摘要：结合理论计算、有限元仿真和试验测量,研究了基于声学黑洞的声学迷宫结构的优化设计方法,给出了具有5.01和7.75个倍频程的小尺寸、宽频吸声结构。首先,基于传递矩阵法,建立声学黑洞的数学模型,计算声学黑洞的反射系数,并将理论计算结果与有限元仿真结果进行对比。然后,基于声学黑洞的导纳变化规律,设计单、双旁支管声学迷宫结构,通过优化设计,实现迷宫结构和声学黑洞导纳的匹配。最后,基于声学迷宫结构导纳的匹配结果,应用模拟退火算法构造优化模型,获得了宽频吸声的小尺寸声学迷宫结构,并打印3D样件进行试验验证。研究结果表明:应用双旁支管声学迷宫代替声学黑洞管道中的环腔,经优化设计,旁支管迷宫和声学黑洞的导纳可以实现完美匹配,并可以在保持吸声性能不变的前提下,实现结构的小尺寸设计,优化后的结构有效吸声带宽是优化前的13.36倍,倍频程是优化前的3.64倍。

摘要：基于道路分段方法，在不同路段采用差异化的车辆控制策略，以满足自动驾驶决策系统的性能要求.首先，鉴于道路特征的复杂变尺度特性，通过小波变换和Otsu算法将道路特征与变换系数进行映射并实现道路自适应分段.其次，为提高模型决策能力，基于深度强化学习(deep reinforcement learning, DRL)与奖励分解架构将自动驾驶分段决策任务分解为横向、纵向两个并联决策子任务，分别构建分段决策模型与奖励函数，设计一种动作掩蔽策略来提升模型训练速度.最后，通过一系列实验验证所提模型的有效性.实验结果表明，与传统的DRL算法相比，引入奖励分解架构与动作掩蔽策略的DRL算法不仅保证驾驶系统可靠决策，而且在通行效率、安全性等方面也有所提升.

摘要：本文针对片状模塑料(SMC)/单向纤维(UD)构成的混杂复合材料力学性能进行研究,在细观层面采用蒙特卡洛方法随机生成纤维片,提出的抑制干涉效应的建模方法能够有效改善纤维片间的重叠率,通过敏感度分析确定了细观代表体元尺寸,对细观代表体元施加周期性边界条件以获得混杂复合材料弹性参数,模型的弹性模量预测结果和试验结果吻合良好;并进一步探讨了纤维片尺寸、体积分数以及铺层方式对混杂复合材料弹性模量的影响。结果表明:纤维片长宽比不同会导致代表体元尺寸发生变化,长宽比增加,混杂复合材料弹性模量增加;纤维片体积分数增加将导致混杂复合材料弹性模量增加;对混杂复合材料进行铺层设计,可以使其既具有SMC复合材料的可成型性,又具有与准各向同性材料相当的弹性模量。

摘要：提出基于激光精密加工改善CFRTP/AL复材层间结合性能的方法,并将其引入本科实验教学,设计了多学科交叉的综合实验。基于单因素分析法,探究了激光蚀刻工艺参数对微织构形貌的影响;设计单搭接正交实验,研究了激光功率、激光速度和光斑间距对CFRTP/AL复材层间结合性能的影响;确定了最佳工艺组合,分析了结合界面的失效形貌和失效机理。实验结果表明,激光蚀刻可以有效提高CFRTP/AL复材的层间结合性能。由科研转化的该综合实验不仅可以扩宽学生的认知视野,锻炼创新实践能力,还可以培养其科研思维、探索精神和基本科研能力。

摘要：为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observer,FDO)的非奇异快速终端滑模控制(nonsingular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)复合策略。首先,建立了考虑系统集总扰动的PMLSM动力学模型,同时为提高伺服系统鲁棒性能同时削弱抖振现象,引入模糊干扰观测器观测系统集总扰动;然后,设计了非奇异快速终端滑模面,能够保证系统跟踪误差在有限时间内快速收敛至零,并将观测器估计值动态补偿至控制器中;最后,通过精密直驱系统仿真与试验证明所提方法能够有效提高控制系统的响应速度、跟踪精度与鲁棒性,同时削弱抖振现象。

摘要：针对现有盾构隧道传统管片接头拼装效率低、连接件抗弯性能不足等问题,开展面向快拼式的新型G接头结构设计及抗弯性能分析研究。首先,基于零件设计方法及传统C-T接头结构,提出一种新型快拼G接头设计方案;其次,基于设计方案完成G接头设计,并结合实际工况开展G接头力学特性分析;然后,基于G接头抗拉力学性能开展结构优化设计,最终确定满足快拼特点及力学特性的新型快拼G接头形式;最后,基于结构、材料等属性特征建立3种管片接头模型,并结合实际工况开展斜螺栓接头、C-T接头和G接头的抗弯刚度分析,对比三者的接头变形与弯矩转角。结果表明:新型G接头实现了抗弯刚度提升,相对斜螺栓接头、C-T接头分别提升289%、161%。

摘要：为了准确感知探针接触,降低探针损坏更换频率,设计并制作了一种基于压电效应的力感知探针。利用有限元软件优化设计压电厚膜感知层的结构尺寸,并基于电流体喷印工艺完成曲面共形压电厚膜的制备。搭建力感知探针标定系统,分析推导出灵敏度公式,并计算不同接触速度下的接触力。测得在0.2 mm/s的接触速度下,力感知探针的灵敏度达到744.203 pC/N,非线性误差为4.26%。实验结果表明,该力感知探针具有占用空间小、结构简单和灵敏度高的特点,在防止探针接触变形、感知接触力等方面有广阔的应用前景。

摘要：微半球谐振陀螺的电极间隙一致性直接影响陀螺的输出性能,为满足陀螺的高精度间隙调整,利用静电电容检测的方法对电极间隙进行表征,并通过精密位移调节陀螺电极间隙。构建了陀螺装配误差模型,仿真分析装配误差对周向静电电容的影响,设计开发了高精度多通道电容同步检测电路,测量精度误差<1.8%,重复测试偏差<6%,实现了静电电容的高精度测量。搭建了高精度陀螺装配实验平台,基于采集的周向电容,微调电极间隙,降低周向电容的离散程度。最终完成陀螺高精度装配与固定。实验结果表明,陀螺周向间隙误差≤5.6%,周向静电电容标准差为14.47fF,离散系数为5.5%,装配精度显著提高。

摘要：针对目前因数据集的缺陷导致对电梯按键识别准确率不高的问题,提出了一种用于识别电梯按键的方法。该方法将多个角度收集的电梯按键图像作为数据集;通过形态学运算处理降低了数据噪声,凸显了数据特征;建立了一种训练模型来完成对图像的训练。该方法在训练和实验阶段识别准确率分别为95.90%和97.17%。

摘要：针对机构传动方案的多样化设计与自动生成问题,提出了一种串并联机构方案及串并联混合联接机构方案的设计方法。首先,基于状态变换理论,利用状态变换矢量和矩阵表达了基本机构的输入、输出运动及机构的运动形式,以及机构输入和输出运动的运动方式;然后,根据状态变换矩阵之间的乘积与矩阵之和,表达了机构之间的串联、并联和串并联混合联接的组合,并根据矩阵的分解规则与基本机构单元库,系统生成了不同的串并联及混合联接的机构设计方案;其次,为了实现串并联机构设计过程的自动化,开发了计算机辅助设计平台,该平台集成了MATLAB App Designer和SolidWorks,对设计方案进行了创建和评估,自动化地保证了复杂机构布局生成的准确和效率;最后,通过一个涉及打印机传动机构的案例研究,验证了该设计方法的有效性。研究结果表明:该设计方法具有通用性,在组成机构分解与不分解两种情景下,可分别计算出69984种设计方案和1432922400种设计方案,验证了该方法对机构方案多样化设计的有效性。该设计方法可为解决机构方案多样化设计提供新途径。