摘要：随着透明化物理模型试验在隧道工程力学机制与变形特征研究中发挥越发显著的作用,同时满足透明度和相似原理要求的围岩相似材料成为保证试验结果与实际工程相契合的关键.本文基于正交试验数据的统计分析,总结配置的透明胶结土相似材料的强度特性,探索用于表征隧道围岩特性的相似材料配合比量化设计方法.首先,选取熔融石英砂、纳米级白炭黑、正十二烷混合15#白油为原材料,设计2因素3水平的正交试验,完成重度、内摩擦角及黏聚力数据的测定;然后,应用串联法分别拟合表示重度、内摩擦角、黏聚力与石英砂粒径、胶石比(纳米级白炭黑与石英砂质量比)之间相互关系的多元非线性回归方程;最后,通过多元回归方程的联合求解,完成石英砂粒径、胶石比和几何相似常数的确定.试验结果表明:1)所配置的透明胶结土相似材料的重度、内摩擦角和黏聚力数值的变化区间分别为16.13~12.53kN/m^(3)、27.07°~14.82°和31~2.3 kPa,剪应力-剪切位移曲线均具有峰后平台型、峰后跌落型的特点;2)T检验和F检验的结果显示拟合得到的三个非线性回归方程自变量对因变量影响极其显著,方程本身真实可靠;3)将重度和内摩擦角的回归方程联立,解算石英砂粒径和胶石比,求得的石英砂粒径和胶石比数值代入黏聚力回归方程完成黏聚力的计算,计算黏聚力与原地层黏聚力的比值,得几何相似常数.构建了一种新型的相似材料配合比和几何相似常数量化设计方法.研究成果以期为隧道工程可视化物理模型试验设计提供理论支撑与数据参考.

摘要：设计了一种由圆柱形散射体嵌入环氧树脂基体而组成的周期阵列局域共振型声子晶体板结构,分析了其平直带区域以及缺陷态的能量集中特性,并研究了其振动能量采集特性.首先基于超元胞法结合有限元方法分析了5×5完美声子晶体结构和缺陷态声子晶体结构的能带曲线和能量传输特性;考虑点缺陷局域共振声子晶体结构的能量集中特性,利用压电材料代替超元胞中某点的散射体材料引入点缺陷,分析其振动能量采集特性,结果表明单个5×5点缺陷超胞结构共振频带较窄;为提升俘能效率,提出两种由3个具有不同缺陷态数量和构型的5×5超元胞结构并联而成的5×15声子晶体板结构,机电耦合特性分析结果表明:所提出的局域共振型声子晶体板结构克服了单个点缺陷超胞结构缺陷模过少、共振频带过窄的局限性,拓宽了俘能器的工作频带,提高了输出电压;此外,引入不同的缺陷态数量和构型,可以进一步拓宽俘能带宽,实现更好的俘能效果.

摘要：惯容减震系统在高效吸能的同时可放大其内部耗能装置的变形,从而提高耗能减震效率,此耗能增效特性是惯容减震系统的关键机理,可作为物理意义明确的惯容系统设计原则。但目前惯容耗能增效设计方法的计算公式复杂,不便应用。为充分发挥惯容系统的耗能增效特性,提出以“最大耗能增效”为设计原则,以满足性能需求为直接导向,进而推导出解析形式的惯容减震系统设计公式。基于随机振动理论得出了单自由度惯容减震结构在白噪声激励下均方响应的解析式,并结合极值条件及零固有阻尼假定完成了惯容系统最优参数的推导。在解析公式的基础上给出了惯容减震系统基于最大耗能增效原则的设计流程,并编制相应程序进行了单自由度惯容减震结构的算例设计与验证。算例分析结果验证了该文设计原则与解析公式的正确性与有效性。

摘要：耗能增效是惯容减震系统的典型特征。为充分发挥此特性并同时满足减震性能需求,提出将惯容减震结构耗能增效程度最大化作为目标,并以性能需求作为约束条件进行减震参数寻优。基于随机振动理论推导惯容减震单自由度结构在白噪声激励下的解析解;建立最大耗能增效设计所对应等效约束优化问题的数学表达式。鉴于表达式的复杂性,采用鲁棒性好且便于实现的粒子群算法对问题进行求解。在粒子群算法中引入自适应惩罚权重考虑约束条件,并采用自适应调整的惯性权重提高求解效率。基于Python语言编制了自适应权重粒子群算法程序对惯容减震结构最大耗能增效设计问题进行求解。设计实例的求解过程体现了自适应权重粒子群算法对求解惯容减震结构优化设计问题的有效性,动力时程分析结果表明设计参数实现了预设的减震性能需求。

摘要：为了使惯容减震系统在满足结构性能需求的前提下实现耗能增效最大化,采用改进的人工鱼群算法来进行惯容减震结构优化设计。首先根据随机振动理论推导出白噪声激励下惯容减震单自由度结构的随机振动响应解析解,然后推导出优化设计问题的数学表达式,采用具有自适应视野与拥挤度的改进人工鱼群算法优化惯容减震系统的关键参数,最后验证改进人工鱼群算法的性能以及优化后惯容减震结构的减震效果与耗能增效情况。结果表明:改进的人工鱼群算法在求解速度以及精确度上均优于传统的人工鱼群算法,优化设计出的惯容减震结构具有良好的减震性能,充分发挥了惯容减震系统的耗能增效功能,为惯容减震系统的参数优化提供了简便且可靠的手段。

摘要：为充分利用惯容系统的高耗能特性,基于惯容减震结构的随机地震响应表达式,推导了耗能速率比的解析表达式,并给出最大耗能速率原则等价优化问题的数学描述。用Python语言编制了基于MQHOA设计最大耗能速率比的惯容系统优化程序。通过算例对设计原则和优化算法进行了分析验证,结果表明MQHOA易于编程实现,可以稳健地进行惯容系统的参数优化设计。

摘要：为满足客车电动化和智能化的需求,本文研究开发了适用于智能客车转向助力系统的控制器.内容主要包括:基于EHPS系统的结构原理和控制策略,设计制作了以STM32F103zet6型芯片为内核的控制器;硬件设计包括了单片机最小系统电路、电源电路、信号采集电路、功率集成模块电路、CAN通信电路以及故障与高温报警电路等;综合各硬件部分的设计,制作了EHPS系统控制器实物;在控制策略方面,采用i_(d)=0的矢量控制方法控制无位置传感器式永磁同步电机;在软件实现方面,主要设计了控制决策部分、电机驱动控制部分、故障诊断与发送部分等程序;最后对控制器进行了台架试验和EHPS系统试验.测试了控制器对电机的控制效果.试验结果显示:电机的目标转速响应迅速并且输出稳定,本文研制的控制器实现了对永磁同步式助力电机的控制.EHPS系统试验测试了控制器对客车转向助力的实现效果,EHPS系统试验结果显示:自主研制的EHPS系统控制器在工作时,操纵方向盘的转矩明显减小,且转向助力系统有良好的助力性能;随着车速的增加,操纵方向盘助力力矩随之减小,实现了助力动态变化,达到了客车常规助力模式的要求.