基于深度卷积自编码器和多尺度残差收缩网络的滚动轴承寿命状态识别

针对滚动轴承早期故障识别困难、退化性能难以准确评估的问题,提出了基于深度卷积自编码器(DCAE)和多尺度残差收缩网络(MSRSN)的滚动轴承寿命状态识别方法。首先,为获得清晰的故障特征频率及倍频,将原始数据样本转换为包络谱输入深度卷积自编码器中,实现轴承寿命状态特征的自动提取与表达,并基于多维尺度分析(MDS)算法约简寿命状态特征获得低维特征,然后计算低维特征空间内样本间的欧几里得距离(ED),即为轴承性能衰退评估指标;其次,为全面提取轴承性能衰退特征,提出了改进的多尺度残差收缩网络识别模型,并开发了ReLU与DropBlock正则化相结合的新激活策略增强模型的抗噪性;最后,将所提方法及对比方法应用于轴承全寿命实验数据。实验结果表明:笔者提出的性能衰退评估指标能够精准地识别轴承性能退化起始点以及刻画轴承的退化趋势,所提出的改进的多尺度残差收缩网络识别模型在S SNR=-4~6 dB环境中平均识别正确率为91.75%,能够准确识别轴承寿命状态,验证了方法的实用性以及有效性。

电动越野摩托车后悬架硬点优化及强度分析

针对电动越野摩托车在飞坡工况下三角连杆硬点受力过大导致连接处的螺栓弯曲和衬套断裂问题,制定了基于多连杆后悬架系统硬点坐标优化方案。首先建立了整车模型以及三角连杆刚柔耦合模型,模拟分析了摩托车在坡道为1m下的动态强度响应,得到了三角连杆硬点位置受力和应力,通过道路试验验证了仿真模型的准确性;然后以三角连杆硬点位置的受力为优化目标,硬点坐标为设计变量,采用NSGA-Ⅱ遗传算法完成了多连杆后悬架系统的多目标优化。结果表明:优化之后三角连杆与平叉连接处受力大幅降低,减震与三角连杆连接处受力降低,三角连杆与拉杆连接处受力大幅降低,三角连杆最大应力降低,制作样件进行了实验验证了优化方案的可靠性。

硫酸盐环境下GFRP管混凝土柱轴压性能演化规律

硫酸盐长期腐蚀会导致混凝土结构性能退化,纤维增强聚合物(FRP)与混凝土组合结构具有良好的抗腐蚀性能。对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)管混凝土短柱采用硫酸盐浸泡和干湿循环两种作用方式开展腐蚀试验,通过表观现象观察、质量损失测试、超声探测等,研究组合柱在硫酸盐作用下结构变化特征;开展轴压试验,测试极限承载力与荷载-应变曲线,对比分析GFRP管混凝土短柱轴压性能演化规律。结果表明:在硫酸盐环境中,GFRP管能抵抗硫酸盐的侵蚀,有效保护混凝土,确保组合柱抗压强度。硫酸盐溶液浸泡和干湿循环作用降低了GFRP管混凝土短柱的强度以及延性,且随着腐蚀时间的增加,硫酸盐干湿循环作用比浸泡作用下对GFRP管混凝土短柱造成的缺陷更多,GFRP管与混凝土协同作用略微降低。

层间连续条件对沥青路面动力特性影响的研究

沥青路面结构由于各结构层间材料性能存在差异且施工技术水平存在限制,路面结构在使用过程中层间接触条件并非完全连续,但在沥青路面设计时仍将其视为完全连续。为探究层间接触状态对沥青路面动力特性的影响,利用积分变换将偏微分方程组转化为常微分方程组并建立传递矩阵,引入转换矩阵表征层间连续状态;依据边界条件和两类积分逆变换获得层间非完全连续沥青路面结构动力响应的解析解;通过参数变化模拟层间接触状态的改变,分析层间接触状态对路面结构动力响应的影响。计算结果表明:面层与基层间的接触条件对路表弯沉的计算结果影响最大,提高面层与基层间的层间黏结强度可有效降低沥青路面的弯沉响应。

钢渣水泥基地聚合物固化湿软黄土力学特性与微观机制

采用低碳环保的地聚合物对湿软黄土进行固化处理,通过无侧限抗压和一维固结试验研究了地聚合物掺量和龄期对固化土强度和变形的影响,并结合微观特征分析(X射线衍射XRD、红外光谱分析FTIR和电镜扫描SEM)研究了其固化机理。试验结果表明:固化土的无侧限抗压强度q随龄期增加而增大,得出了q随龄期变化的预测公式;地聚合物掺量由5%增大到10%时,固化土的q随之增大,但掺量增加到20%时,其强度略微减小;当掺入比为10%和20%时,固化土压缩性显著降低,且呈现出明显的结构性特征。地聚合物的水化产物中主要包含水化硅铝酸钠与水化硅酸钙复合凝胶,水化产物随龄期明显增多。地聚合物的胶结与充填效应可视为一种化学结构性,是提高固化土力学性能的根本原因。结合宏微观试验结果,提出了地聚合物固化湿软黄土的机理模型。

基于声传播模拟的多孔沥青混合料吸声性能与孔结构关系

为分析多孔沥青混合料孔隙对噪声吸收效果的影响,利用XCT扫描了多孔沥青混合料试件,重构并分离了不同空隙率OGFC-13三维连通孔隙,分析了连通孔隙曲率、长度、内壁粗糙度、横截面面积、椭圆率等形状特征;运用有限元软件模拟了声波在驻波管内的传播,得到了不同声波频率下多孔沥青混合料的吸声系数;分析了混合料孔隙形状特征与高、中、低频吸声系数之间的关系。结果表明:尽管OGFC-13内连通孔隙曲率在0.25~0.35 mm-1,但三维连通孔隙极其丰富,边长3 cm立方体内连通孔隙长度在980 mm以上;近30%孔隙横断面的椭圆率在0.9左右,且连通孔隙内壁粗糙度极不均匀,呈明显的“双峰”分布;孔隙横截面大小、内壁粗糙度与高频段(2 000~3 000 Hz)吸声系数具有一定的线性关系,孔隙越大内壁越粗糙,混合料对高频声波的吸声能力越强。

一种V2X环境下基于改进卡尔曼滤波的CACC数据精度提高方法

针对V2X环境下通过车车、车路通信获取的CACC车辆行驶状态数据(包括位移、速度和加速度等)存在噪声的问题,考虑车辆在弯道行驶过程中速度方位角的变化,提出了一种改进卡尔曼滤波算法的CACC车辆行驶数据精度提高方法。该方法根据CACC车辆在弯道行驶的几何关系,通过考虑上一时刻和当前时刻车辆行驶位移、速度等行驶状态的变化,将其行驶数据经过改进卡尔曼滤波后对车辆行驶状态做出最优估计,进而提高CACC车辆行驶状态数据精度。通过CarSim和Simulink联合仿真平台建立改进卡尔曼滤波算法对CACC车辆在弯道行驶过程中获取数据的仿真和验证。仿真结果表明,改进的卡尔曼滤波算法使车辆行驶位移的精确度MSE提高了81.04%,RMSE提高了56.96%,更接近期望值,具有更好的准确性。

基于最有价值球员算法的结构损伤识别方法

将损伤识别逆问题看作是一个优化问题,提出了最有价值球员优化算法,对结构损伤进行识别研究;利用均方根数据统计分析法将结构固有频率和振型定义为一个新目标函数,引入罚函数以减少误识别信息,由最有价值球员算法识别出结构损伤位置和损伤程度。考虑不确定性因素和噪声的影响,对一简支梁和桁架结构进行数值分析,对比不同目标函数下识别效果进行识别。研究结果表明:提出的新目标函数能提供更加准确可靠的损伤识别结果。

锂离子电池复合热管理系统的多目标优化

为缓解锂离子电池组快速充放电时的严重积热,对传统U型、Z型并联风冷电池热管理系统(BTMS)进行优势整合,提出一种新型的I型BTMS(I-BTMS)。首先,进行了方形锂离子电池充放电实验,研究其不同倍率下的温升特性,以获得热物性参数,并且与电池的计算流体动力学(CFD)模型结果进行佐证。然后,基于验证后的CFD方法,发现在相同边界条件下I-BTMS的冷却效率比U-BTM、Z-BTMS更高。最后,通过添加风道隔板和微通道液冷板的风-液复合冷却方式对初始I-BTMS进行优化设计,将CFD方法和多目标优化相结合,对最优拉丁超立方抽样法获取的设计点进行数值计算,并且基于NSGA-Ⅱ遗传算法对系统冷却性能进行多目标寻优。迭代收敛的最优解显示,电池组的最高温和最大温差相比初始I-BTMS分别降低9.08%和70.19%。

无信号T型交叉口左转车辆驾驶行为对交通流的影响

为研究无信号T型交叉口主路左转车辆驾驶行为对交叉口交通流的影响,建立了元胞自动机无信号T型交叉口交通流模型,在开放边界条件下研究了不同左转车辆驾驶行为对交叉口车辆车均冲突频次与延误的影响。研究结果表明:左转车辆驾驶行为与交叉口车辆车均冲突、车均延误有密切关系。在保守型驾驶行为条件下,交叉口无车辆冲突,但相比于稳重型和冒险型驾驶行为,交叉口车均延误将更高;对于稳重型和冒险型驾驶行为而言,在交叉口车辆冲突方面,冒险型驾驶行为会导致交叉口产生更多的车辆冲突;在交叉口车均延误方面,当左转车流量较低时,冒险型驾驶行为下的交叉口车均延误更高,随着左转车流量的增加,冒险型驾驶行为下的交叉口车均延误逐渐低于稳重型驾驶行为下的交叉口车均延误。

基于北极航线通航期冰情的多种船舶航速优化

针对北极航线的船舶航速优化问题,基于航线通航期冰情数据和船舶阻力模型,建立多目标的混合整数航速优化模型。使用线性加权和离散化的方法,对所建立的模型进行单目标转化和拆分处理。结合航段划分和多种船舶的算例,使用MATLAB软件对模型进行求解,得出在船舶运营成本和船舶运营时间最低目标下的最优航速。在设定的冰区航段,4艘算例船舶航速均值的最大降幅达到14.53%、14.12%、11.41%以及13.67%。

公路隧道改路堑对衬砌结构的安全影响分析

为了研究路堑开挖卸荷对运营隧道衬砌结构的安全影响,以某浅埋小净距隧道拆除改建公路路堑工程为背景,采用Drucker-Prager弹塑性本构模型,基于数值仿真,分析了路堑开挖卸荷下既有运营隧道衬砌结构变形、受力和安全系数的演变规律,提出了路堑开挖施工的安全影响分区。结果表明:受路堑开挖卸荷和围岩弹性抗力作用,隧道整体上浮且两边墙向内挤压,以竖向变形为主,最大位移在拱顶为36.77 mm。衬砌结构受拉区由仰拱向上逐渐扩展到拱顶,埋深20 m时拉应力达3.47 MPa,拱脚易出现应力集中。衬砌结构安全系数波动较大,拱脚位置安全系数最小值为1.91,尤其需加强对两洞拱脚位置的监测。参考规范及衬砌结构各指标计算值,采用计算残留埋深比划分了路堑施工对隧道安全影响的3个分区,并给出各分区施工建议。

车体铰接式跨座式单轨列车运行稳定性分析

传统跨座式单轨列车每节车体由两个转向架承载,为了减少转向架的数量,实现跨座式单轨的轻量化设计,融合跨座式单轨列车结构及铰接式车辆特点,设计了一种新型的三模块铰接式跨座式单轨。基于动力学仿真软件SIMPACK建立其动力学模型,并对该模型在空载工况下以3种不同速度通过半径100 m曲线进行运行稳定性能仿真实验。仿真结果表明:三模块铰接式跨座式单轨列车以3种不同速度通过半径100 m曲线时,运行稳定性良好,但列车的运行稳定性随着速度的增加逐渐变差。

基于六边形元胞自动机的船舶追越过程模拟研究

在分析、比较现有基于元胞自动机的船舶交通流模型的基础上,参考基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型和道路交通流模型,提出一种基于正六边形元胞自动机的船舶追越模型。该模型中船舶运动空间根据实际情况分成大小合适的正六边形元胞,每艘船舶有包括静止在内的7个运动方向。取船舶速度的近似整数比作为元胞移动速度,基于船舶危险领域、船舶领域、动界制定更新规则,使用MATLAB仿真了开阔水域和受限水域2种情景下的船舶追越过程。研究结果表明:相较于受限水域,开阔水域船舶追越距离和横距更大、所用时间更长;该模型可较真实地反映实际的船舶追越过程,可为真实的船舶追越和评估航路规划起到一定的参考作用。

基于轨迹压缩的航空器飞行轨迹聚类研究

为准确掌握终端区航空器飞行模式,有效评估、优化飞行程序,首先,针对飞行轨迹点的时空特性,提出基于时间比的自上向下算法压缩轨迹;其次,结合轨迹点的速度和航向特征,建立基于多维属性特征的轨迹相似性模型;最后,应用禁忌粒子群(TSPSO)算法改进和优化模糊C-均值聚类(FCM)算法,并结合终端区的真实飞行轨迹数据对改进聚类算法进行验证。结果表明:轨迹压缩技术极大地降低了计算开销;与传统的FCM算法相比,改进后的聚类算法可以得到更优的满意解,提高飞行轨迹聚类效果。

膨胀性泥岩重塑土膨胀力试验研究

以河北省承德地区粒径小于5 mm的膨胀性泥岩重塑土为原材料,分别制备∅=H=50、100 mm,干密度ρ=1.64、1.74、1.84 g/cm^(3),初始含水率w=8.8%、10.8%、12.8%的圆柱体试件,采用自制的试验装置测试试件的轴向膨胀力P_(ax)和环向膨胀力_(cir),并将∅=H=100 mm的试件分别经碱性模拟地下水、酸性模拟雨水、蒸馏水浸泡2 h,测试试件的P_(ax),研究了试件尺寸、ρ、w及环境水状态对泥岩重塑土P_(ax)的影响规律;采用正交法分析了ρ、w、环境水状态和预处理方法4种因素对泥岩重塑土轴向与环向膨胀力影响的敏感性;研究了允许微变形率Δ=0%、1%、2%、3%、4%、5%,ρ=1.84 g/cm ^(3),w=8.8%,尺寸为∅=H=100 mm试件的P_(ax)及P_(cir)的变化规律。结果表明:∅=H=100 mm泥岩重塑土试件的P_(ax)比∅=H=50 mm的小7.56%~26.01%,两种尺寸试件的P ax均随w的增加而降低、随ρ的增大而增大;经碱性模拟地下水浸泡的试件的P ax比经蒸馏水浸泡的大1.4~1.9倍,经酸性模拟雨水浸泡的试件的P_(ax)及P_(cir)与经蒸馏水浸泡的基本一致;4种因素中,预处理方法是影响P_(ax)及P_(cir)的主要因素,预崩解次数越多,P_(ax)及P_(cir)越小,掺5%水泥,P_(cir)可减小约80%;提高Δ可有效降低P_(ax)及P_(cir),当Δ由0%提高到5%时,P_(ax)及P_(cir)分别下降了72.5%与53.9%。

基于RS-IPSOSVM的公交客流量预测方法

为了提高公交客流预测的准确性,基于公交IC卡数据,挖掘公交客流的变化规律和影响因素,提出了一种基于粗糙集(RS)和改进粒子群(IPSO)优化支持向量机(SVM)的公交客流量预测方法。首先,通过对客流数据的深度挖掘,确定公交客流的影响因子;其次,利用粗糙集对13个初始影响因子进行属性约简,剔除冗余信息,得到8个核心影响因子;再次,引入自适应调整的惯性权重和异步变化的学习因子对PSO算法进行优化,利用IPSO算法来寻找SVM全局最优参数,通过核函数将公交客流核心影响因子映射到高维空间,拟合核心影响因子与公交客流量间的非线性映射关系,实现客流的预测;最后,以广州市公交线路客流数据进行了方法验证。结果表明:所用方法预测精度在90%以上,简化了训练样本,克服了SVM参数选择的盲目性,实用性和可靠性均得到有效提高。

水泥混凝土凹坑路面破损对重载车辆动荷载影响分析

水泥混凝土路面在使用过程中因车辆过载作用会加速破损,为分析路面破损状况对重载车辆动荷载变化,以福田欧马S5双轴车为研究对象,基于"1+2型"四自由度车辆振动模型,借助ADAMS软件对在不同凹坑路面破损状况、不同载重、不同车速的共同作用下,分析了破损水泥路面对重载车辆的动荷载影响。研究表明:在同一凹坑深度下,随着车速提高,车辆动荷载增大,其最大动荷载是静载的1.93倍;随着载重增加,同一深度下车辆动荷载增大,动荷载系数减小,凹坑深度在50~60 mm范围内,车辆最大动荷载是静载的1.49倍,此刻对于车轮,凹坑路面的破损程度对重载车辆的行驶平顺性产生了严重干扰。

政府、企业和消费者三方在新能源汽车后补贴时代的演化博弈分析

针对新能源汽车市场发展不均匀、核心技术创新不够、政府扶持欠缺等问题,基于博弈论知识,构建了政府、企业及消费者的三方演化博弈模型,试图研究新能源汽车行业中3个主体之间的互动机制,通过博弈分析得出该模型的演化稳定策略。结果表明:政府、车企和消费者单方的演化策略会同时受到其他两方主体策略的影响;在特定情境下,当政府实施补贴退坡时,不同水平的激励并不会改变车企的最后决策,但是车企行为的演化速度会随着补贴变化。研究结论为我国新能源汽车在"后补贴时代"可持续科学发展提供参考。