摘要：4车道特大公路隧道因其跨高比大,浅埋偏压状况下如何保证工程施工安全,优化其施工工序和发现隧道围岩变形规律有较高研究价值。以单向4车道前鸥隧道为研究背景,通过现场跟踪监测和有限元计算方法,分析不同施工工序变形规律。分析结果表明:先开挖左、右侧导洞再开挖核心土工序产生地表沉降比先开挖上半部再开挖下半部工序产生地表沉降小;不同工序均呈现深埋侧地表沉降大于浅埋侧地表沉降不对称沉降槽;先开挖深埋侧工序比先开挖浅埋侧工序产生的地表沉降小;一次拆除20m竖向临时支撑引起的地表位移及洞周位移均较大,宜减小竖向临时支撑拆除长度;工作面距离观测断面2D(D为初支形成后隧道跨度)时,开挖对变形影响较小,是施作二衬的合适时机。

摘要：针对双列圆锥滚子轴承建模及求解过程复杂的问题,以切片法为基础,建立了双列圆锥滚子轴承的拟静力学模型,结合同伦-牛顿法,实现了对上述模型的求解,并针对不同工况条件下双列圆锥滚子轴承的刚度特性展开分析。分析结果表明:所建模型一定程度上克服了传统非线性迭代算法对初值的高依赖性;双列圆锥滚子轴承的刚度特性受轴承转速和预紧位移影响,在仅有预紧力的工况下,当转速从0增加到4 000 r/min时,轴承的径向、轴向刚度减小,当预紧位移从0.005 mm增加到0.015 mm时,径向、轴向刚度增加;当受轴向力且轴向力从10 kN增加到14 kN时,轴承径向、轴向刚度减小,当轴向力从14 kN增加到19 kN时,其径向、轴向刚度增加,转折点为第二列滚子与内滚道脱离点;增加转速时,出现脱离点所需的轴向力减小;增加预紧位移时,出现脱离点所需轴向力增加。

摘要：针对有载分接开关在实现切换工作时驱动轴存在传动不稳定、转动位置不精确的问题,提出了一种以有载分接开关驱动轴转动位置为被控量的闭环反馈抗扰控制策略。首先,根据在电动机构作用下有载分接开关工作状态对驱动轴的转动位置需求,建立了驱动轴期望位置的误差动态控制系统;其次,设计了两个跟踪微分器以计算驱动轴位置信号的光滑跟踪信号,进而可通过调节参数来控制驱动轴位置轨迹的过渡过程;然后,设计了两个扩张状态观测器去估计误差动态控制系统中的状态值及由于有载分接开关在工作中受负载变化、切换方向改变等因素引起的总和扰动值;最后,利用驱动轴位置误差信号及误差动态控制系统的状态估计值设计非线性反馈控制器,并在控制器中补偿扩张状态观测器估计的总和扰动值来实现抗扰控制效果。应用Matlab仿真软件对所提控制策略进行了验证,仿真结果表明,所提控制策略可实现有载分接开关驱动轴的期望位置控制,与传统PID控制策略相比,所提抗扰控制策略将有载分接开关驱动轴闭环反馈控制下位置误差减少了85%。

摘要：针对脑电(EEG)信号对连续步态轨迹解码结果与实际轨迹相关性低的问题,提出一种基于双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络的步态参数解码方法。首先,构建基于双向长短时记忆神经网络的步态时空参数解码模型,根据脑肌电信号特性设计解码模型的超参数;其次,同步采集脑电、下肢运动相关肌肉的表面肌电信号(sEMG)和下肢关节运动信号,并对脑电和表面肌电信号的步态相关特征进行分析;然后,以多通道脑电和下肢运动相关表面肌电信号作为解码模型的输入,自动提取脑肌电融合信号中步态相关特征并构建膝踝关节运动轨迹与特征之间的非线性回归模型;最后,以多通道脑电作为解码模型的输入,构建步态相关脑电信号和表面肌电信号之间的非线性回归模型。实验结果表明:所提方法与传统支持向量机方法相比,对踝关节解码轨迹与实测轨迹形状相似性Pearson相关系数提高了0.12;与单独采用脑电、表面肌电信号和脑肌电信号平均绝对值特征融合信号进行解码方法相比,对踝关节解码轨迹与实测轨迹形状相似性Pearson相关系数分别提高了0.81、0.19和0.63。该方法可实现从脑电信号中对部分表面肌电信号波形的解码,解码波形和实测波形的平均Pearson相关系数值接近0.5,证明从脑电信号中可解码出肌肉通道的表面肌电信号波形,为下肢外骨骼主动连续控制的应用提供了新思路。

摘要：[目的]自然界中的鱼类经过长期的自然选择过程,进化出了各具特色的水中推进模式,具有推进效率高、机动性强与噪音低等优点,是水下航行器的理想仿生对象。为研制新一代低噪声、高机动性的自主水下航行器(AUV),以拍动推进的鹞鲼为仿生对象。[方法]通过分析其胸鳍内在的解剖结构,提出了一种采用对侧柔性胸鳍拍动推进的仿生机器人设计方案,并详述了实验样机本体的制作过程及其底层驱动控制方法。为测试机器鱼样机的游动性能,在实验水域中对所设计的原型样机展开了一系列游动性能测试。实验中测试了机器鱼样机在不同拍动频率下的游动速度,并在确定最大游动速度后,对其进行了机动性能测试。[结果]结果表明,所设计的实验样机能在水中完成包括翻滚、小半径转向与横滚盘旋在内的多种机动动作,其最大游动速度可达1.9倍体长每秒(约为0.73 m/s)。[结论]研究初步完成了拍动式仿鹞鲼水下机器人的设计与测试工作,为新一代高性能水下推进器的设计提供了一定的参考价值。

摘要：为提高考虑运动失效参数影响的快速机构的运动精度,提出了一种基于首次穿越法的快速机构时变运动可靠性与灵敏度分析方法。首先,分析了快速机构运动的失效因素,明确了零部件加工与装配等随机误差对机构运动精度的影响;接着,根据储能过程的平面机构运动方程,利用矢量环法构建了快速机构的运动误差极限状态函数,建立了时变运动可靠性分析模型;然后,联合一阶线性估计、高维高斯条件分布以及一阶高斯截断矩特性,推导了一种新的时变运动可靠性首次穿越率解析公式;最后,结合数值积分求解方法,得到了快速机构时变运动的失效概率序列与灵敏度。仿真结果表明:在保障快速机构运动精度的过程中,应重点关注机构中的拨钉定位误差及偏心凸轮尺寸公差;所提方法得到的时变运动失效概率与蒙特卡罗法的计算结果相接近,但其计算成本却仅为蒙特卡罗法的0.04%。

摘要：软体机械手(下面简称软体手)是一种由柔性材料制成的新型机械装置。凭借柔性材料天然的柔顺性和适应性,软体机械手具有了高灵活性、复杂环境适应性和安全人机交互性等特点,受到国内外学者和机构的广泛研究,并表现出良好的应用前景。综述了软体机械手的应用领域、驱动方式、材料与制造、建模与控制的相关问题,并梳理了软体机械手研究中依旧存在的问题和可能的解决方案以及软体机械手的发展趋势。软体机械手是软体机器人领域的一个重要分支,其研究涉及材料学、力学、化学、机械设计与制造、电子与控制科学以及仿生学等诸多领域的交叉和融合。对软体机械手的研究将极大丰富人们对柔性材料的复杂、丰富特性的理解,也将为更好地把柔性材料融入产品的设计提供理论和技术指导。

摘要：传统的模糊综合评判风险分析中权重确定过分依赖专家打分与主观调查法,且可能造成评判结论模糊.针对这些缺陷,引入粗糙集重心理论计算出客观权重集,并避免了某些小权重因素被'丢失'的现象.结合近15年来120处详实的隧道塌方事故统计资料,确定了包含地质因素、设计施工质量等在内的6大塌方风险因素,应用粗糙集理论中的决策表方法计算各因素的客观权重,并采用模糊重心理论中以正态分布作为各评价因素隶属函数的做法,建立了以粗糙集与模糊重心理论为基础的公路隧道施工期塌方评估方法.最后将该评估方法应用于工程实例中,并与传统的模糊综合评判分析方法和工程实际情况进行了对比,验证了本文方法的适用性与准确性.

摘要：将模糊可靠性优化设计方法应用于齿轮减速器设计,建立了斜齿圆柱齿轮减速器模糊可靠性优化设计的数学模型。本文应用所开发的免疫算法对三级斜齿圆柱齿轮减速器的模糊可靠性优化设计进行了分析计算,实例证明该方法非常有效。

摘要：为了准确描述粗糙表面微接触特性,对比分析现有插值多项式类和幂指函数类微接触模型存在的不足,采用量纲归一化方法,提出一种考虑材料属性的弹塑性微接触改进模型.与现有模型相比,改进后的微接触模型在屈服临界点和全塑性临界点处具有良好的连续性和光滑性,且考虑了材料泊松比对最大接触压力因子的影响.结果表明:较经典的KE模型和Lin模型,提出的模型能够连续、光滑和单调地描述微接触特性;微凸体接触面积与材料泊松比无关,且不受最大接触压力因子取值的影响;微凸体的平均接触压力、接触载荷和接触刚度与材料泊松比相关,且与最大接触压力因子成正比.