基于主成分分析法的网级路面养护管理

网级路面养护管理主要依赖于道路结构生命周期内在不同时间对路面使用性能的评价。为了处理复杂和冗余的信息,该文将主成分分析(PCA)法应用于路况评价模型,评估柔性路面高维度空间病害的相关特征,并以此进行网级路面养护管理。结果表明:通过主成分分析法降维,路段部分信息的损失不影响整个路网路面等级评定,并且信息冗余度可以达到最小化。     

武汉首例矩形顶管地铁出入口施工监测及数值模拟分析

为研究矩形顶管施工对周边环境的影响,以武汉地铁2号线王家墩东站Ⅳ号出入口兼过街通道采用的矩形顶管技术试验工程为背景,通过对矩形顶管法地下通道施工过程的现场监测和三维数值模拟,分析矩形顶管施工对周围环境的影响及地层位移的变化规律,得到武汉长江Ι级阶地区地下通道采用偏心多轴多刀盘土压平衡式矩形顶管技术施工的一般规律。实测数据分析结果和数值模拟结果表明： 1）地表的最终沉降值与该处对应断面的开挖时序成正比; 2）顶管机掌子面前方土体产生地表隆起,掌子面后方土体产生地表沉降; 3）地层沉降位移随距离顶管顶进轴线的增大而减小,影响范围约为3倍洞径。     

某跨铁路大吨位转体斜拉桥球铰设计研究

转体铰是转体施工中的核心部件,目前使用最多的转体铰是平铰和球铰,选择和设计合理的转体铰对保证工程质量和节省工程成本具有重大的意义[1]。某跨铁路转体斜拉桥,其转体重量约为8万吨,远远超过了已有的工程实践。文章以该大桥项目为工程背景,主要通过平铰和球铰物理特性的比较,以及预应力混凝土和钢材两种转体铰材料的比选,选择合理的转体铰类型和材料进行设计分析,并通过有限元分析软件Midas Civil来分析转体铰的强度和刚度是否满足承载要求,为本工程超大吨位转体施工选择和设计合理的转体铰提供依据。     

基于MMC的自修复材料结构与微胶囊的协同优化

自修复材料作为一种力学构件不仅需要结构宏观构型的拓扑优化，而且需要兼顾自修复剂载体微胶囊的尺寸和分布对自修复材料力学性能和修复效果的影响，因此对结构宏观构型与内置微胶囊进行协同优化具有重要的意义。研究基于可移动变形组件法，以结构柔度为目标函数，材料面积为约束条件，建立了内置微胶囊组件的二维数学模型，基于移动渐近线法（MMA），给出了协同优化自修复材料的设计方法，并与经典自修复材料进行了对比研究，验证了协同优化的优越性。研究表明：两类自修复材料的构型具有相似性；两类自修复材料的结构柔度均随微胶囊体积分数的增加而提高，力学性能发生不同程度的劣化；与经典自修复材料相比，随着体积分数的增加，协同优化自修复材料呈现出更为优异的力学性能，当体积分数接近14%时，其柔度值仅为经典自修复材料的66.1%。     

某类雷达车车身地板附加结构阻尼层布置优化技术

车辆的振动舒适性不仅影响乘客的乘坐体验，对于雷达车等装载精密设备的特种车辆而言，车辆的振动噪声还会影响雷达的正常工作或降低指挥官间的沟通质量。车身附加结构阻尼是改善车辆乘坐舒适性的一种有效措施，以某类雷达车车身地板为研究对象，详细研究了附加结构阻尼层的布置优化方法，认为拓扑优化设计方法是附加结构阻尼层优化布置的有效方法。在此基础上进一步研究了附加自由阻尼层的局部约束化优化方法，探讨了局部约束化对自由阻尼层性能的影响。     

车用大功率燃料电池发动机进气系统控制

为满足100 kW大功率氢燃料电池发动机工作时气体供应需求，开发进气系统控制策略。首先对燃料电池电堆及进气系统进行建模，依托被控对象模型设计开发了“MAP前馈+PID反馈”的阴、阳极进气控制策略，采用单片电压状态与系统效率加权求和的方式标定阳极吹扫时间，并通过台架测试验证了该策略部署到实际控制器中的控制效果。结果显示，在稳态和瞬态工况中均实现了对压力和流量的快速响应，使得电流拉载速率提高到120和-170 A/s，阳极压力稳态和瞬态控制精度分别为98.93%和95.10%，全功率单片电压平均值为15 mV，一致性较好。基于测试数据标定搭建了阴极进气系统状态方程，开发了集成非线性扰动观测器和基于Lyapunov直接法的非线性控制器的进气方案，经MIL仿真测试显示了对空气进气控制目标的准确控制，为进一步提高控制系统响应精度提供了理论基础。     

地铁车辆车体动应力谱外推及寿命评估

针对地铁车辆车体动应力测试样本数据不足以全面评估全寿命服役周期下应力特征的问题，以某地铁车辆为例开展了车体动应力谱外推及寿命评估方法研究。首先，获取服役地铁车辆车体枕梁位置实测应力时程，结合参数估计、核密度估计方法开展动应力谱外推研究；然后，综合2种方法的局限性，提出了分段拟合函数表征的应力谱外推方法，基于拟合得到的应力分布规律外推获得了等效应力幅值谱；最后，评估得到了车体枕梁关键部位的疲劳寿命。结果表明：基于分段应力概率密度函数表征的载荷谱外推方法考虑了列车全寿命周期服役下的载荷极值影响，弥补了单一参数估计拟合误差较大以及核密度估计拟合依赖样本值的不足。     

基于小波包分解多尺度排列熵及2阶特征选择的转辙机故障诊断方法

针对转辙机高精度故障诊断的需求，结合声音信号非接触、易采集等优势，提出一种基于声音信号的非接触式故障诊断方法。首先，基于小波包分解与多尺度排列熵，实现对声音样本的特征提取；其次，提出基于ReliefF和二进制粒子群优化算法的2阶特征选择方法，得到最佳特征集合，实现对声音样本的特征选择；最后，基于支持向量机算法对最佳特征集进行训练和测试，完成对转辙机的故障诊断。依托10种常见工况下共计800组声音样本开展实验，结果表明：该方法在反位—定位和定位—反位转换过程中得到的特征点数分别为13和39个，故障诊断准确率分别为99.67%和100%；相比于单一特征选择方法，采用的2阶特征选择方法能够大大降低特征维度，提高故障诊断准确率；相比于k近邻和线性判别分析这2种分类器，支持向量机分类器在转辙机故障诊断中更具优势。     

斜向波作用下斜坡堤平均越浪量的折减效应

总结对比了国内外现有斜向波作用下斜坡堤平均越浪量计算方法，以北非某港口新建斜坡堤为例，计算并与3D物理模型试验结果对比验证。结果表明：波向角在0°～20°,斜向波对平均越浪量的折减效应较不明显，设计可按正向波考虑；波向角大于20°,折减效应逐渐显著，宜考虑折减效应。对于波向角为30°、Accropode^TM作护面的斜坡堤，神经网络法和van Gent公式(组合2)计算结果贴近试验值；Galland、van der Meer和van Gent公式(组合1)结果相近且偏小；国标公式计算结果偏保守；Lykke公式偏冒险，不建议采用。     

牵引力控制对列车乘坐舒适度的影响研究

列车乘坐舒适度本质是多体运动学问题，量化评估需同时获取列车横-纵-垂三个维度的振动信息。因此，在进行列车乘坐舒适性优化研究时通常需要实车实验，这极大的制约了优化迭代效率。为了解决该问题，本文首先使用SIMPACK对列车的轮轨关系、转向架一系二系悬挂、车体以及钩缓装置等进行了建模，并分析了基于列车三维振动信息的乘坐舒适性评价理论下不同速度对舒适度影响。通过对比不同控制策略下的列车动力学情况，并按舒适度理论对其量化，发现优化牵引力加载策略能有效提高舒适度，相比于传统的实车试验，本文提出的多体动力学仿真方法能有效改善舒适度优化成本与效率，通过优化牵引控制来提升乘坐舒适度有着重要意义。