Experimental investigations of mechanical and reaction responses for drop-weight impacted energetic particles

Low-velocity drop-weight impact experiments on individual and multiple Cyclotetramethylene tetranitramine (HMX) energetic particles were performed using a modified drop-weight machine equipped with high-speed photography components. Multiple particles experienced more severe burning reactions than an individual particle. Comparisons between impacted salt and HMX particle show that jetting in HMX is mainly due to the motion of fragmented particles driven by gaseous reaction products. Velocity of jetting, flame propagation, and area expansion were measured via image processing, making it possible to quantify the chemical reaction or mechanical deformation violence at different stages.

3D打印速度对铸造蜡成型翘曲变形的影响

通过快速模具制造可打印熔模铸造用的蜡模,缩短生产周期,提高生产效率。但在实际成型过程中,由于制件不同位置的温度分布不均,会造成内应力差异,导致制件翘曲变形,进而对制件的成型质量产生较大的影响;而且,受3D打印速度和沉积层数等成型参数的制约,较难在降低制件翘曲变形程度的同时提高成型效率。有鉴于此,文中通过建立成型制件翘曲变形的数学模型,并结合实验设计与数学计算等方法,探究打印速度对铸造蜡直写成型翘曲变形程度与打印效率的影响机制。实验结果显示:在一定打印速度下,试样翘曲值随沉积层数的增加而减小,且随着打印速度的不断增加翘曲值逐渐变大;成型打印速度越高,不同试样的打印耗时越接近于某一稳定值,表明打印速度对成型效率的影响随打印速度的增加而降低。文中还通过对成型翘曲变形和打印效率分别赋予权重系数,建立了表面轮廓最佳打印速度连续函数模型,并验证了模型的有效性。研究结果表明,基于铸造蜡成型翘曲变形建立的最佳打印速度连续函数模型可在降低翘曲变形的同时提高打印效率。

高速公路隧道接近段视错觉控速标线信息感知研究

由于高速公路隧道洞口处存在黑洞效应,且隧道内外限速存在差异,因此,高速公路隧道洞口处成为事故高发路段。为了改善高速公路隧道洞口处行车的安全舒适性,常在隧道接近段布设视错觉控速标线给予驾驶员视觉冲击,起到提醒驾驶员安全减速的作用。本研究利用UC-win/Road软件建立仿真模型,通过室内模拟驾驶平台进行仿真试验,利用眼动仪对驾驶员视觉信息感知进行测量,选取物理指标速度降低率、最大减速度值和生理指标瞳孔直径变化率作为评价指标。基于加权RSR综合评价法,分别对行车道上不同闪现率的车速增加式视错觉控速标线(横向形、鱼刺形)和车道压缩式视错觉控速标线(正梳齿形、斜梳齿形)进行减速效果评价。结果表明:4种视错觉控速标线都具有影响驾驶员感知信息的能力,其影响程度从大到小为鱼刺形、横向形、正梳齿形、斜梳齿形;相同类型不同闪现率的视错觉控速标线减速效果存在差异性,相同闪现率下车速增加式视错觉控速标线减速效果较车道压缩式视错觉控速标线好;在满足行车舒适度要求下,快车道推荐布设闪现率为8 Hz的横向形视错觉控速标线,慢车道推荐布设闪现率为8 Hz的鱼刺形视错觉控速标线。

基于加权融合的常导高速磁浮列车UKF定位算法

为提高高速磁浮列车测速定位的精确性,本文针对基于长定子齿槽检测的常导高速磁浮列车测速定位方法在列车运行过程中可能因测速定位信号缺失、干扰、测速定位安装误差等原因引起的定位不准问题,提出一种基于加权融合无迹卡尔曼滤波(UKF)的常导高速磁浮列车测速定位算法.介绍了高速磁浮列车基于长定子齿槽的测速定位方法,并对多路冗余速度位置信息进行预处理和自适应加权融合处理;给出基于加权融合UKF的常导高速磁浮列车测速定位算法模型;基于磁浮列车测速定位在环测试试验台试验,对改进后的无迹卡尔曼滤波磁浮定位算法与原定位算法进行了对比分析.分析结果表明:磁浮列车平均速度误差减小了32.6%,速度极差降低了49.3%,有效消除了信号采集噪声,提高了磁浮列车测速定位精度.

基于改进麻雀搜索算法模糊PID控制器设计

为了提高无刷直流电机输出转速与转矩的平稳性,提出了一种通过时变惯性权重改进的麻雀搜索算法模糊PID控制器控制无刷直流电机。通过在Matlab/Simulink中对无刷直流电机进行控制仿真,仿真结果表明,时变惯性权重改进麻雀搜索算法模糊PID控制器控制无刷直流电机,其转速与转矩的平稳性符合要求,并且能够实时响应负载的变化。

表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动方法的比较研究

由于运行在中高速状态下的永磁同步电机无位置传感器控制方式大多是采用反电动势来估算角度位置和转速,这在零低速往往不适用。为了实现表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动和平滑切换到中高速运行,分析了恒压频比控制、恒流频比控制、脉振电压信号高频注入法三种低速起动控制方法。开环恒压频比控制采用了新的V/F曲线和电压补偿,近似补偿定子阻抗压降防止起动失败;单闭环IF控制和双闭环脉振高频电压注入控制采用加权算法切换至滑模观测器。对某一表贴式永磁同步电机应用Matlab/Simulink进行了永磁同步电机无位置传感器控制系统的仿真分析,仿真结果验证了所提出方法的有效性。

红层地区高铁路堑基底上拱等级预测研究

轨面平顺性是高速铁路安全运行的重要保证。近年来,四川红层部分高速铁路(客运专线)出现路基上拱病害,致使轨面不平顺并影响高铁正常运营。对于高速铁路无砟轨道线路,基底上拱整治十分困难,如能在铺轨前进行上拱预测,就可采取相应措施以减缓路基上拱,因此高铁路基上拱预测研究势在必行。以成渝客运专线为研究对象,在综合分析路基上拱主要影响因素的基础上,选取路基中心开挖深度、岩层倾角、砂泥岩互层关系、泥岩饱和单轴抗压强度、泥岩膨胀性5个评价指标,采用熵权法确定各指标权重,运用功效系数法建立高铁红层路基上拱等级预测模型。将该模型应用于成渝客专和沪渝蓉高铁建设前期主要上拱段及上拱等级预测,验证了该模型的可行性与实用性。

基于INGO-SWGMN混合模型的超短期风速预测研究

为提高超短期风速预测的精度,提出一种融合变分模态分解(VMD)、相空间重构、改进的北方苍鹰优化算法(INGO)和共享权重门控记忆网络(SWGMN)的超短期风速混合预测模型。首先,考虑到风速的强波动性会对预测带来不利影响,采用VMD对风速时间序列进行分解,得到一系列相对平稳的子序列。然后对各子序列分量进行相空间重构,得到相应的相空间矩阵。接着针对长短期记忆网络(LSTM)训练时间较长和权重参数较多的问题,提出一种SWGMN对各子序列分量建立预测模型。同时,为提高模型预测性能,提出一种INGO对SWGMN模型的两个超参数进行寻优,得到最优参数组合。最后累加各子序列预测值,得到最终风速预测结果。实验结果表明,在单步预测和多步预测中,所提方法的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数R2分别为0.1828 m/s、0.2263 m/s、4.5481%、0.987和0.2429 m/s、0.3107 m/s、6.1113%、0.976,相较于传统方法具有更高的预测精度和预测效率。

高速铁路环境振动分析参数选取对评价结果的影响规律研究

目前我国与高速铁路运行引起的环境振动相关的标准体系尚需完善,可供参考的国际标准制定时间较早,国内外对铁路和城市轨道交通环境振动的标准存在较多差异。结合实测数据研究了计权曲线和时间计权常数的选取对评价结果的影响规律,指出量化的差异及产生原因,成果可以为日后制修订我国高速铁路环境振动相关标准提供参考。

山地坡向风对输电线路导线风偏影响

为了分析山地地形对导线绝缘子串摇摆角的影响,以某750 kV输电线路为例,应用Ansys Workbech仿真软件建立适用于绝缘子串摇摆角计算的有限元模型,对山地地形绝缘子串摇摆角进行时程分析和理论计算,结果表明,山地迎风坡地势抬升对风速有加速作用,且有竖向风速产生,坡向风对绝缘子串摇摆角产生了明显的影响,因此,在杆塔定位时,为保证电气间隙满足设计要求,直线塔垂直档距与水平档距之比应适当预留裕度。

公转和自转协同下绕包机转速自动控制研究

绕包机公转和自转过程中可能会产生非线性影响,为了实现转速有效控制,该文提出一种公转和自转协同下绕包机转速自动控制方法。构建神经网络控制模型,将公转速度和自转速度作为输入,通过输出层输出控制规律;利用反向传播算法,通过调节网络权值和引入动量权值对神经网络模型进行改进,以此提升公转和自转协同控制效果;利用双馈定向矢量方法实施绕包机转速自动控制,在满足绕包机定子和转子对应电压矢量和磁链矢量条件的基础上,完成最终的转速自动控制。在不同实验条件下,所提方法对输入信号的实际跟踪效果较好,且不易受影响因素干扰。

风力发电石油电动旋挖钻机功率模糊控制

风力发电通过风转动风轮产生的动力驱动电机产生电能。由于风能具有不稳定性,因此风力发电石油电动旋挖钻机在工作过程中的运行功率不稳定。对此,提出一种风力发电石油电动旋挖钻机功率自动模糊控制方法。根据基本组合风概念计算实时风速;对风力发电石油电动旋挖钻机功率进行稳态分析,确定钻机功率不变时的钻机临界风速;当风速超过临界风速时,利用T-S模糊加权算法对风轮转速偏差展开控制,从而保证旋挖钻机功率在额定值内,实现稳定运行。实验结果表明:该方法预测的风速和实际值基本一致,最高转速仅为4.82 rad/s,控制精度始终高于0.95,说明该方法的功率控制效果好,有利于石油电动旋挖钻机的稳定运行。

基于IMQ惯性权重策略的自适应灰狼优化算法

针对灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)寻优精度低、收敛速度慢的问题,提出了一种基于IMQ惯性权重策略的自适应灰狼优化算法(ISGWO)。该算法利用IMQ函数的特性,实现对惯性权重的非线性调整,从而更好地平衡算法的全局勘探能力和局部开发能力;同时,基于Sigmoid指数函数自适应更新个体位置,更好地搜索和优化问题的解空间。采用6个基本函数和29个CEC2017函数对ISGWO进行测试,并与6种常用的算法进行比较,实验结果表明ISGWO具有更优的收敛精度和速度。

基于TOPSIS熵权法的高速铁路动车组运用水平评价方法研究

高速铁路网规模日益扩大,动车组保有量和旅客出行需求进一步增加,对动车组运用水平提出更高的要求。以合理优化动车组交路,提高动车组效能发挥程度为目标,针对高速铁路动车组运用水平评价问题,利用层次分析法,构建了包含动车组运用效率、动车组运用均衡度、动车组运用合理性3个一级指标和9个二级指标的高速铁路动车组运用水平评价指标体系,并将各指标的定性描述转化为数学表达,根据TOPSIS理论和熵权法设计动车组运用水平综合评价方法。以2022年3季度途经某高速铁路线路的所有动车组交路为例对评价方法进行验证,结果表明:提出的TOPSIS熵权法可以有效解决动车组运用水平评价问题,为动车组交路方案比选提供科学依据,对提高运力资源组织效率和铁路运营效益具有重要意义。

基于改进CRITIC-QTM的高速磁浮列车安全性评估模型

为全面评估高速磁浮列车的安全性,构建基于改进CRITIC-QTM的安全性评估模型。首先,对高速磁浮列车的列车运行、系统、基础设施、自然灾害4个因素进行研究分析,提出高速磁浮列车的综合安全分析方法和评估流程;其次,基于改进CRITIC-QTM模型计算高速磁浮列车安全评价指标的权重系数;最后,参照变异系数法、CRITIC权重法、TOPSIS熵权法3种评估方法对高速磁浮列车安全性进行评估分析。应用分析表明,基于改进CRITIC-QTM模型能够有效地评估高速磁浮列车的安全性,特别是在对16个指标进行综合评判中,上海高速磁浮列车安全性评估结果为“稳定”。由此表明,运用的改进CRITIC-QTM模型对高速磁浮列车的安全性评估具有一定参考价值。

下纲重量和放网速度对金枪鱼围网下纲沉降速度的影响

作为围网网具主要性能,沉降性能直接关系到围网作业的捕捞效率,通过模型试验研究不同因素对金枪鱼围网沉降性能的影响,对改进金枪鱼围网沉降性能具有重要意义。本文通过2009年10月24—26日在千岛湖进行的金枪鱼围网模型试验,采用一般线性模型(GLM)分析下纲重量和放网速度对围网下纲沉降速度的影响。结果表明:(1)下纲重量和放网速度对下纲各部分沉降速度均有显著影响(P<0.05),但两者间交互作用不明显(P>0.05)。(2)下纲重量在0.795 kg/m时,下纲中部和后部沉降速度明显比其它组快(P<0.05);下纲中部沉降速度和下纲重量间关系式为:V=0.114 6w+0.103 2(R2=0.871)。(3)随放网速度变快,围网下纲沉降速度加快,在放网速度为1.05 m/s时,下纲前部和后部沉降速度明显比其他组快(P<0.05);下纲中部沉降速度和放网速度间关系式为:V=0.072 6s+0.113 8(R2=0.983)。

带旋转导向工具底部钻具组合的动力学特性分析及参数优化

带旋转导向的底部钻具组合(RSBHA)在钻井过程中发挥着极其重要的作用,现场更多关注的是其导向能力,对它的工作状态平稳性没有严格要求。为防止RSBHA的剧烈振动和失效事故,建立了RSBHA的动力学模型,运用有限元法分别计算分析了不同结构、不同转速、不同钻压条件下的底部钻具组合的动力学特性,求得了动态位移和动态弯曲应力。结果显示:合理安放稳定器能够有效地减弱RSBHA的横向振动,降低其动态弯曲应力;转速对RSBHA的动态弯曲应力影响很大,当转速为100 r/min时应力水平最低,180 r/min时应力水平最高;带旋转导向的钻具组合结构合理时,增大钻压时,其横向位移变化较小,动态弯曲应力分布比较合理。该结果为进一步研究RSBHA提供了理论依据。

高速铁路建设对我国省际可达性空间格局的影响

以省会城市为网络中的节点,采用加权平均旅行时间指标对我国"四纵四横"高速铁路网及长三角、珠三角和环渤海地区城际客运系统建成前后省际可达性及演变态势进行分析。研究表明,高速铁路建设使东中西地带内、地带间及省区的总体可达性均获得了大幅度提升,可达性中心区的范围沿骨干客运专线向华南、西南和西北地区拓展,圈层状空间格局依然很突出,两极分化趋势在加剧,高速铁路网建设对各地区的空间经济效应还存在很大差异。经过对高速铁路建成前后各省区的地带内、地带间及总体可达性空间格局的对比分析,从客观上论证了高速铁路建设的必要性及加强省际经济联系的重要性。

高层建筑风场的脉动风速时程模拟

采用经过FFT算法改进的谐波叠加法(WAWS)及自回归(AR)模型的线性滤波法对实际工程进行脉动风速时程模拟.对2种算法所模拟的风速时程进行分析,结果显示了风速功率谱及相关函数的特性,分析结果说明AR模型中模型阶次及时间步长对风速时程产生较大影响.根据结构的有限元动力分析,采用能量相等的原则,即使结构固有频率段内的目标谱和模拟谱能量相等,对风速时程进行修正,使模拟风速时程更趋合理.

机器人逆运动学的微分进化与粒子群优化BP神经网络求解

针对采用传统反向传播(BP)神经网络算法进行逆运动学求解收敛速度慢的问题,提出将微分进化(DE)与粒子群优化(PSO)算法相结合,对用于机器人逆运动学求解的BP神经网络进行优化。基于机器人正解映射建立优化算法的目标函数,在PSO过程中,引入DE操作优化粒子进化方向,并将此混合算法用于BP神经网络权值与阈值的优化。对KUKA机器人进行仿真实验,结果表明:采用该文方法对机器人逆运动学问题的求解精度高,求得的关节角度误差小于0.1°;逆运动学求解结果所对应位姿矩阵的位置误差在0.1 mm数量级,具有较好的泛化能力。该文方法满足机器人位置和姿态方面的精度要求。