基于RBF网络自适应滑模的非对称泵抗扰控制

针对非对称泵样机变排量试验中柱塞对斜盘冲击引起明显的斜盘角度波动现象,以及理论推导的控制系统模型存在误差问题,提出采用鲁棒性较强的RBF网络自适应滑模算法进行变排量抗干扰控制。非对称泵配流盘具有3个不同的串联配流窗口,柱塞经过配流窗口产生不对称的冲击力作用于斜盘,其可视作干扰信号。通过Simulation X和Simulink联合仿真,对比在40 Hz下的变量阻力矩作用下常规PID控制、普通滑模控制和RBF网络自适应鲁棒滑模控制的斜盘摆角响应特性。仿真结果表明:采用RBF网络自适应鲁棒滑模控制,其柱塞腔压力峰值和斜盘摆角的脉动相对于PID控制分别降低了5%和39%,相较于普通滑模控制分别降低了2.51%和4%,其流量的波动与斜盘摆角一致。抗干扰控制算法提高了系统的动态响应特性,削弱了系统的抖动。

轮-履式移动机器人履带转向运动

针对室内外不同工作环境对移动机器人的结构有不同的要求,本文设计了一种的模块化的轮-履式移动机器人,描述了该轮-履式移动机器人纯轮式、纯履带式及轮履混合式等不同的运动模式;基于该机器人模块化的履带式结构特性,依据刚体平面运动理论,分析了该机器人的转向运动条件;基于转向阻力矩模型,建立了该轮-履式移动机器人完成履带式转向运动的约束方程。仿真和实验证明,此种轮-履式移动机器人地形适应能力强,在履带运动模式下,采取大的转向半径及小的转向比可有效减少机器人的转向阻力矩,能很好地完成转弯运动。

考虑高阶振型影响的时程分析加权调整选波方法

针对长周期结构抗震时程分析输入地震波选择问题,提出一种在较宽的周期范围内实现反应谱与目标谱一致性匹配的地震波选择及调整方法。在匹配误差指标(SSE)和地震波幅值调整系数(SF)计算中采用了加权形式的最小二乘法,引入由归一化振型参与系数确定的结构前几阶振型的权重系数,以充分考虑高阶振型对结构地震反应的不同贡献。以美国SAC Steel Project提出的20层抗弯钢框架结构为实例,以该计划提出的代表3种超越概率(即50年超越概率50%、10%和2%)的各组地震波平均反应谱作为目标谱,以这3组地震波(每组10个台站双向记录,即20条波)时程分析得到的结构最大层间位移角均值为各超越概率下的目标反应;以简单地震信息初选的小型地震波数据库(共40条波)作为备选波,选用3条、7条和10条3种地震波数量及不同排序原则的6种分组方式,将加权调整选波方法与不考虑权重的等权调整方法所得各分组地震波反应谱,以及结构时程分析结果进行比较。研究表明,加权与等权方法对估计结构反应(如最大层间位移角)均值具有相同的准确性,但在降低结构反应离散性方面,加权方法具有较大优势。此外,若任意选择地震波组进行时程分析时,采用加权方法也可在一定程度上降低结构反应计算结果的离散性。

履带底盘转向解析

综合考虑履带接地长度、轨距、履带宽度以及2条履带的行进速度等诸多影响履带底盘的转向因素,建立了一套履带底盘转向数学模型.该模型无需引入传统的阻力矩系数,立足于履带底盘转向能量消耗引出与转向形式密切相关的阻力矩概念,并且从力矩平衡出发给出了履带底盘转向的必要条件.用此模型编制计算机程序,以SLWY-60型水陆两用挖掘机为例进行分析,输出的转向阻力矩数值与实地检测结果相当吻合.此外,以上述挖掘机为基础设定可调整的履带宽度和转向方式可调整的虚拟履带底盘,分别进行了相关数值计算,并得出指导性结论.

铰接隅撑钢框架抗震性能研究

传统抗弯钢框架的梁柱节点通常设计为刚性连接,这种刚性节点具有很大的抗弯刚度,然而节点延性不足,罕遇地震作用导致节点脆性断裂。研究学者提出了多种解决该问题的思路,例如半刚性连接节点、节点加强或削弱方法使塑性铰外移等。本文提出了一种简化的梁柱节点连接方式-铰接连接,改变梁柱节点的传力方式,在节点处设置隅撑提供框架的抗侧刚度,控制结构的失效模式。本文设计了三组抗弯钢框架和铰接隅撑钢框架,分别为3层、5层和8层结构,通过Pushover分析和非线性动力时程分析,对比二者之间的承载力、刚度、延性和层间侧移等抗震性能。研究结果表明:铰接隅撑钢框架具有和传统抗弯钢框架相似的抗侧刚度,且承载能力略高。罕遇地震作用下,铰接隅撑钢框架的层间侧移较小。传统抗弯钢框架失效模式为梁端出现塑性铰,而铰接隅撑钢框架的塑性区域转移至隅撑与梁连接部位。

小麦抗倒伏的力学分析

建立一个具有四自由度的力学模型,利用多自由度系统振动的理论,分析典型风荷载对小麦的影响,推导出小麦的倒伏弯矩计算公式.考虑土壤特性和小麦根须分布情况,在郎肯土压力理论基础上推导出小麦的抗倒伏弯矩.比较两种弯矩,可对小麦的抗倒伏能力进行综合评价和预测.通过所提出的模型进行多种小麦的数值试验,发现各质点的质量大小对各振型形状的影响很显著,尤其是可以改变第二振型的弯曲方向,以及解释不同品种的小麦的抗风差异现象.

弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响

在实际火灾中,结构中的柱子可能受到轴力和不同分布模式弯矩的共同作用。弯矩分布模式的不同将导致柱的抗火性能产生一定差异。考虑结构中柱的实际受力状态,建立了ISO-834标准升温条件下四面受火约束PEC柱有限元模型,分析了不同轴向约束刚度比、荷载比和偏心率等参数情况下弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响。结果表明,荷载比和偏心率较小时,不同的弯矩分布模式对PEC柱的变形特征和轴力变化系数影响不大;随着荷载比和偏心率的增大,对弯矩分布模式的影响变大。在其他参数相同的情况下,均匀弯矩分布模式下柱的耐火极限最短;三角形弯矩分布模式和异号弯矩分布模式下PEC柱耐火极限差别不大。

串联盘式管道连续输送机布置方式及力学分析

串联盘式管道连续输送机可以应用在化工、制药、冶金等许多行业。介绍了串联盘式管道连续输送机的布置方式 ,可选择的驱动方式 ,并以垂直输送为例 ,推导出了运输系统阻力计算数学模型 ;得到了牵引能力计算公式 ;介绍了寻找钢丝绳最大张力点的方法及钢丝绳强度计算模型。得出了串联盘式管道连续输送机垂直布置时应以头部驱动为好 ,这样可以降低钢丝绳最大张力点峰值 。

单牙轮钻头动力学研究

单牙轮钻头是小井眼钻井的重要工具。对单牙轮钻头在井底工作过程中的受力进行了分析,在此基础上建立了单牙轮钻头所受阻力矩计算模型,该模型反映了钻压、钻头尺寸、岩石性质等因素对阻力矩的影响。建立了单牙轮钻头动力学基本方程,该方程真实描述了钻头的受力与运动情况,即钻压越大,钻头阻力矩则越大,钻头转速则越低;反之,钻压越小,钻头阻力矩也越小,钻头转速则越高。单牙轮钻头的阻力矩计算模型和动力学基本方程对小井眼钻井中的钻柱设计具有重要的参考价值。

局部火灾作用下PEC柱组合框架抗火性能研究

应用ABAQUS软件建立局部火灾作用下PEC柱—钢梁组合平面框架的温度场和抗火性能分析模型,模型得到相关试验数据的验证。应用验证后的模型分析火灾高温下PEC柱—钢梁组合框架的失效模式、PEC柱内力变化规律和结构变形特征等,并分析火灾发生位置对PEC框架结构耐火性能的影响。结果表明:在不同的保护层厚度和荷载情况下,PEC柱—钢梁组合框架会出现梁先失效和柱先失效两种不同的失效模式;柱先失效模式会导致结构整体的破坏,梁先失效模式只会引起结构局部发生破坏;框架受火面积越大,受火柱的轴压比和受火梁的荷载比越大,框架的耐火极限越短。

时程分析考虑高阶振型影响的多频段地震波选择方法研究

针对结构抗震时程分析输入地震波选择问题,以加速度反应谱(或设计谱)为目标谱,在反应谱平台段和结构基本周期附近误差双控指标中,引入了由归一化振型参与系数确定的前几阶振型的权重系数,提出了考虑多频段加权匹配的时程分析输入地震波选择方法,以充分考虑高阶振型的影响。以美国SAC Steel Project提出的9层和20层抗弯钢框架Benchmark结构为实例,为方便将建议选波方法与较多地震波输入时程分析结果进行比较,以简单地震信息初选的小型地震波数据库中的20条地震波的均值(放大系数)谱作为目标谱,以这20条地震波时程分析得到的结构最大基底剪力和层间位移角均值为目标反应,前者考虑弹性状态,后者对应弹塑性情况。将按该文方法选出的3条波输入下结构反应均值与目标反应进行了比较分析,初步证实了建议选波方法的可行性。将该文方法与ASCE 7-05地震波输入要求方法对比,在弹塑性反应状态下,两者对结构最大层间位移角沿楼层分布规律的估计以及薄弱层位置的判断均与目标反应较为一致。ASCE 7-05方法输入下结构反应均大于目标反应,偏于安全。而按该文方法输入存在高估和低估结构反应的情况,建议附加"在0.2T1~1.5T1(T1为结构基本周期)区间内,3条地震波的平均谱应在目标谱上方"这一限制条件,以防止低估结构反应的情况发生。

RAT矩函数在模态振形数据去噪中的应用

提出将RAT矩函数应用于三维结构模态振型数据去噪的方法,使用RAT矩函数对结构的振型数据进行矩变换,从振型数据中提取出包含所有振型信息的特征矩集,将幅值较小的矩值作为噪声从特征矩集中剔除,再利用特征矩集重构振型图像,即能实现对振型数据去噪。采用一个仿真的机匣结构,以正态分布的随机噪声模拟真实情况下的噪声,在不同噪声强度下利用RAT矩对振型数据去噪,来验证RAT矩函数的去噪能力。结果表明:RAT矩函数具有良好的抗噪性,能大幅度减小噪声对模态振型的影响。

多航态新概念艇型阻力性能分析

针对海上特殊任务的要求,结合水面船和潜艇的优势,提出一种新概念艇——多航态艇。基于计算流体力学(CFD)方法对目标艇在水面航行和水下航行状态下的阻力性能进行数值模拟,并对初始方案进行改进,获得更好的阻力性能。通过对采用改进方案的模型进行阻力性能试验,验证数值方法在预测新概念艇阻力性能方面的可靠性。

预应力混凝土桥梁正截面疲劳抗裂性能分析

针对预应力混凝土桥梁正截面疲劳开裂问题,指出了在设计方面,混凝土的抗拉疲劳强度和预应力损失是影响桥梁疲劳抗裂性能的关键因素。通过双轴定侧压下的混凝土拉-压疲劳试验得到了较单轴受力状态下更为符合实际的混凝土抗拉疲劳强度的折减系数计算公式,推出了考虑疲劳徐变引起的预应力损失公式。在此基础上,修正了疲劳荷载作用下预应力混凝土桥梁的开裂弯矩计算公式和抗裂验算方法,为今后桥梁规范修订提供参考。

考虑节点影响的钢框架结构连续倒塌分析

针对目前钢框架结构抗连续倒塌分析中通常忽略节点轴力-弯矩耦合效应,并假设节点不发生破坏的问题,提出一种考虑节点轴力-弯矩耦合效应和楼板作用的钢框架连续倒塌分析模型,通过对已有试验的模拟验证了该模型的准确性;采用所提出的模型和基于能量的Pushdown方法对2个10层钢框架结构进行结构抗倒塌能力、破坏模式和抗倒塌机制分析。结果表明:不考虑节点轴力-弯矩耦合效应将高估钢框架结构的抗倒塌能力;钢框架结构典型破坏模式为钢柱屈曲引发的水平向倒塌及铰接节点断裂失效引发的竖向倒塌;当失效柱与梁刚性连接时,结构发生水平向倒塌破坏,破坏前竖向变形较小,主要的抗倒塌机制是梁端的轴力、弯矩及各层不均匀发展轴力产生的空腹桁架效应;而失效柱与梁铰接时,结构发生竖向倒塌破坏,破坏前结构发生较为明显的竖向变形,节点失效前后结构主要抗倒塌机制分别为悬链线机制和楼板薄膜力机制。