• 2021年第35卷第1期文章目次
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    • >土木工程
    • 非对称悬臂施工曲线连续刚构桥不同施工阶段应力变化规律研究

      2021, 35(1):1-8.

      摘要 (937) HTML (0) PDF 5.58 M (1335) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合工程实例——湖南省长沙市大王山旅游度假区桐溪路景观桥,采用有限元软件Midas/civil,对非对称曲线连续刚构桥在不同施工阶段的应力进行计算与分析,得出非对称曲线连续刚构桥在不同施工阶段的应力变化规律。结果表明,在对称施工阶段中,各截面箱梁顶板和底板的压应力呈现出总体上升的变化趋势;在非对称施工阶段中,各截面箱梁顶板的压应力总体下降,箱梁顶板应力随悬臂长度的增加而减小,而箱梁底板应力随悬臂长度的增加而增大;合拢段在预应力钢束张拉完成后,截面应力增加了2~4倍;前一梁段浇筑后至下一梁段浇筑张拉后的截面顶板压应力相对增加值随梁段数的增加而在一定应力值范围内震荡;前一梁段张拉后至下一梁段浇筑后张拉前的截面顶板应力相对减小值随梁段数的增加在一定应力值范围震荡呈上行变化,而截面底板应力呈下行变化。

    • CTRM加固震损短肢剪力墙连梁抗弯性能研究

      2021, 35(1):9-16.

      摘要 (950) HTML (0) PDF 15.52 M (1255) 评论 (0) 收藏

      摘要:制作了2个缩尺比例为1:3的“T”字型带连梁短肢剪力墙试验模型,先对两模型施加低周往复荷载,使连梁在端部发生不同程度的预损,即在节点处连梁产生不同程度的弯曲破坏,在不卸除墙体轴力的情况下,用碳纤维网增强的高性能复合砂浆(CTRM)对梁根部破坏部位进行抗弯加固,再施加低周往复荷载,探究加固后短肢剪力墙连梁的抗弯承载力、抗裂性、刚度、延性及耗能能力。试验研究结果表明:采用CTRM加固震损短肢剪力墙连梁是一种有效的加固方法,与原结构相比,加固层使震损的梁端或墙梁节点处抗震性能得到了恢复甚至提升,且震损程度越轻,提升越明显。最后对加固前后的试验模型进行了有限元分析,有限元分析结果与试验结果较符合,说明所建模型较为可靠。

    • 橡胶砂力学性能的三维离散元数值模拟

      2021, 35(1):17-24.

      摘要 (979) HTML (0) PDF 47.49 M (1210) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示橡胶砂混合料强度特性、偏应力-轴向应变曲线及体应变-轴向应变曲线的变化规律,利用颗粒流软件,对三轴压缩状态下橡胶砂混合料的力学特性进行了三维离散元数值模拟,从宏观、微观两方面分析质量配比、粒径比和围压对橡胶砂力学及变形特性等方面的影响。分析结果表明:当ω(橡胶)<10%时,橡胶砂表现出类砂力学特性,即先剪缩后剪胀,应力-应变曲线呈软化型,当ω(橡胶)≥20%时,橡胶砂表现出类橡胶力学特性,试样单调剪缩,应力-应变曲线呈硬化型。随着橡胶含量的增加,橡胶砂应力-应变曲线峰值降低。胶砂粒径比对橡胶砂应力-应变关系存在一定的影响,主要表现为随着平均粒径比的增大,体应变增大,应力-应变曲线降低,抗剪强度减小。随着围压的增加,低橡胶含量的橡胶砂剪胀和应变软化特性得到抑制,而高橡胶含量橡胶砂剪缩和应变硬化特性增强。混合料抗剪强度的降低主要归因于软橡胶颗粒的加入所引起的橡胶砂试样刚度损失,而其膨胀反应受到抑制的原因是橡胶颗粒容易被挤压而产生体积收缩。

    • >电气工程
    • 基于卷积神经网络的光伏逆变器故障诊断

      2021, 35(1):25-30.

      摘要 (962) HTML (0) PDF 16.35 M (1309) 评论 (0) 收藏

      摘要:光伏逆变器将太阳能电池板的直流电压转换为交流电压以驱动家用电器或者升压并入能源互联网,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是光伏逆变器的核心组件,其状态异常将直接影响系统的正常运行。从减少传感器数量的角度出发,以直流侧的电流信号作为输入信号,设计了基于卷积神经网络(CNN)的故障诊断模型来监测IGBT的开路状态。并利用设计的Simulink模块生成的仿真数据对模型进行了训练和测试,都取得了很好的故障诊断性能。此外,还设计了不同噪声水平下的故障诊断测试,测试结果表明该故障诊断模型在噪声环境下具备有效性和鲁棒性。

    • 基于分段幂次函数滑模观测器的 永磁同步电机速度控制

      2021, 35(1):31-38.

      摘要 (940) HTML (0) PDF 5.93 M (1251) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高永磁同步电机的控制性能,解决传统滑模控制器中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种采用分段幂次函数的新型滑模观测器。利用Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行了证明,并在新型滑模观测器前设计了滑模速度控制器,最后与传统的PI控制器进行仿真比较。Matlab仿真和实验结果表明,新型滑模观测器结合滑模速度控制器的控制方法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的性能,所得结果验证了所提出方法的有效性。

    • >机械工程
    • 泵作透平定常流动数值计算

      2021, 35(1):39-47.

      摘要 (974) HTML (0) PDF 31.51 M (1244) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更好地研究离心泵作透平的内流特性,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用CFX流场仿真软件对不同工况下的泵及泵作透平进行了数值计算,得到了不同工况下泵和泵作透平的外特性,并分析对比设计工况下泵及泵作透平的内部流动规律。结果表明:泵作透平过程中,其内部流场特征较泵发生了较大的变化。在最优工况下,透平的效率要比泵的效率高,且透平内部流场压力、速度等较泵分布更为均匀,在叶轮流道内能量发生了较大的变化,使用CFD技术可以很好地研究泵作透平的流动特性。

    • 仿蚱蜢跳跃机器人腿部结构设计与性能分析

      2021, 35(1):48-55.

      摘要 (1012) HTML (0) PDF 36.31 M (1292) 评论 (0) 收藏

      摘要:以跳跃性能出色的蚱蜢为仿生原型,分析蚱蜢腿部的生理结构,建立仿蚱蜢后腿结构模型。根据蚱蜢的身体结构特点,以曲柄滑块机构模仿蚱蜢腿部肌腱,以弹簧模仿腿部关节的半月板结构并作为储能机构,仿生设计了一种具有高爆发和出色的跳跃性能的腿部弹跳机构模型。并从动力学和运动学两方面对该模型进行了分析,采用Matlab数值计算的方法证明了所设计模型的合理性。最后,将模型导入ADAMS中进行虚拟样机实验分析,所得结果显示模型在高爆发、跳跃性能等方面具有较好的优越性。

    • 基于惯性释放方法的某型电动轮自卸车 车架结构性能分析

      2021, 35(1):56-62.

      摘要 (883) HTML (0) PDF 22.33 M (1167) 评论 (0) 收藏

      摘要:电动轮自卸车载质量大且工作环境恶劣,车架作为主要的运输承载结构,其结构安全性要求较高。为研究某型电动轮自卸车车架的结构力学性能,建立了车架有限元模型,并基于惯性释放方法对不同工况下的车架结构进行了强度分析。研究结果表明:绝大部分测点的仿真结果和试验结果的相对误差在10%以内,且强度符合设计要求。在此基础上对车架结构进行了模态分析和频率响应分析,其中车架一阶模态频率为21.3 Hz,车架危险点频率响应激振频率为29.0 Hz,与载荷激励频率无重叠,有效地避免了共振的发生。

    • >应用技术
    • 梯度结构对Ti6Al4V表面Nb2O5/Nb2O5-Ti/Ti 多层涂层残余热应力的影响

      2021, 35(1):63-68.

      摘要 (935) HTML (0) PDF 10.22 M (1308) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用有限元法对Ti6Al4V表面Nb2O5/Nb2O5-Ti/Ti多层涂层的残余热应力进行分析,研究中间梯度层Nb2O5-Ti的层数与厚度、成分分布指数对涂层残余热应力的影响,并对其进行优化。结果表明:随着梯度层数由1层增加到6层,深层的残余热应力最大值由12.6 MPa减小到11.7 MPa;但梯度层数继续增大到8层时,残余热应力最大值无明显变化。梯度层越厚,残余热应力最大值越小。当成分分布指数由0.5增大到3.0时,残余热应力最大值呈现先减小后增大的变化趋势,其中分布指数为1.5时的残余热应力最大值(8.93 MPa)最小。通过正交试验法得到了多层涂层的梯度层的最优结构参数组合,即梯度层数为7,梯度层厚度为1 μm,成分分布指数为1.5。优化后的多层涂层残余热应力的最大值为8.53 MPa,较Nb2O5单层涂层(20.9 MPa)和Nb2O5/Ti双层涂层(22.1 MPa)的残余热应力最大值分别减小了59.2%和61.4%。

    • 2A12铝合金电化学腐蚀行为研究

      2021, 35(1):69-75.

      摘要 (899) HTML (0) PDF 11.27 M (1284) 评论 (0) 收藏

      摘要:采取正交试验方法,利用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)等电化学方法研究了2A12铝合金在不同溶液浓度、pH值以及温度的NaCl溶液中的腐蚀行为。试验结果表明,溶液浓度、pH值以及温度对2A12铝合金在NaCl溶液中耐腐蚀行为的影响依次为:pH值、温度、溶液浓度。2A12铝合金的耐腐蚀性能随着NaCl溶液浓度的增加而变差;NaCl溶液温度越高,腐蚀电流密度Icorr越大,合金耐腐蚀性能下降;溶液中性条件下,合金耐腐蚀性能最强,碱性条件下耐腐蚀性能最差;酸性条件下腐蚀电流密度Icorr随pH值的降低而增大,合金耐腐蚀性能减弱。

    • “绣球”状中空C/Nb2O5微球的制备及其 电化学性能研究

      2021, 35(1):76-83.

      摘要 (971) HTML (0) PDF 24.46 M (1306) 评论 (0) 收藏

      摘要:以草酸铌为铌源,空心碳球为模板,采用简单的水热法合成了具有独特形貌的“绣球”状中空C/Nb2O5微球。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了所制备中空C/Nb2O5微球的微观结构,并采用电化学工作站研究了其作为负极材料的锂离子电池的电化学性能。研究结果表明,直径约为1 μm的空心碳球被Nb2O5包覆,中空C/Nb2O5微球呈现出独特的“绣球”形状,使其比表面积明显增大;在电流密度为40 mA/g下,中空C/Nb2O5微球和Nb2O5微球作为负极材料的锂离子电池的初始放电比容量分别为402.26 mA·h/g和336.44 mA·h/g,经过50次充放电循环后,当电流密度返回40 mA/g时,中空C/Nb2O5微球的放电容量为192.38 mA·h/g,而Nb2O5微球的放电容量仅为4.86 mA·h/g。说明这种特殊的“绣球”状中空结构有效地增加了Nb2O5的表面积,并使得中空C/Nb2O5微球负极材料具有高的比容量和良好的可逆性能。

    • >信息技术
    • 基于卷积神经网络的肺结节分类方法研究

      2021, 35(1):84-90.

      摘要 (948) HTML (0) PDF 7.56 M (1529) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高肺结节自动恶性分类模 型的性能,提出一种肺结节良恶性分类算法。首先,将3维肺结节CT图像作为模型输入;然后将双路径网络与卷积神经网络模型结合用于提取CT图像特征。其中,残差连接用于捕获更多高层和语义信息,密集连接用于降低模型的复杂度。在Luna16数据集上的实验结果表明,该算法的ROC可以达到90%,算法性能优于同类型算法性能。

    • 基于惯性权重和学习因子动态调整的粒子群算法

      2021, 35(1):91-96.

      摘要 (906) HTML (0) PDF 2.40 M (1957) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的粒子群算法易发生早熟收 敛、在寻优过程中易陷入局部最优等问题,提出了一种基于惯性权重和学习因子动态调整的粒子群算法,该算法通过改进惯性权重和学习因子参数以优化算法。随着算法的不断迭代,其惯性权重以及学习因子随着迭代次数的增加而动态优化,从而平衡其局部寻优能力与全局搜索能力。实验结果表明,改进后的算法在收敛速度以及收敛精度上比传统粒子群算法更优,能改善早熟收敛问题。

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