的办法,计算表明,优化效果很好。通过对实际问题的计算以及对比发现,Monte Carlo搜索技术在此处多块体上限法求解地基承载力问题中的优化应用是相当成功的。此外,由于此处的优化是以破坏面上的节点为对象的,因此,不但可以方便地考虑三角形块体的优化,而且也可以方便地考虑四边形块体的优化问题,其适用性更强。

基于位移梯度法的深基坑桩锚支护结构动态稳定性分析

滑裂面的搜索模型与安全系数的计算方法是分析深基坑桩锚支护结构稳定性的两大重要内容.本文通过切向位移梯度法搜索最危险滑裂面,并在极限平衡理论的基础上改进了安全系数的计算模型.通过循环以下两步实现滑裂面搜索:搜索切向位移梯度最大的方向作为滑裂面的切线方向;顺着搜索到的切线方向延伸至滑裂面的下一点.在安全系数的计算过程中,通过应力比考虑张拉破坏对土体抗滑力矩的影响.最后,将滑裂面位置及张拉破坏区域代入改进的安全系数公式计算对应工况下基坑的安全系数.通过算例分析发现:切向位移梯度在0°~90°范围内存在极大值;张拉破坏区集中在较浅的土层范围内,且随施工过程动态变化.

混合粒子群算法搜索土坡危险滑动面

基本粒子群优化算法存在着对惯性因子敏感、计算量大等缺点,通过借鉴和声搜索算法产生新解的策略和不连续飞行假定,构成了混合粒子群算法。首先,当粒子飞行超越边界时,采用和声搜索算法产生新解;此外还引入了不连续飞行假定,即在每次迭代步中,随机选择一些个体更新速度、位置向量,以利于减少计算量。随机给定10组参数,分别利用基本粒子群优化算法和混合粒子群优化算法对某复杂土坡的最危险滑动面进行了搜索。比较发现,混合粒子群算法能在较短的计算时间内得到更好的结果。

六自由度混联机构运动学分析

混联机构结合了并联机构和串联机构两者的优点,有效地扩大了机器人的应用范围.提出了一种由两个不同的三自由度并联机构串接而成的混联机构,对其进行运动学分析,分别求取上下两个并联模块的运动学正解方程,从而得到整个混联机构的运动学正解.通过给定机构结构参数和驱动输入参数,用一组算例求得运动学动平台位姿,并画出三维机构位姿状态图模型,更加直观地了解机构的位姿状态.然后求解其运动学逆解,按照运动学正解结果,给定机构的两组位姿,求得此时机构的驱动输入参数及各转动副的状态,对比正反解的结果,进而验证了双并联型混联机构运动学正反解模型的正确性.最后,在运动学分析的基础上,利用极限坐标搜索法,结合混联机构的运动学反解,给出机构工作空间求解的算法.给定机构的结构参数,考虑杆长约束、关节转动副约束及杆件干涉等影响条件下,利用数值搜索法在圆柱坐标系中搜索工作空间的边界.在Matlab软件中仿真得到混联机构在给定不同姿态下的位置工作空间和给定位置下的姿态工作空间.

基于联盟区块链的新能源企业智能电动汽车充电系统

新能源电动车需求的日益扩增进一步提升了电动车充电的需求,然而各运营公司之间的间隙导致充电桩信息无法全面并切实地面向需求大众。针对上述问题,介绍了一种基于联盟区块链的新型智能电动汽车充电系统。首先,通过联盟区块链使得系统具备防篡改、多中心化等特点;之后,提出了生物目标混合整数规划模型(BOMILP)来平衡企业和电动汽车用户之间的利益,并在此基础上,引入一种支持智能合约实现的有限领域记忆搜索算法(LNSM),以进一步提升智能合约运行速度及性能;最后,以天津地区的电动车充电数据为例,验证了所提出系统的有效性和可行性。

超空泡运动体圆柱薄壳动力屈曲及可靠性分析

首先将超空泡运动体模拟成受动态轴向载荷作用的圆柱薄壳,推导了结构的动力稳定性微分方程和动力不稳定区域,然后考虑动态轴向载荷的随机性,采用有限步长迭代法将给出的动力屈曲失稳的多个安全余量方程线性化,并利用逐步搜索法找出有效的安全余量方程,最后结合逐步等效平面法计算了舱段动力屈曲的可靠性指标。通过算例分别分析了载荷频率、速度和载荷比例系数这三个随机参数的变化对动力屈曲可靠性的影响。计算结果为如何选择载荷频率、速度和载荷比例系数的安全范围提供了理论依据。

新型3/3-RRRS 6自由度并联机构的运动学及工作空间的研究

提出一种新型3/3-RRRS并联机构,建立了该机构运动学位置正反解方程。通过分析运动学位置反解方程,给出了极限边界搜索法的具体算法及程序流程图,利用Matlab数学工具并采用极限边界搜索法确定了机构的工作空间及其边界,并分别将其图形绘制出来。

基于极限平衡理论的坡体组合滑面分析

利用极限平衡法软件Slide,对含有软弱夹层的岩质边坡进行稳定性评价分析,分别采用了4种滑面形式(圆弧形、组合型、固定投射角非圆弧形块体搜索、不固定投射角非圆弧形块体搜索)搜索最危险滑动面,并对坡体同样采用4种滑面形式进行敏感性分析。计算结果表明,采用不同的滑面形式搜索时,得到的坡体安全系数从大到小依次为:圆弧形>组合型>固定投射角非圆弧形块体搜索>不固定投射角圆弧形块体搜索,得到的敏感度从大到小依次为:圆弧形>组合型>固定投射角非圆弧形块体搜索>不固定投射角圆弧形块体搜索。对于不同岩体结构的边坡,利用极限平衡法进行稳定性分析时,应采用不同的滑面形式进行分析。

大规模优化的修正有限存储BFGS算法(英文)

针对大规模无约束优化问题,提出非单调线搜索模型,将其用于有限存储BFGS算法,得到一种修正有限存储BFGS算法;继而在适当的条件下,建立算法的全局收敛及超线性收敛性.最后通过数值算例说明算法的有效性.

大规模无约束优化的一类修正有限存储BFGS算法

针对大规模无约束优化问题,将非单调线搜索模型用于有限存储BFGS算法,构建一种修正有限存储BFGS算法,并建立算法的全局收敛及超线性收敛性,从标准试验函数库CUTE中选择测试函数进行数值实验,结果表明了算法的有效性.

渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中的应用

潜在破坏面的确定是软土基坑基底抗隆起上限分析的难点与重点。在传统的上限分析法中,破坏面仅假设与基坑开挖宽度有关。而采用渐进搜索算法确定破坏面,无需假设破坏面具体形状,通过多次迭代计算即可确定临界破坏面,且该算法已在边坡稳定与可靠度分析中成功应用。介绍了应用多块体上限法分析基坑抗隆起稳定性的基本步骤,并详细介绍了渐进搜索算法的流程,针对基坑抗隆起分析问题的特点,对渐进搜索算法中的初始破坏面生成、搜索边界、收敛准则等重新进行了设置;针对搜索过程中遇到的问题,给出了解决方法。通过实例分析检验渐近搜索算法的实际应用效果,并围绕算法中的初始搜索步长、破坏面结点个数、搜索次数等关键参数进行讨论,给出建议取值。案例分析表明,渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中应用效果很好,且相比于其他的上限分析方法,渐近搜索算法计算简单,无需假设破坏面形状参数。

Limiting theorems for the nodes in binary search trees

We consider three random variables X_n, Y_n and Z_n, which represent the numbers of the nodes with 0, 1, and 2 children, in the binary search trees of size n. The expectation and variance of the three above random variables are got, and it is also shown that X_n, Y_n and Z_n are all asymptotically normal as n→∞by applying the contraction method.