FSEC赛车电池箱结构强度有限元分析

针对FSEC赛事规则以及动力系统的需求,文章设计一种FSEC赛车电池箱体。在CATIA中建立电池箱体有限元模型,通过使用ANSYS workbench有限元仿真软件对其进行急加速、急减速、转弯、耐久等工况分析,得到电池箱体的变形云图、应力云图和疲劳交变应力云图,明确了最大应力值以及最大变形位置,为后续结构优化设计提供方向。利用ANSYS软件进行仿真驱动研发,极大提高了设计效率,促进了大赛的发展。     

飞机牵引滑行入港安全运动路径生成及其轨迹跟踪控制方法

针对飞机紧急降落后无法继续利用自身动力滑行入港场景，研究使用牵引车牵引其滑行入港的方式，考虑牵引滑入时机轮与机场跑道及滑行道边缘的安全净距，分别提出适用于机型-机场匹配时的牵引车-飞机系统的铰接点过中心线(HPOC)法和不匹配时的飞机主起落架几何中心过中心线(GCOC)法，并基于2种方法建立运动学模型，在净距及飞机前轮转角约束下对系统转弯滑行入港运动进行轨迹规划。基于GCOC法建立连续非线性系统的轨迹跟踪模型，通过线性二次调节器(LQR)对不同权重系数及存在初始偏差的轨迹跟踪问题进行了研究。结果表明:牵引车以HPOC法牵引飞机在与其机型不匹配的机场滑行入港时，机轮会发生碰撞危险；而采用GCOC法时其运动轨迹可以满足跑道及滑行道边缘的安全净距要求。在对系统进行轨迹跟踪控制时，当将飞机主起落架几何中心的横、纵坐标权重系数Q₁、Q₂及表示飞机姿态的角度权重系数Q₃均设为100，而表示牵引车姿态的角度权重系数Q₄设为0时，即:Q＝(100，100，100，0)，该方法可将实际牵引滑行入港轨迹与参考轨迹的偏差保持在0.05~0.1 m以内，且能够在10 s左右抑制系统状态变量误差，并使控制变量达到稳定；同时能够在12 s左右修正系统的初始偏差，相较于单机偏差修正的10 s，具有可接受的效果。      

定量分析对船舶碰撞事故的推演与调查

船舶碰撞的事故现场难以进行实地勘查和保留，传统调查主要靠收集证据进行定性分析，伴随海事行业的现代化发展，船舶碰撞事故调查也逐步向多途径、科学化的方向进行探索。对一起真实碰撞案例进行模拟仿真，采用显示动力学和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)定量分析出船舶碰撞不只发生一次。第一次碰撞发生在船B船头右舷外板处，历时0.5 s。碰撞后船A获得较大的横向速度，在水阻力下间隔2.9 s后与船B发生第二次碰撞，导致船A右舷舭部外板向内凹陷，船B艏柱出现条状划痕，上端碰撞点距吃水线约0.9 m,下端碰撞点距吃水线约1.7 m。定量分析结果与实船勘测损伤区域、损伤形式完全吻合，该结论被海事法庭所采纳。结果表明：定量分析可为船舶碰撞事故提供一种新的调查途径和推演方法，能够挖掘传统定性调查中所无法获取的二次碰撞、碰撞历时和碰撞损伤等事故推演信息。     

考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果， 建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶 行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。     

大型邮轮薄板感应加热矫平研究

为了控制大型邮轮建造过程中的薄板结构焊接变形，开展薄板矫平研究。水火弯板作为船厂最常见的甲板矫平方式不适用于邮轮薄板矫平，因此引入了感应热矫平方式。文章首先介绍了感应热矫平的机理及矫平电源关键参数理论计算方法，并进行现场试验，验证了感应矫平的效果并提出了当前工艺的不足。然后通过试验方法，确定AH36薄钢板的材料性能，并以此为基础，通过有限元仿真方法模拟感应加热矫平过程。现场试验和仿真研究直观展现了感应加热矫平效果以及矫平过程中的磁场分布、钢板温度变化和塑性变形。同时，形成了矫平电源关键参数理论计算方法以及感应加热矫平仿真计算方法，为后续优化感应矫平工艺奠定了基础。     

城轨主动式牵引供电系统能量调度算法

为推动主动式供电中双向变流器的智能应用，针对其数学模型和调度控制策略展开了研究。利用满功率和恒电压模型分别模拟双向变流器的2种不同工况，并采用内外双层迭代算法进行潮流计算。当所有双向变流器处于恒电压模式时，提出以全网能耗最小为目标函数，求解牵引变电所输出电压的含等式和不等式约束的优化模型。当双向变流器中存在处于满功率模式时，提出抬升或降低相邻牵引所电压以分担功率的策略，从而降低双向变流器满功率持续时间。经实际地铁线路数据仿真，结果表明纯牵引能耗下降12.97%，满功率持续时间下降62.4%，提高了牵引系统能量利用率，减少了双向变流器出现限功的场景。     

基于Modelica/Mworks的船用射汽抽气器图形化建模与仿真

基于面向对象的多领域统一建模开源规范Modelica/Mworks平台,通过研究船用射汽抽气器性能仿真数学模型,开发了针对船用汽轮机组射汽抽气器的图形化仿真模型,并开展了数据可视化仿真。开发仿真结果表明:仿真模型具有良好的模块化特征和可重用性,能够正确地反映射汽抽气器的稳态运行特性,充分验证了模型的有效性,为船用汽轮机射汽抽气器和整机仿真研究奠定了基础。