带悬臂板单箱双室薄壁箱梁畸变效应分析

为研究带悬臂板单箱双室薄壁箱梁的畸变效应,基于板梁框架法建立了畸变控制微分方程,给出竖向偏心集中荷载作用下该方程的初参数解,同时还导出了带悬臂板单箱双室截面箱梁畸变框架惯性矩的具体解析式.利用解析理论对悬臂梁和简支梁算例进行分析,研究结果表明:解析解与已有文献和有限元计算结果均吻合良好,验证了解析理论的正确性;通过参数分析可知,中腹板厚度越大,双室箱梁的抗畸变变形能力越强,中腹板厚度的变化对边腹板横向弯矩的影响很小,但中腹板的横向弯矩随其板厚的增大而增大,当中腹板厚度与边腹板厚度相等时,中腹板的横向弯矩可近似等于边腹板横向弯矩的2倍.

基于TD3-PER的氢燃料电池混合动力汽车能量管理策略研究

为优化氢燃料电池混合动力汽车的燃料经济性及辅助动力电池性能,提出了一种基于优先经验采样的双延迟深度确定性策略梯度(TD3-PER)能量管理策略。采用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法,在防止训练过优估计的同时实现了更精准的连续控制;同时结合优先经验采样(PER)算法,在获得更好优化性能的基础上加速了策略的训练。仿真结果表明:相较于深度确定性策略梯度(DDPG)算法,所提出的TD3-PER能量管理策略的百公里氢耗量降低了7.56%,平均功率波动降低了6.49%。

基于强化学习的固体氧化物燃料电池输出电压自抗扰控制研究

【目的】为提升固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)系统性能及寿命,以100 kW SOFC系统为研究对象,探究在保证输出电压跟踪性能的同时,通过强化学习不断调整控制器系数以实现最佳的综合性能。【方法】建立基于机理的SOFC输出电压系统模型,采用改进型的非线性自抗扰控制器(nonlinear active disturbance rejection control,NLADRC),通过控制输入燃气流量,使输出电压很好地跟踪参考值。考虑到传统的单通道控制器无法同时满足多个目标,但若采用双通道控制器则会导致系统复杂性、成本和故障风险增加,提出一种基于双延迟深度确定性策略梯度(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的改进型非线性自抗扰控制器,对非线性误差反馈控制律系数进行实时调节和优化。【结果】所设计控制器可在不违反燃料利用约束的情况下提高SOFC输出电压跟踪性能。【结论】所设计控制器具备适应性强、稳定性高和能克服不确定性等优点,为实际SOFC系统的输出电压控制器设计提供理论参考。

基于数字孪生的铝电解槽三维可视化监控系统

传统的铝电解槽管理存在着管理方式单一、透明度低和参数数据呈现形式弱等问题。为了解决这些问题,本文引入数字孪生技术,将其应用到铝电解槽中,基于数字孪生理论模型及框架进行改进,提出数字孪生铝电解槽的三维可视化监控系统六维模型。基于此模型构建电解槽虚拟模型、场景优化、数据采集及数据映射,通过Java后台提供数据接口,使用three.js三维技术结合JavaScript语言对模型以及数据进行渲染,最终设计实现铝电解槽的三维可视化监控系统。该系统为现场人员提供更加直观的展示效果,使其能更好地了解铝电解槽运行状况,为铝行业智能化发展提供有效思路。

单箱双室简支箱梁的剪力滞效应研究

研究目的:多室箱梁在竖向弯曲变形时,对应于初等梁理论纵向应力计算模式,存在多种横向剪力滞效应模式。本文在分析单箱双室箱梁剪力滞效应的基本模式和力学机理的基础上,结合铁路单箱双室简支箱梁算例,研究在跨中集中力和满跨均布荷载下,不同剪力滞效应模式的分布规律。以对剪力滞效应影响较为突出的高跨比为变量,研究高跨比变化对各剪力滞模式的影响规律。研究结论:通过对双室箱梁的剪力滞效应分析,得出:(1)以双室箱梁为代表的多室箱梁,对应于同一纵向对称荷载,存在着多种剪力滞效应模式,且不同模式的剪力滞效应差异较大;(2)在单箱双室箱梁的多种剪力滞效应模式中,集中力仅作用于中腹板时,截面的剪力滞效应最为突出,同时剪力滞效应对高跨比的改变最为敏感;(3)考虑到多室箱梁剪力滞效应的多模式性,在进行多室箱梁设计时,应充分考虑不同荷载作用模式对剪力滞效应的影响;(4)本文研究方法和结论可为多室箱梁桥的设计和力学分析提供理论借鉴。

单箱双室简支箱梁剪切变形及剪力滞双重效应分析

基于各个翼板选取不同的最大剪切转角差为剪力滞广义位移,应用能量变分原理分别推导出了考虑和不考虑剪切变形时单箱双室截面控制微分方程组,结合边界条件给出了箱梁纵向应力和竖向挠度的初参数解,从力学、数学角度上证实了剪切变形和剪力滞效应是两个相对独立的力学行为,进一步阐述了二者对箱梁的影响,即剪切变形对箱梁截面纵向应力无影响,但是对竖向挠度有很大的影响.数值算例表明,利用该文解和数值解分析跨中截面剪力滞系数横向分布规律,二者吻合程度良好,其横向分布规律与单室箱梁类似,唯独不同之处是边腹板处的剪力滞效应比中腹板处的剪力滞效应略微大一些;挠度计算表明,剪切效应使得该箱梁在集中和均布荷载作用下跨中挠度分别增大4.6%和2.7%.

剪力滞效应对箱形梁挠度影响的研究

从剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件出发,选取双室箱梁的合理翘曲位移函数,引入相应于剪力滞翘曲变形的惯性矩和惯性积等几何特性,用能量变分法建立薄壁箱梁剪力滞效应分析的控制微分方程。通过求解控制微分方程,导出集中荷载和均布荷载作用下简支箱梁和悬臂箱梁的挠度公式及有限梁段单元刚度矩阵,模型试验和ANSYS壳单元计算结果证实了其正确性。结合简支、悬臂和连续箱梁数值算例,具体分析剪力滞效应对箱梁挠度的提高程度。结果表明,无论在集中荷载还是均布荷载作用下,剪力滞效应对简支箱梁的挠度均有显著提高。在集中荷载作用下,剪力滞效应对连续箱梁挠度的提高可达14%;对于跨宽比约为4.0～6.0的简支箱梁,可将按初等梁计算的跨中挠度乘以提高系数1.05～1.11;计算悬臂箱梁的挠度时,一般可以忽略剪力滞效应的影响。

单箱双室波形钢腹板PC箱梁剪力滞效应分析

研究目的:由于不同的刚度分布,波形钢腹板预应力混凝土箱梁截面剪力滞效应与普通预应力混凝土箱梁截面存在较大差异,为研究单箱双室波形钢腹板预应力混凝土箱梁的剪力滞效应,借助有限元分析软件ANSYS建立单箱双室波形钢腹板预应力混凝土箱梁空间模型,分析两种典型荷载工况下典型截面的应力分布,得到典型截面的剪力滞系数,并与普通预应力混凝土箱形梁作比较,分析讨论7种几何参数变化条件下箱梁剪力滞系数的变化情况。研究结论:(1)采用波形钢腹板略增大了各断面的最大剪力滞系数;(2)对于顶板而言,中腹板的剪力滞系数大于边腹板,底板反之;(3)剪力滞系数的主要影响参数是宽跨比、承托长度、顶板厚度,横隔板数量对剪力滞系数的影响甚小;(4)该研究成果对波形钢腹板预应力混凝土箱梁设计及计算分析具有参考借鉴价值。

单箱双室箱梁的剪力滞效应分析

针对单箱双室箱梁,考虑各翼板间剪力滞翘曲的差异,并结合全截面轴力自平衡条件,定义了箱梁各翼板的剪滞翘曲位移函数.利用最小势能原理,建立了双室箱梁考虑剪力滞效应的控制微分方程.对一典型的单箱双室简支箱梁,利用空间板壳数值方法和本文解析解方法,研究了满跨均布载荷和跨中集中力作用下截面的剪力滞分布规律.结果表明,本文提出的剪力滞翘曲位移模式能够反映双室箱梁各翼板间剪力滞翘曲的差异,本文解析解与有限元数值解吻合良好.双室箱梁中腹板部位顶、底板处的剪力滞效应与边腹板部位有一定差异,对算例结构,中腹板部位的顶、底板应力小于边腹板部位的应力.

箱形梁剪滞效应分析的一维有限元法及其应用

为了分析变截面箱梁及特殊支承连续箱梁等复杂结构的剪滞效应,在引入剪滞广义力矩及翘曲几何特性的基础上,提出一种改进的梁段有限元法。选取控制微分方程的齐次解作为单元位移函数,以各积分常数为中间转换变量,推导箱梁剪滞效应分析的梁段单元刚度矩阵和等效节点力向量的具体表达式,并导出用单元节点力直接计算应力的一般公式。用FORTRAN语言编制箱梁剪滞效应分析的一维有限元电算程序BGAS,对三个有机玻璃箱梁模型进行计算并与实测值比较。结果表明,所提出的梁段单元用于分析复杂箱梁的剪滞效应是可靠的;在竖向荷载作用下,各种箱梁的剪滞力矩与弯矩具有相似的分布规律,而且数值大小也基本接近。

斜交支承连续箱梁剪力滞效应的梁段有限元分析

选取二次抛物线作为剪力滞翘曲位移函数,用能量变分法导出双室箱梁剪力滞控制微分方程。通过分别建立单元两端支点处和梁轴处位移之间的变换关系,考虑弯曲、约束扭转及剪力滞变形之间的耦合关系,提出一种适用于斜交支承连续箱梁剪力滞效应分析的梁段单元。对一斜交支承3跨连续双室箱梁模型的计算值与ANSYS壳单元计算值和实测值均吻合良好,证明该单元是可靠的。详细分析斜交支承角度变化对斜交支承3跨连续箱梁剪力滞效应及内力分布的影响,结果表明:与常规支承箱梁相比,斜交支承箱梁的剪力滞效应更为显著;控制截面的弯矩和剪滞力矩均随着斜交支承角度增大而减小,但双力矩却随斜交支承角度增大而增大;荷载横向作用位置对双力矩的分布有显著影响;剪力滞和约束扭转引起的翘曲应力在总应力中占较大比例,设计中必须认真对待。

单箱双室简支箱梁剪切变形剪力滞效应分析

基于各个翼板选取不同的最大剪切转角差为剪力滞广义位移,考虑剪力滞和剪切变形双重效应,应用能量变分原理推导出双室箱梁受竖向对称荷载时的截面控制微分方程组,采用降阶法并结合边界条件导出相应的闭合解,从力学和数学角度解释剪切变形对箱梁截面纵向应力无影响。以典型的单箱双室简支箱梁为例,利用数值方法和本文解析解方法,研究满跨均布力和跨中集中力荷载作用下,跨中截面剪力滞横向分布规律和高跨比对剪力滞效应的影响规律,研究结果表明:顶(底)板与腹板交汇处表现为正剪力滞效应,单室顶(底)板中心表现为负剪力滞效应;集中力、均布力下跨中截面测点剪力滞系数随高跨比的变化分别呈线性、曲线分布,顶(底)板与腹板交汇处测点剪力滞系数随高跨比的增大而增大,单室顶(底)板中心测点剪力滞系数随高跨比的增大而减小。

斜交角对斜支承连续箱梁应力影响的研究

利用ANSYS软件中的SHELL63壳单元对斜支承三跨连续双室箱梁建立有限元分析模型,分别计算对称荷载和偏心荷载作用下斜支承三跨连续箱梁中跨跨中截面和斜支承截面的正应力.通过分析不同斜交角条件下该截面Ⅱ的正应力沿顶、底板宽度的分布特点,揭示斜交角的变化对斜支承连续箱梁应力分布的影响规律.研究结果表明:无论对称荷载还是偏心荷载作用下,横截面正应力均随斜交角的增大而减小,但应力减小的幅度却随斜交角的增大而增大;与对称荷载作用时相比,在偏心荷载作用下,斜支承截面的正应力沿板宽的变化幅度更大.

数字孪生制造单元多维多尺度建模与边—云协同配置

为了解决离散型智能车间多维、多尺度、高保真建模及其软硬件配置与协同问题,以离散型智能车间的基本实现单元——数字孪生制造单元为对象,从数据—知识混合驱动的角度,探明新一代信息技术赋能下数字孪生制造单元的构成要素与关键特征,提出数字孪生制造单元的多维多尺度智能空间模型及其高保真建模方法。进一步从边—云协同的角度构建软硬件集成的数字孪生制造单元配置模型,建立了基于智能合约的数字孪生制造单元边—云协同运行与智能化管控机制。采用Java Web技术开发了数字孪生制造单元原型系统,并以航空发动机整体叶轮加工过程为案例,验证了所提模型与方法的正确性和有效性。

单箱双室箱梁剪力滞效应的差分解

从满足剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件出发,选取三次抛物线翘曲位移模式,考虑了悬臂板宽度及上下翼板至形心轴不同距离的影响,从而更合理反映箱形梁剪力滞翘曲应力.导出了剪力滞翘曲惯性矩、惯性积和面积等几何特性计算公式.根据最小势能原理,建立了薄壁箱梁挠曲剪力滞的控制微分方程.采用有限差分法推导出变截面悬臂箱梁剪力滞效应计算式和边界条件.运用Ansys有限元软件中的Shell63单元进行建模,分析单箱双室三跨连续箱梁剪力滞效应的分布规律.对比分析了翘曲位移模式及轴力平衡条件对剪力滞效应的影响.结果表明:二、三次抛物线均不是最合理的位移模式;连续箱梁的剪力滞效应受翘曲位移模式的影响很小;轴力平衡条件对应力分布的影响亦很小.

豇豆螺旋茎段维管组织观察及其成因分析

豇豆(Vigna unguiculata Linn.)的茎缠绕支持物形成右手螺旋,其茎段经水浸泡去表皮后可见维管纤维沿茎轴方向呈左手螺旋状排列。用徒手切片法观察螺旋型和直线型茎段各节间中部的横切面,发现二者木质部导管分子均由内至外呈对称的扇形排列;螺旋型茎段各节间扇形的角度均显著小于直线型茎段对应节间的扇形角度(p<0.05);除第1节间外,螺旋型茎段各节间扇形纵横比均显著大于直线型茎段对应节间的扇形纵横比(p<0.05)。分析表明,茎的两种螺旋之间存在扭力平衡;螺旋型与直线型茎段横切面导管分子扇形排列的差异可能是茎段扭转过程中受挤压所致。此外,茎段扭转并不是细胞横向不对称扩张的结果,而可能是由各侧细胞不均衡的纵向生长所造成。

单箱双室组合箱形梁桥静力学特性的研究

为了准确分析单箱双室波纹钢腹板组合箱梁的竖向弯曲力学性能,考虑了组合箱梁的剪力滞、剪切变形、腹板褶皱效应以及剪滞翘曲应力自平衡等因素,设置了3个剪滞纵向翘曲位移差函数,进而基于能量变分法建立了组合箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件。研究表明,褶皱效应对组合箱梁力学性能具有一定影响,且集中荷载下组合箱梁的褶皱效应更为突出;简支边界条件下,组合箱梁剪力滞效应明显,特别是集中荷载组合箱梁的剪力滞效应趋强;本文方法具有一定的理论和工程实用价值,且对该类结构设计具有重要的指导作用。

双螺杆挤压膨化破碎啤酒酵母细胞壁的研究

利用自行研制的双螺杆挤压膨化设备对啤酒酵母进行了挤压膨化破壁研究。通过单因素和正交优化试验,结果表明,在供料速度为4Hz、螺杆频率为35Hz、膨化温度130℃～140℃、加水量为10mL/min的情况下进行挤压膨化破壁,破壁率可达79.21%。所得的挤压样品与原料相比,可溶性蛋白含量增加了132%,酶解后可溶性蛋白质含量增加了156%,谷胱甘肽含量降低了14%,容重降低了55%。不仅大幅度提高了吸收利用率,还实现了对酵母的各种功效成分的提取。

荷载横向变位下的单箱双室剪力滞效应研究

荷载横向对称变位时,箱梁顶板、底板纵向位移存在差异,因此顶板、底板采用不同的剪力滞广义位移,同时在计算外力势能时应考虑荷载横向位置的影响,选取余弦函数为剪力滞翘曲位移函数,利用能量变分原理推导出荷载横向变位下的箱梁截面控制微分方程,结合边界条件给出均布荷载下箱梁顶板、底板的纵向应力解。选择一典型的单箱双室简支箱梁,分析跨中截面顶板、底板的剪力滞横向分布规律,高跨比对跨中截面关键点剪力滞系数的影响规律,研究表明:荷载由边腹板对称向单室顶板中心移动时,顶板与腹板交汇处剪力滞系数将由正剪力滞变为无剪力滞,再由无剪力滞变为负剪力滞,但是对底板的剪力滞效应的影响几乎很小,底板与腹板交汇处剪力滞系数基本保持正剪力滞;荷载不同的横向变位下,高跨比对剪力滞效应的影响各不相同,因此在多箱室设计中应充分考虑荷载变位的影响。此外本文计算结果与有限元数值解吻合良好,能够正确的反映剪力滞规律。

双室箱梁剪力滞效应的试验研究

为开展单箱双室箱梁剪力滞效应的试验研究,制作了有机玻璃简支箱梁模型。在容许开裂范围内,对该试验箱梁进行集中力作用于跨中截面三腹板上方、两对称边腹板上方和中腹板上方的加载。采用DH3816应变采集仪测得跨中及1/4跨截面各关键点应变值,并用百分表测得箱梁各关键截面挠度值。测量得到的截面应力分布规律验证了箱梁截面剪力滞效应的存在。同时对该有机玻璃简支箱梁,采用空间板壳数值方法计算了3种集中力工况下截面的剪力滞分布规律。结果表明,集中力作用下双室箱梁各翼板间存在明显的剪力滞效应,且荷载的横向作用位置对箱梁截面剪力滞效应影响较大。