摘要：为研究结构非线性(包括弹性车轮橡胶材料非线性和接触边界非线性)对弹性车轮力学行为的影响,设计静动态试验获得弹性车轮中橡胶材料非线性本构关系并探讨了橡胶黏弹性特性;推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的转换关系,并确定黏弹性橡胶材料的刚度特性;基于橡胶Yeoh本构模型,建立整体车轮、线弹性车轮、考虑材料非线性特性的弹性车轮(以下简称:非线性弹性车轮)以及同时考虑材料与接触非线性特性的弹性车轮(以下简称:接触弹性车轮)等四个动力学模型,研究四种车轮模型在轮轨垂向力激扰下车轮的动态规律,并探明橡胶材料参数对弹性车轮动态特性的影响.研究表明:弹性车轮能有效降低车轮垂向振动;线弹性车轮的端点和中点较之非线性弹性车轮分别最大增加10%和13%的变形量,且橡胶中点变形量小于端点变形量;线弹性车轮较之整体车轮最大能降低17%的垂向振动,非线性弹性车轮较整体车轮最大能降低22%的垂向振动,同时考虑橡胶材料非线性和接触非线性对弹性车轮的动态特性影响不显著;四种车轮振动主频均为3~5, 10以及22 Hz;弹性车轮的振动和变形量随材料硬度增加而增加.

摘要：针对大多数学业预警方法忽略了学生社交行为对于学业的影响,且存在数据不平衡问题和长尾分布问题,提出一种基于虚拟节点策略的自监督对比学业预警模型(SCEW)。通过图神经网络对学生成绩、学生社交行为进行融合得到联合图嵌入;利用虚拟节点策略缓解数据不平衡问题的影响;基于自更新策略,采用节点级对比学习将自监督学习集成到网络的训练中,缓解长尾分布问题的影响。在真实数据集上的实验结果表明,SCEW模型的性能优于现有的主流方法。

摘要：对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验,观察了组合柱的破坏形态及特征,获取了组合柱的滞回曲线、等效粘滞阻尼系数、延性系数及侧向位移角等性能指标,分析了再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢率和圆钢管径厚比等参数对组合柱耗能能力及延性的影响规律。结果表明:反复荷载作用下组合柱呈压弯塑性铰破坏模式;组合柱的荷载-位移滞回曲线饱满呈纺梭形,屈服位移后的等效粘滞阻尼系数在0.30~0.48之间,平均位移延性系数大于3.0,极限侧向位移角介于1/30~1/20之间且均大于规范限值1/50,组合柱表现出良好的耗能能力和延性。此外,组合柱的耗能能力和延性受再生粗骨料取代率的影响较大,全再生混凝土较普通混凝土耗能能力下降14.5%;增加钢管壁厚或型钢配钢率有利于提升组合柱的耗能能力和延性,而增大轴压比则对组合柱的延性和变形不利;内置型钢采用箱型截面时,组合柱耗能及延性最优,与工字型钢相比,采用箱型截面型钢的组合柱耗能能力和延性分别提升了23.5%和51.9%。

摘要：为提高智能汽车轨迹跟踪在复杂工况环境下的控制精度和稳定性,提出了一种适应路面附着系数突变与车速动态变化的模糊自适应轨迹跟踪控制策略。建立七自由度车辆动力学模型,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)算法设计了车辆轨迹跟踪控制器,研究了MPC控制器参数、路面附着系数、车速与车辆轨迹跟踪性能间的影响关系;为了实时获取当前道路的路面附着系数,根据dugoff轮胎模型和整车动力学模型设计了无迹卡尔曼滤波估计器;据此设计了以路面附着系数和车速为输入量的MPC控制器参数自适应模糊控制器,实时修正MPC控制器的参数,以提高复杂工况环境下车辆的稳定性及跟踪能力;通过仿真实验对所设计的控制方法进行了验证。结果表明:所提出控制方法在低速条件下保证了车辆稳定性,提高了车辆的跟踪精度;中速条件下有效克服了车辆在路面附着系数突变道路上动态行驶时轨迹跟踪精度较低,稳定性较差的不足。

摘要：当前能源转型背景下,发展综合能源系统是实现“碳达峰、碳中和”以及新型电力系统建设目标的重要途径。针对含多元化灵活资源的电热耦合系统,提出考虑“源-荷-储”协同的电热综合能源系统实验平台构建方案。设计考虑热电联产机组、电制热装置、蓄热罐以及电/热需求响应协同优化调度的实验案例,探讨实验平台在基础教学和拓展科研方面的用途。实验平台的建设为电气工程专业学生参与项目训练和创新实践类活动提供了重要的实践平台,有助于激发科研人员的探索性、创新性思维,促进理论研究和实验仿真的有机结合与良性循环,为综合能源系统领域的研究提供有力支撑。

摘要：多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于差集的多材料水平集描述模型和交替活动相算法,提出了基于参数化水平集的多材料微结构拓扑优化设计方法。首先,构建了基于差集的多材料水平集描述模型,利用N个水平集函数实现N+1相材料拓扑的精确描述。然后,引入交替活动相算法,将原始N+1相多材料优化问题分解为N(N+1)/2个双相材料优化子问题,以减少设计变量与约束条件,提高计算效率。最后,采用均匀化方法计算多材料微结构的等效弹性张量,以宏观结构柔度最小化为优化目标,各相材料用量为约束条件,构建多材料微结构拓扑优化模型,并利用优化准则法实现上述优化模型的高效求解。数值算例结果表明,所提方法可有效实现多材料微结构的拓扑优化设计,所设计微结构均具有光滑的结构边界和清晰的材料界面。

摘要：为了降低大气湍流引起的衰落影响,同时减少长片误码干扰,提出一种基于并行交织极化码(polar code)的编码方法。通过蒙特卡洛模拟Gamma-Gamma分布的随机数构建大气湍流信道,以成对差错概率(pairwise error probability, PEP)和极化谱确定极化信道的误差概率上限,采用乘积距离准则最小化差错概率,建立了并行交织的设计准则。对极化码在湍流信道中的误码率(bit error rate, BER)性能进行了评估,仿真结果表明,基于极化码的并行交织方法获得了一个量级的误码性能提升,在信噪比为5 dB时,误码率从5.11×10-6降低为2.13×10-7,有效缓解了湍流引起的长片误码问题。实验验证了所提准则的可靠性和适用性。

摘要：针对现有微磁模拟软件无法直接计算磁力、宏观磁场下磁性矿粒所受磁力计算不精确以及动态磁化过程不明等问题,利用微磁学理论和数值模拟技术对现有的磁性矿粒磁力计算方式进行改进,结合多物理仿真软件COMSOL的物理场开发器、APP开发器以及磁场无电流物理场设计了一种计算磁性矿粒精确受力的软件。详细说明了磁性矿粒微磁模拟软件的原理,并将该软件与微磁学专业软件MERRILL在自发磁化状态下进行对比,最后比较传统仿真磁力计算方法和微磁学磁力计算方法在均匀磁场下计算100 nm不规则磁铁矿颗粒磁力的准确性。研究结果表明:以相同的网格大小5 nm对80 nm的立方体磁性矿粒进行模拟,2种软件呈现的不同初始状态的自发磁化状态一致;使用磁滞回线展现了正八面体磁性矿粒在变化磁场中的动态磁化过程;在均匀磁场下,采用微磁学的磁力计算方法相较于传统计算方法计算精度由10-3数量级提高至10-11数量级;该软件为从微磁学角度进行磁选理论研究提供了一个有力的工具,进一步促进了磁性矿粒在磁选过程中的动态磁化过程研究,对于提高磁性矿粒的磁力计算精度具有重要意义。

摘要：直立锁边金属屋面长期服役过程中,由于各种因素的影响,风揭破坏时有发生。国内外学者对其破坏过程及破坏形式进行一定探索,而风揭破坏阶段的划分及各阶段的标志仍缺乏清晰界定。使用自主设计的试验装置,以区域面力代替均布风吸力对直立锁边金属屋面进行静态承载力试验,结合表观现象与3D点云模型研究其破坏过程。研究发现:金属屋面的破坏过程可分为弹性、塑性、强化、失效、后承载力5个阶段,分别对应卸载变形可恢复、咬边处竖向板顶部与支座底部接触、竖向板顶部沿支座底部水平滑移,竖向板与水平夹角迅速扩展、竖向板顶部滑移至支座底部尽头,卷边间缝隙迅速增大、单边脱扣。对于服役状态下的金属屋面,在进入“塑性阶段”后,就已产生不可恢复的永久变形,应及时补强加固。设计时可依据抗风承载力及安全极限荷载给出2种承载限值。

摘要：以聚己内酯(PCL)为载体材料,阿司匹林(ASA)为待释放药物,提出一种PCL/ASA药物控释系统,以实现医工结合背景下药物控释系统的个性化定制及释药量的参数化调节。首先,基于菲克扩散定律建立了PCL/ASA药物控释系统的释药模型,以设计域平均浓度与目标浓度之差的最小值作为优化目标,采用拓扑优化方法对PCL/ASA药物控释系统的结构进行拓扑优化设计。其次,对所获得的拓扑优化结构进行几何重构,得到清晰的流道结构,并研究了不同药物储库形状和流道结构对瞬态释药性能的影响。最后,制备PCL/ASA药物控释系统并进行体外药物释放实验,验证了优化方法和模型的合理性。结果表明,几何重构方法可以很好地保留拓扑优化的流道结构,具备较高的可靠性。拓扑优化方法所获得的流道结构展现出较好的药物控释性能,药物释放趋势趋于零级释放。基于拓扑优化设计的PCL/ASA药物控释系统可以在35.03~43.86 mol/m3范围内实现ASA浓度的参数化调节,呈现出较好的释药量调节能力。该研究为医工结合背景下优化药物控释系统结构、实现按需给药提供了一种新的手段。