主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅱ)——组合控制

本文是系列讲座的第二篇,涉及组合振动控制的基本问题,重点介绍近几年的研究结果。包括:各种阻尼材料及其性能,筒型粘弹性阻尼器特性及设计方法,自由和约束阻尼层结构以及粘一弹性复合结构的分析,直线式压电作动器PZT—AM和TOKIN的特性、试验及设计;在此基础上,以空间桁架为例,讨论了组合振动控制实现问题,涉及动力学特性分析和试验,用评价函数描述被动振动控制参数对主动振动控制的影响,作动器和阻尼器的优化配置等。从工程应用角度,本文指出应当建立相应的数据库,用来指导结构设计。

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅰ)——导论

本文是系列讲座的第一篇。针对工程中复杂结构的振动控制问题,本文以一个典型的航天结构为例,对振动控制一体化理论和技术的基本概念进行了介绍,以解决振动控制技术在复杂结构中实现的问题。对各种振动控制策略、控制材料和器件进行了讨论和比较,并对振动控制一体化策略实现中遇到的问题进行了分析,包括控制律中的鲁棒控制,作动器和传感器的优化配置问题,智能材料在振动控制中的应用,特别强调了杂交阻尼在结构减振中的重要作用。探讨了控制机理、优化设计以及智能结构的发展和研究目标,指出振动控制的研究必须与具体工程问题结合,强调试验的重要性,建议建立合作研究的标准化验证模型,促进振动控制一体化理论和技术的发展。

主、被动振动控制一体化理论及技术(IV)——主动结构和智能结构

本文是系列讲座文章的第四篇,介绍了主动结构和智能结构的基本概念,以及目前的研究现状。讨论了线性主动结构的基本概念,给出了模态及其基本属性;重点介绍了有限元的建模方法;考虑建模的不确定性,讨论了不确定性的表示方法及振动鲁棒控制问题;针对航天结构的复杂性,给出了优化问题的一般提法,介绍了遗传算法和模拟退火算法两种优化算法。最后引用了两个桁架结构的实例,说明主动结构或智能结构的有关问题。

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅲ)——杂交阻尼

本文是系列讲座的第三篇,以智能材料组成的杂交阻尼为主,介绍有关杂交阻尼的研究成果。对杂交阻尼进行了分类,讨论和比较了各种类型的杂交阻尼,包括:阻尼层结构的配置、主动和可控约束层阻尼板的建模及性能比较;电流变和磁流变阻尼的基本概念及其在振动控制中的应用;可控压电传感阻尼的机理及存在的问题。讨论了杂交阻尼在航天结构中的应用前景及其主要研究课题。

基于用户的协同过滤算法的推荐效率和个性化改进

针对传统的基于用户的协同过滤算法存在的推荐效率、精度和个性化低的问题,提出一种改进方法.该方法在计算用户评分矩阵时,考虑到用户评分矩阵稀疏性,建立项目-用户的倒查表,只计算有相同评分项的用户之间的相似度,避免了传统方法中对所有用户计算两两用户相似度的庞大工作量.该方法在计算用户相似度时,考虑到项目的热门程度不同,"惩罚"了用户共同兴趣列表中的热门项目,避免了传统方法中赋予所有项目相同权值对推荐结果个性化的负面影响.本文在详细分析了改进的用户协同过滤算法的原理和优点,给出了其推荐步骤流程图.在Movielens100K和HetRec2011-movielens-2k公开数据集上,十折交叉验证的结果表明,改进后的算法节约了运行时间,提高了推荐算法的效率和个性化.

4D打印:智能材料与结构增材制造技术的研究进展

4D打印技术是基于智能材料与结构的增材制造技术提出来的,4D打印制造的实体结构形状可以随外界环境发生变化。通过对形状记忆合金、形状记忆聚合物、压电材料、电致活性聚合物、光驱动型聚合物、水驱动结构等智能材料与结构的增材制造方法与驱动效果进行综合比较发现:直写打印成型具有适用性广的特点,单一智能材料的驱动性能有限;混合增材制造技术可以兼具多种智能材料的性能,拥有多种原位驱动模式,能够克服单一智能材料与结构的不足。文献综述表明:4D打印技术研究整体还处于实验室探索阶段;4D打印还需要在拓宽智能材料范围、开发打印软件、探索打印工艺、研究软材料打印方法、解决不同智能材料的兼容问题等方面展开深入研究,才能够在医疗、军事、航天等领域得到广泛应用。

船舶余热利用sCO_2布雷顿循环发电技术综述

在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动力系统有机集成并实现高效、稳定联合循环运行发电,正是当前制约该新型技术实船应用的瓶颈。概述了sCO_2布雷顿循环发电的基本原理、典型技术特点及循环结构,分析了国内外研究机构针对sCO_2发电系统在船舶余热循环利用方面的研究现状,探讨了现阶段面向船舶主机余热发电工程化应用所存在的关键技术问题,从而为推进sCO_2布雷顿循环发电技术在船舶烟气余热回收利用领域的基础理论研究和工程方案设计提供理论参考。

下颌骨颏部正中牵张成骨过程中颞下颌关节的应力分布

目的 :建立包括下颌骨的颞下颌关节 (TMJ)三维有限元模型 ,分析该模型在下颌骨颏部正中牵张成骨过程中颞下颌关节的应力分布特征 .方法 :以活体人颅为标本 ,用螺旋CT扫描技术、图形数字化处理在计算机上建立模型 ,然后在下颌骨颏部正中行水平加载 ,采用ANSYS6 .1有限元分析软件进行分析 .结果 :建立了包括下颌骨的TMJ有限元模型 ,在此模型上进行下颌骨颏部正中牵张成骨的力学加载 ,此时颞下颌关节的应力分布表现为 :随着加载力值的增加 ,关节内压应力、拉应力的大小也随着增加 ,但分布区域不变 .压应力和拉应力均表现为外侧高于中、内侧 .结论 :在下颌骨颏部正中行牵张成骨时 ,结果提示TMJ内最大压应力部位在髁突软骨的外后 ,最大拉应力部位在髁突软骨的内前 。

形状记忆合金短纤维增强弹塑性基体复合材料的力学行为

基于Eshelby等效夹杂方法和Mori Tanaka的平均化理论推导了针对SMA短纤维增强弹塑性基体复合材料的细观力学模型。利用此模型,分析了这种复合材料的力学行为,讨论了材料温度、纤维体积分数和纤维特征形状等参数对复合材料残余应力和残余应变的影响。这对复合材料的分析和设计都有重要的意义。

离子液体型离子聚合物金属复合材料的封装及变形性能

针对水基离子聚合物金属复合材料(IPMC)在空气中性能不稳定且存在松弛变形这一问题,使用离子液体替代水作为IPMC内部溶剂,采用光固化材料对该材料进行表面封装,测试水基IPMC和离子液体型IPMC封装前后的驱动性能,对比水基IPMC和离子液体型IPMC在空气中的长期稳定性能。实验结果表明:在2V电压驱动下,离子液体型IPMC的松弛变形消失,输出力和位移虽有所减小,但该类型IPMC可以承受高的驱动电压;在8 V电压作用下,离子液体型IPMC封装后的材料变形为12mm,输出力达到0.8mN;封装后的离子液体型IPMC的整体质量基本维持不变,驱动性能基本稳定,满足在空气中长期使用的要求。

相似度最优加权协同过滤推荐模型

在充分分析了传统协同过滤算法推荐精度低,已有的加权改进算法需要额外先验知识和参数优化设置,且只能从某一方面提高推荐精度的基础上,提出相似度最优加权协同过滤推荐模型.该模型以最终推荐评分的平均绝对偏差最小为优化目标,对最近邻的相似度度量进行归一化加权来改进最近邻的选择.该模型在理论上将各个相似性加权算法进行了统一,实现了在没有先验知识下的相似度最优加权.在模型求解的过程中,充分考虑了模型本身的并行性,利用PSO优化算法进行并行参数寻优.在Movie Lens-100k公开数据集上的实验结果表明,相似度最优加权协同过滤推荐模型的评分平均绝对偏差明显小于传统的、相关加权的、IFUBCF和IFIBCF协同过滤算法.

利用弹塑性变形控制碰撞与接合

根据汽车碰撞模拟试验系统中台车与吸能器之间的碰撞接合问题 ,用经典理论分析了两物体相互碰撞接合过程。充分利用弹性材料和塑性材料的特性 ,设计弹 -塑性缓冲结构。采用 ANSYS- DYNA3D软件对缓冲结构进行大位移变形的动态分析计算。试验证明采用这种结构 ,能有效控制碰撞瞬间撞击力峰值。

重型燃气轮机支承座热态自适应对中机理

透平端支承是重型燃气轮机轴系设计中的重要组成部分。基于流固耦合的有限元法研究切向支承座的热态自适应对中机理。运用Pro/Engineer软件分别建立切向支承、扩压器、高温燃气和冷却气体的3维模型。然后结合支承座的结构特点和流体的物性参数,通过定义流固耦合接触界面,进行计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算,最后将得到的固体温度场作为热载荷传递到ANSYS软件中进行结构分析,得到切向支承的热变形和热应力场,并选取支承座8个检测点的变形量进行对比。结果表明,机座在热载荷下产生的变形通过切向支承板使轴承座发生强制性旋转,从而减小了中心标高的偏离,实现了热态下的自适应对中,为今后支承座的优化设计和试验研究提供了重要参考依据。

负电阻电磁分支电路阻尼隔振系统试验技术研究

给出了一种负电阻电磁分支电路阻尼隔振器,并开展了板结构的隔振试验技术研究。首先,分析了该隔振器的工作原理,给出了负电阻分支电路原理图,建立了板隔振系统的控制方程。其次,设计了板结构隔振试验测试系统,开展了板结构在正弦扫频,正弦定频,以及半正弦冲击载荷作用下的振动控制特性试验研究。测试结果表明,负电阻电磁分支电路阻尼隔振器能够有效地抑制结构的振动。

三维断裂理论在管线钢安全评定中的应用

引入三维应力约束Tz理论和等效厚度概念 ,对三维裂纹的应力强度因子和断裂韧性的计算进行了改进 ,并通过含表面裂纹、单边和双边角裂纹的断裂试验验证了三维断裂理论用于油气输送管线钢剩余强度评定的可行性。试验结果表明 ,此管线钢中的裂纹起裂韧性Ki值随裂纹形态和方位的不同有较大差别 ,且都低于穿透裂纹的起裂值。经三维断裂理论分析后发现 ,所有三维裂纹形态的三维起裂韧性Kzimax都与穿透裂纹的三维起裂韧性Kzithrough值很接近。这说明三维起裂韧性Kzi基本与裂纹形态和几何尺寸无关 ,管线钢的断裂韧性得到统一。

高维磁悬浮控制系统二次状态反馈鲁棒稳定性研究

运用中心流形—范式综合方法 ,从理论上讨论了高维磁悬浮柔性转子控制系统二次状态反馈鲁棒稳定性问题。提出了此类高维控制系统渐近稳定的条件和二次状态反馈稳定定理 ,给出了此高维系统二次反馈控制律的构造方法 ;最后 。

基于水浸超声的ITER超导线缆铠甲套管无损检测方法

ITER托卡马克装置极向场线圈需要大量CICC超导线缆,不锈钢铠甲套管是其重要组成部分,具有承力和液氦冷却剂容器的功能。为确保极向场线圈的安全,需要采用无损检测方法对套管产品质量进行检测、控制。由于PF线圈不锈钢套管外方内圆的截面形状,目前国内尚未确立对应的无损检测方法,需要开发新的检测系统。针对上述问题,提出了基于常规水浸超声与相控阵水浸超声的无损检测方法,通过制作包含人工缺陷的模拟试件,对水浸超声检测方法的有效性进行了试验验证,结果表明,该方法可满足铠甲套管的无损检测要求。

输变电工程桩基础混凝土的耐久性研究及分析

通过一系列耐腐蚀试验，来研究强腐蚀地区混凝土强度等级及矿物掺合料对输变电工程灌注桩基础耐久性能的影响。研究表明，采用普通硅酸盐42．5水泥、复掺粉煤灰与磨细矿渣粉、低水胶比配置的强度等级为C30、C40的混凝土试件，其耐腐蚀性能均较好；C40混凝土较C30混凝土抗腐蚀能力稍强。但从施工技术及经济等因素综合考虑，在实际强腐蚀地区输变电工程中可采用C30混凝土灌注桩基础。

动理论在预测非阻塞性颗粒阻尼能量耗散中的应用

为了准确分析颗粒阻尼(NOPD)的能量耗散机理,拓宽颗粒阻尼在工程中的应用范围,根据分子动理论基本原理,建立非阻塞性颗粒阻尼能量耗散的定量模型。在振动流化床颗粒系统研究成果的基础上,认为当阻尼器内部的颗粒充分流化时,颗粒之间的物质输运和能量耗散由颗粒之间的碰撞主导;将阻尼器内部颗粒的运动与气体分子的运动进行类比,建立非阻塞性颗粒阻尼的能量守恒方程;通过求解颗粒系统的广义温度,得到非阻塞性颗粒阻尼能量耗散功率的定量模型。研究结果表明,颗粒阻尼的能量耗散功率随着颗粒直径的增大、颗粒层数的增多、材料密度的增加以及振动强度的提高逐渐提高。与现有模型相比,提出的模型颗粒阻尼的能量耗散功率不依赖颗粒内部速度梯度,因而具有更大的实际应用范围,也为更精确地描述非阻塞性颗粒阻尼的能量耗散机理提供了一种新的思路。

门字型输电塔风振响应分析及风振系数的确定

门字型塔是一种综合性能比较好的钻越塔,风荷载对这种高柔结构的影响很大,但实际设计中风振系数按规范统一取值不是很合理,且取值较大,偏于保守。故本文针对门字型输电塔在脉动风作用下的响应、风振系数的求法及合理取值进行专门研究。主要建立了门字型塔ANSYS有限元模型,进行了模态分析;以Davenport风速谱为脉动风功率自谱,应用AR法编制程序顺风模拟了风荷载时程曲线,将由模拟风计算出的风载加载至门字型塔各塔段上对其进行动力时程分析,计算了风振系数并与高耸结构设计规范值进行了比较。研究结果表明:在风载作用下,塔身和横担均会产生较为明显的动力响应;塔身、横担风振系数可取均值,分别为1.39、1.59;规范计算得到的风振系数和本文时程分析得到的风振系数变化规律基本接近,但规范取值较大。