基于SOP动态一致性的退役动力电池模组筛选方法研究

针对退役电池初始特性参数不一致性,多因素影响下电池模组筛选效果不佳的难题,提出一种基于SOP动态一致性的电池模组筛选方法。首先,为表征退役动力电池梯次利用筛选时初始特性,选取退役动力电池的端电压、容量和内阻作为静态筛选的参量,并提出基于密度思想的改进K-均值聚类的静态筛选方法;其次,从静态筛选结果中选取一致性较好的单体电池,建立电压、荷电状态(SOC)、电池健康状态(SOH)等因素与功率状态(SOP)的特征关系,对退役动力电池SOP动态特性进行估计;最后,将SOP一致性较好的退役电池串联成组,建立SOP与电池模组寿命损耗关联关系,基于SOP动态一致性进行电池模组的动态筛选。通过仿真分析验证所提筛选方法的有效性,可有效延长退役电池的使用寿命。

考虑过盈配合的抗侧滚扭杆寿命预测

抗侧滚扭杆用于提供限制车辆侧滚角度的侧滚力矩,可以提升列车运行的平稳性和安全性。文章以某型动车组用抗侧滚扭杆为研究对象,在考虑抗侧滚扭杆的扭杆轴与扭转臂过盈配合的前提下,基于FKM准则对抗侧滚扭杆进行静强度和疲劳寿命评估。结果表明,该抗侧滚扭杆在极限载荷和疲劳载荷工况下的利用度均小于1,同时满足静强度要求和疲劳寿命要求。

基于静强度分布参数的复合材料剩余强度及寿命预测

为探讨剩余强度及疲劳寿命与初始静强度分布参数之间的关系,构建基于初始静强度分布参数的剩余强度和疲劳寿命计算模型。在模型构建过程中未涉及复合材料结构的层数、铺层厚度和铺层方向,适应性强。模型参数可通过静力试验和剩余强度试验获得,试验成本相对疲劳试验较低。剩余强度和疲劳寿命与初始静强度变异系数及其分布参数有关,当初始静强度服从威布尔分布时,疲劳寿命亦服从威布尔分布,可为开展疲劳可靠性提供借鉴和参考。算例表明,基于建立的模型,剩余强度计算结果最大误差为-1.58%,疲劳寿命与试验数据吻合较好。

考虑静强度的复合材料疲劳寿命预测及概率特性分析

为考虑初始静强度对疲劳寿命的影响,基于经典剩余强度理论,构建同时考虑初始静强度和应力的复合材料疲劳寿命预测模型。建立的寿命预测模型能够表征疲劳寿命与初始静强度和应力之间的内在关系,可退化为经典S-N曲线。疲劳寿命与初始静强度呈非线性关系,疲劳寿命与应力呈高度非线性关系,疲劳寿命的概率分布可根据初始静强度和应力的概率分布利用MCS获得。算例表明,初始静强度和应力的概率特性对剩余强度和疲劳寿命的概率特性均有影响,相比初始静强度,应力对疲劳寿命概率特性的影响更加显著。

川黔地区濒危植物红豆树种群结构与数量动态特征

红豆树(Ormosia hosiei)是我国南方特有珍稀濒危植物,具有极高的经济价值和人文价值。为了解红豆树种群在川黔山区的生存现状及制约种群发展的原因,该文以川黔4个区域红豆树自然种群为调查对象,采用典型样地调查的方法,根据不同种群的分布特征,每个种群分别设置2个面积为20 m×20 m的具有代表性的样地进行调查,通过编制种群静态生命表、绘制存活曲线、计算数量动态指数、利用生存函数及时间序列模型分析了川黔山区不同红豆树种群的结构与动态特征。结果表明:(1)河株村和干耳盘村种群龄级结构呈倒“J”型结构,陈家湾村和绒春村种群呈不规则“哑铃”型结构,红豆树种群自然更新能力强,但中龄级个体容易缺失。(2)4个种群均为增长型,存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型,其中河株村、陈家湾村和绒春村种群消失率和死亡率呈“多峰型”,种群在生长中期容易受到外界干扰。(3)红豆树种群数量动态变化表现为幼龄级个体死亡率高,成熟龄级个体数量动态稳定的特点,其形成原因与山区地形特点和红豆树种子传播特性有关。(4)RDA排序结果显示,海拔和坡度是影响幼龄个体数量结构的主导因子,干扰强度是影响种群中高龄个体数量结构的主要因素。综上表明,川黔山区红豆树天然种群结构与数量特征的形成受制于山区地形特点、红豆树自身繁殖特性以及环境压力;通过对种群幼龄个体密度控制和中龄个体生长空间进行管理,可以提高种群幼苗存活率,促进中龄个体健壮生长,维持红豆树天然种群稳定性。

极小种群野生植物狭叶坡垒种群结构与动态特征

【目的】研究极小种群野生植物狭叶坡垒[Hopea chinensis(Merr.) Hand.-Mazz.]的种群结构特征和数量动态特征,探讨种群发展潜力和濒危原因,为狭叶坡垒种质资源的保护和恢复提供参考依据。【方法】采用样地调查法对广西十万大山区域8个狭叶坡垒自然集中分布区进行调查,以空间代替时间分析狭叶坡垒种群结构特征,绘制种群静态生命表和存活曲线,分析种群动态指数及种群生存函数,对种群未来发展趋势进行预测。【结果】狭叶坡垒野生种群龄级结构呈倒J型,幼龄个体数占比较高,表现为增长型结构,种群个体幼龄期淘汰率较高;种群动态指数、随机干扰敏感指标和随机干扰风险概率分别为52.61%、4.38%和8.33%,对外界干扰敏感,环境对个体有较强的选择作用。狭叶坡垒野生种群存活曲线为DeeveyⅡ型的B1亚型,狭叶坡垒种群生存率在Ⅰ~Ⅵ龄级期间随龄级增加而减小,累积死亡率随龄级增加而增加,危险率在Ⅵ龄级达最高值,狭叶坡垒种群在Ⅵ龄级之后进入生理衰退期。时间序列分析表明,除Ⅻ龄级的个体数经过4个龄级时间后保持不变,经过4、6、8、10个龄级时间后,狭叶坡垒各龄级的个体数均呈增加趋势,其中Ⅳ~Ⅷ龄级逐渐成为种群的主体,狭叶坡垒种群总体呈增长状态。【结论】狭叶坡垒野生种群为增长型,种群处于波动变化状态中,对外界干扰敏感。幼苗数量充足,在生境不被破坏的前提下,具有较好的恢复潜力。但幼苗向幼树、幼树向小树转换过程中存在增补限制,制约狭叶坡垒种群发展。

茫荡山杉木天然种群结构与生态位特征

【目的】了解杉木在天然林中的种群结构及其生态位特征,为杉木近自然经营提供依据。【方法】以茫荡山国家级自然保护区内有杉木分布的天然林为研究对象,设立3200 m^(2)的样地,进行样地内乔木、灌木及草本种类和数量的全面调查,绘制杉木种群径级结构,计算种群结构动态变化指数,编制静态生命表,对2、4、6、8个龄级时间后的杉木种群进行时间序列预测,计算生态位宽度及杉木与其他物种的生态位重叠指数。【结果】杉木天然种群幼苗能够正常更新,但Ⅱ、Ⅲ龄级个体数量较少。随着龄级的增加,杉木种群的个体数量先增加后减少,年龄结构呈纺锤型分布,总体呈现衰退趋势。杉木种群中死亡率为负的龄级较多,整体表现出波动趋势。杉木种群的生命期望随龄级增加呈下降趋势。经过2、4、6、8个龄级时间后,杉木种群中小龄级个体数量略微下降,大龄级个体数量略微增加。杉木种群的相对优势度、相对密度、相对频度和重要值均处于群落前列,属群落建群种。不同杉木种群的生态位宽度值较大,与其他物种的生态位重叠指数也较高,说明其对环境资源的竞争激烈。【结论】在茫荡山天然林中,杉木幼苗能够正常更新,但存活率较低。杉木对群落环境资源的利用并没有明显的优势,杉木种群总体呈衰退趋势。

极小种群野生植物朱红大杜鹃的种群结构与动态特征

朱红大杜鹃是中国极小种群野生植物,也是国家二级重点保护野生植物。为了厘清朱红大杜鹃的群落特征,评估其种群的生存潜力,通过样地调查,分析群落物种组成,编制静态生命表,研究朱红大杜鹃的径级结构、种群动态。结果显示:(1)样方中重要值>1%的木本植物有17种,其中窄叶青冈、白穗石栎、云南越桔和云南松为群落优势种。(2)朱红大杜鹃种群第Ⅱ龄级个体数量最多,占总体数量的17.06%,各龄级的个体数量随着龄级的增加先增加后减少,种群径级结构呈“纺锤”型,种群年龄结构属于衰退型。(3)朱红大杜鹃存活曲线趋近DeeveyⅠ型分布,种群的死亡高峰出现在X龄级,死亡率为40%,种群动态变化指数(V_(pi))和受外界干扰种群动态变化指数(V′_(pi))均大于0,但V′_(pi)较小,种群在外部环境干扰下承担的风险概率最大值(P_(max))为0.07%,说明该种群受外界随机干扰时增长趋势不明显。建议对朱红大杜鹃种群进行就地保护,以提高幼苗和小树的存活率,促进种群的自然更新和恢复。

采伐后各演替阶段红松种群结构和动态特征

研究阔叶红松林皆伐后各演替阶段红松种群结构和动态特征可以更好地理解生态系统的演替规律及其维持生物多样性的作用机制,为林区可持续经营提供理论依据。以分布于小兴安岭地区凉水国家级自然保护区内原始红松林采伐后形成的4个不同演替阶段的次生林为对象,根据全体乔木和红松的种群静态生命表、存活曲线、生存函数和动态指数以及对其时间序列预测,进行种群结构和动态特征分析。1)在次生演替序列中,在先锋群落和中期群落,全体乔木和红松第Ⅰ龄级的株数均较多,分别为1 486 plant·hm^(-2)和467 plant·hm^(-2),占总株数的77.032%和94.341%。2)全体乔木在先锋群落第Ⅳ-Ⅴ龄级死亡率(q_x)最高,达到0.934;而在稳定群落第Ⅲ-Ⅳ龄级的死亡率最低,仅有0.032。红松在先锋群落第Ⅱ-Ⅲ龄级死亡率最高,达到了0.911;而在顶极群落第Ⅲ-Ⅳ龄级死亡率最低,仅有0.065%。3)红松和全体乔木的存活曲线均更接近于Deevey-Ⅱ型。4)从反映红松和全体乔木整体年龄结构动态的V_(pi)和V_(pi′)来看,两者都有缓慢增长的趋势。红松在未来6个龄级时间内,先锋群落第Ⅷ龄级株数一直为0株;稳定群落第Ⅵ和Ⅶ龄级株数增长到11株和7株后会稳定;顶极群落第Ⅶ和Ⅷ龄级的株数有一定的起伏,峰值分别为25株和21株。小兴安岭地区凉水国家级自然保护区中的阔叶红松林是能够自我更新的生态系统,红松的种群动态表现出低龄级个体成活率较低,高龄级成活率较高的特点。建议在小兴安岭地区进行阔叶红松人工林经营时,可以在先锋群落和中期群落时期采取适宜的抚育措施,来调节种群的生长发育以及自我更新。

海南尖峰岭热带雨林方枝蒲桃的种群结构特征与动态分布

以海南尖峰岭60 hm2大样地中方枝蒲桃Syzygium tephrodes群落为研究对象,研究其种群结构特点和生长动态变化规律,并探究株间竞争强度及分布格局。结果表明:(1)方枝蒲桃种群自然更新能力强,幼苗数量丰富,种群死亡率随径级增大波动增加或者波动下降而后在Ⅳ阶段极速递减,波动幅度在第Ⅳ至Ⅴ径级最明显,死亡率在Ⅳ级以后快速下降并趋于平稳。(2)方枝蒲桃的存活曲线总体表现为Deevey-Ⅲ型,即早期死亡率高,一旦存活至某一年龄,死亡率较低。(3)时间序列预测结果表明,在经历未来2、4、6龄级后,每个龄级的个体数量均有不同程度增加。综上所述,方枝蒲桃种群幼龄个体死亡率高,但仍有一定的更新潜力。该研究为方枝蒲桃的园林应用和保护对策制定提供理论支持,建议应进一步加强生境保护,并采取适当的干预措施促进群落内种群稳定发展。

不同生境濒危植物龙棕种群结构及其动态特征

【目的】分析不同生境下龙棕种群结构及动态特征,探究其主要影响因素,为该区龙棕种群的保护、恢复和更新提供基础的理论依据。【方法】通过对楚雄州大尖山自然保护区内3种不同生境(阔叶林、针阔混交林、灌丛)龙棕种群调查,编制龙棕种群的静态生命表和绘制其存活曲线和生存分析函数曲线,并利用时间序列模型对种群的数量动态做出相应的预测,以深入了解不同生境下龙棕种群结构及动态特征。【结果】(1)在3种生境中龙棕种群均处于衰退状态,对外界干扰较为灵敏,存活曲线呈现Deevey-Ⅲ型,龙棕个体在幼苗阶段出现大量死亡。(2)3种不同生境下龙棕种群都分布不均,呈聚集分布,说明龙棕种子传播以母株为中心扩散。【结论】从种群密度大小上来看,阔叶林中的龙棕种群密度最大,其次是针阔混交林,最小的是灌丛。结合对种群年龄结构的研究,进一步证明水分条件较好的阔叶林和针阔混交林更有利于龙棕种群的生存。

铁心杉种群结构与动态特征

【目的】杉木是南方生长最快的主要树种之一,而铁心杉是心材比例高、具有防腐的特殊性质的杉木新品种,但其野生种群分布范围窄。研究铁心杉种群结构与动态特征,可以为铁心杉种群的恢复以及种质资源的培育提供理论基础。【方法】以湖南小溪国家级自然保护区小溪乡的铁心杉天然林为研究对象,通过实地调查以胸径代替龄级,制作年龄结构图;以静态生命表制作存活、死亡和消失率曲线;以生存函数估计值制作生存函数曲线;计算了种群动态变化指数;预测了种群数量的时间序列。【结果】1)铁心杉种群的龄级结构属于不规则金字塔形,种群有一定的更新能力,第Ⅰ龄级储备丰富,但幼龄阶段死亡率高,铁心杉种群存活曲线趋Deevey-Ⅲ型;2)铁心杉种群在整个龄级中的死亡率和消失率曲线走向一致,在第XIII龄级出现最大值,而第Ⅰ龄级次之,因此铁心杉种群的更新和结构受到了空间资源的限制;3)经过生存分析,发现铁心杉的生存能力相对较差,在早期阶段会出现剧烈的下降,中期保持稳定,后期则会出现衰退;4)时间序列分析显示,整个铁心杉种群向中、高龄级集中,低龄的缺失会导致种群衰退。【结论】应尽快确定铁心杉的生态学地位,并采取就地保护以确保种群的更新;同时建议通过组织培养、引种栽培来保护铁心杉种质资源,扩大其分布范围。

百山祖国家公园五岭坑常绿阔叶林甜槠的种群特征

甜槠Castanopsis eyrei是中亚热带常绿阔叶林的主要建群种,为了阐明其在百山祖国家公园五岭坑常绿阔叶林的种群特征,了解种群数量动态和发展趋势,在该群落3个不同海拔各建立1个1 hm^(2)固定监测样地,将每个样地划分成400个5 m×5 m的小样方进行群落调查。结果表明:从径级结构来看,甜槠种群稳定,更新能力强;除了其中1个样地的过熟树为随机分布外,其余的小树、中树、大树、过熟树均为集群分布,从小树到中树聚集程度逐渐减少;在Ⅰ~Ⅲ龄级,甜槠种群具有较大的生命期望,随着龄级的增加生命期望逐渐下降,对3个样地的甜槠种群密度进行比较,发现种群密度较小的样地,由于种内竞争不激烈,死亡率小,因而拥有较大的平均生命期望;甜槠种群的存活曲线符合Deevey-Ⅱ型,说明种群在各龄级的死亡率基本相近。

黄楮林保护区福建青冈年龄结构及种群动态

于2023年2—6月以黄楮林保护区的福建青冈(Quercus chungii)种群为研究对象,对保护区6 hm^(2)大样地内胸径(DBH)≥5 cm的福建青冈种群进行调查,采用“空间代替时间”的方法,编制福建青冈种群的静态生命表,分析福建青冈种群变化过程。结果表明,福建青冈种群中,中树个体数量最多,小树、大树、老树的个体数量较少;种群龄级结构呈“中间大,两头小”的“纺锤”形,福建青冈种群目前较为稳定,但未来可能走向衰退;福建青冈种群的死亡高峰出现在第V龄级(25 cm≤DBH≤30 cm),死亡率为0.7555。幼龄个体数量缺乏是福建青冈种群走向衰退的主要原因,建议通过野外回归技术提高幼苗数量,并加强对自然保护区的管理,以辅助福建青冈种群的扩大。

安图县天然次生林蒙古栎种群动态分析

利用2021年安图县标准地数据,分析天然次生林中蒙古栎的种群发展动态。结果表明,蒙古栎种群在不同林分中受个体竞争和环境影响,存活数量差异较大。种群径级结构近似呈倒J形分布,属于增长型种群。种群死亡率在各龄级波动较小,存活曲线随龄级增加而逐渐下降,且变化波动不大。蒙古栎种群存活曲线更符合Deevey-Ⅱ型(指数函数),各龄级的死亡率基本相同,局部稍有波动。

高温高压球阀组合结构密封性能研究

以高温高压球阀为研究对象,通过对密封必需比压和弹簧预紧力进行理论计算,建立组合密封结构和阀座与球体接触的有限元模型,并对球阀在不同介质压力下的阀座密封面的密封特性和接触疲劳寿命进行了分析。结果表明,随着内部介质压力的增大,球阀球体与阀座上的等效应力和密封比压呈现上升趋势,最大密封比压出现的位置在密封面与球体接触的外圈边缘处。通过接触疲劳寿命分析得到结果显示,密封面与球体接触的外圈边缘处接触疲劳损伤达到最大,接触疲劳寿命最小,与最大密封比压分布位置相同,这也说明在长期工作情况下,该位置属于薄弱区域,在设计、加工和维护过程中应加以关注。

融合时变可靠度与有限元模型的闸门工程使用寿命预测模型

传统的结构可靠性分析方法往往只考虑静力荷载和恒定可靠度,无法反映结构在使用过程中的性能变化。因此,研究基于结构可靠度理论,结合有限元分析、静力学分析和时变可靠度模型,用于评估水闸工程的稳定性和安全性,并预测其剩余使用寿命。试验以山东某水闸为研究对象,结果表明,从水闸开始使用到使用年限达到25年期间,可靠度指标仅从3.76增长到4.73。这个微小的增长趋势表明,闸门在抗滑稳定方面的性能是相当可靠的。

基于VARI工艺的碳纤维复合材料快速修理飞机铝合金裂纹的研究

考虑到飞机战伤抢修需求,在现有的复合材料胶接修理基础上提出了一种基于真空辅助树脂灌注(VARI)工艺的金属裂纹快速修理方法,通过静力拉伸和疲劳实验将VARI修理工艺与传统湿法胶接修理工艺、机械补强修理工艺进行对比,获得了不同修理工艺下实验件的静强度恢复率、疲劳寿命、修理时间及比静拉伸强度恢复率,借助有限元分析法深入研究了VARI修理件的损伤过程,并以比静拉伸强度恢复率为指标,利用Design Expert软件进一步优化了修理补片参数。结果表明:在三种修理工艺中,VARI修理工艺效果最佳,采用VARI修理的实验件静强度能恢复至完好实验件的90.3%,疲劳寿命相比未修理实验件增长了31.4倍;与传统湿法胶接修理相比,采用VARI修理可将修理时间缩短60.2%;与机械补强修理相比,采用VARI修理可将实验件增重降低53.5%,比静拉伸强度恢复率提高146.6%;对于长度为20 mm的裂纹,补片长度60 mm、宽度64.8 mm、铺层数目四层(即补片厚度1 mm)为最优补片参数。

基于nCode Design-Life传动轴可靠性分析

根据链传动提升系统的结构,计算了提升传动轴的受力。基于ANSYS Workbench对其做静态分析得到其应力分布云图,将有限元分析结果导入至疲劳分析软件nCode Design-Life中,对传动轴进行疲劳可靠性分析,得到传动轴在循环载荷作用下的疲劳结果云图以及各节点的疲劳寿命图,验证了传动轴的可靠性。

白皮松天然林更新与种群结构分析

【目的】为了解白皮松野生资源的生长及更新状况,对白皮松主要分布区的11个天然林进行调查,并对其生境特征进行研究,分析了不同区域内白皮松群体的更新及种群结构。【方法】主要采取样地和样线法对白皮松原生群落天然更新进行野外调查。依据文献及白皮松生长状况特点,将白皮松更新幼苗分为两类,树高<0.5 m为Ⅰ级更新苗,0.5<树高<1.5 m的为Ⅱ级更新苗。主要调查3个部分:乔木层郁闭度及树种组成,灌木层与草本层的高度和盖度,样地生境因子等。【结果】吕梁山、中条山、太行山及秦岭西侧的白皮松种群更新能力较强;而大巴山区的南漳、远安、丹江口等种群更新能力较弱;子代苗不足是大多数白皮松群体更新能力不足的关键问题。白皮松种群龄级特征在不同区域不完全相同,同一地点种群年龄结构也存在较大差异。大巴山地区白皮松种群龄级较大,Ⅲ~Ⅳ龄级的个体数量较多,变化较大。中条山、太行山和吕梁山分布区的白皮松群体龄级相对较小,以Ⅰ~Ⅲ龄级为主,种群目前处于稳定阶段。秦岭东西两侧种群年龄结构主要分布在Ⅰ~Ⅵ龄级间,龄级差异较大,多数种群缺少Ⅰ级龄级的更新幼苗。【结论】白皮松在多数群体中均缺乏更新幼苗,幼苗更新基本上处于停滞的阶段,并且群体之间差异较大。白皮松胸径幼期生长速率低于一般松属树种,进入中龄期后其生长能长时间维持较高水平。从各地的生长状况来看,康县、蒲县白皮松生长及更新均较好,比较适应当地的气候和环境条件;蓝田、翼城群体生长较好,但是林分结构和更新状况并不理想;陵川、洛宁群体总体呈稳定状况;丹江口、南漳、远安、西乡群体径级波动较大,总体呈现衰退趋势。