国家自然科学基金委员会交通与运载工程学科2021年度管理工作综述与未来工作展望

作为国家自然科学基金技术板块的新成员,2021年交通与运载工程学科围绕学科建设中心,以《交通与运载工程科学问题百问》一书的征集与编撰、学科代码和关键词的梳理工作为抓手,通过系列活动厘清学科边界,汇聚人气,提升申报量;以学科树为工具,分领域召开系列研讨与论证会议,完善学科体系建设,促进各运输体系均衡发展;强化需求牵引、问题导向,统筹布局学科重大类项目,推进人才队伍有序健康发展,破除“四唯”倾向,推动科技成果从“书架”走向“货架”,加快新学科的发展。本文具体内容包括:2021年度交通与运载工程学科基金项目的申请、受理、评审和资助情况,学科资助领域、二级代码调整思路及学科边界定义,未来学科工作重点、重点及人才类以上类别项目布局与推动成果转化等学科管理工作计划。未来学科将进一步深化学科调研,利用调研成果统筹学科重点和重大项目布局,促进人才队伍建设,完善科学基金成果贯通机制,积极推动成果转化落地。      

三跨连续刚构桥静力试验分析

本文以乐山市某三跨连续刚构桥为例,对结构的应变、挠度和裂缝等参量进行测试,分析结构的刚度、强度和抗裂性能,评定桥梁实际承载能力,达到为同类桥型设计和施工积累资料数据的目的.     

高架立交桥交汇处病害分析

以重庆嘉陵江滨江路朝天门高架立交桥B、C线交汇处为例,对立交桥3个连续桥跨和1个简支桥跨的桥面、墩间跨空心板、伸缩缝及简支跨支座等的病害进行全面普查,分析桥梁病害产生的原因,为桥梁的加固和整治工作提供了合理依据.     

随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

为实现在全应力强度因子范围合理进行结构安全性分析,提出了概全门槛值和断裂韧度的随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型。考虑了平均应力效应,以给定应力强度因子下裂纹扩展率服从对数正态分布为基础,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,将存活概率和置信度相融合,由线性回归结合极大似然原理确定概率模型的参数。通过对铁道车辆LZ50车轴钢试验数据的分析表明,模型从数学上良好描述了疲劳长裂纹从裂纹启裂到瞬时断裂的整个随机过程,比较Paris、Elber和Forman模型拟合试验数据表明,该模型相关系数最大,拟合效果最好。     

系杆拱桥吊杆更换设计

该文以杭州市叶青兜桥的吊杆更换工程为背景,简要介绍了该桥吊杆更换的设计和施工。     

基于动态BP算法的非线性系统预测控制

以包含滞后环节的非线性系统为对象,提出一种增加动态特性的动态BP（Back Propagation）学习算法。该算法以传统BP算法为基础,在多层感知机网络的第1隐层和输出层分别引入可调节的自适应延迟参数,并通过误差梯度对其进行修正,实现了对滞后系统的建模和延迟时间的辨识。进而将该算法与神经网络自适应控制器相结合,提出了一种基于神经网络模型的预测控制结构。仿真结果证明了方法的有效性。     

基于支持向量机的液压调节器多类故障辨识

针对目前故障诊断中故障数据样本获取及特征提取困难的问题,分析了液压调节器的4种典型故障,建立了基于支持向量机的多类故障分类器,并直接将少量的时间序列信号作为分类器的输入。实验结果表明,在小样本情况下,不必对信号预处理以提取特征,该分类器便可实现液压调节器的多类故障分类,证明该方法是有效、可行的。     

7 500 t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500 t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7 500 t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应.计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳-吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度.     

高分辨方位估计在鱼雷声成像垂直尺度识别中的应用

在鱼雷声成像垂直尺度识别中,根据潜艇垂直方向上目标亮点相距较近的特点,采用高分辨的MUSIC算法,对潜艇垂直方向上的目标亮点进行估计。由于MUSIC算法是一种基于阵列数据协方差矩阵特征分解的高分辨DOA估计方法,通常具有较大的运算量,为增强算法的实时性,本文提出了一种基于正交解调的MUSIC算法。该算法首先对阵列接收到的高频信号进行正交采样,在降低采样率的基础上,再利用MUSIC算法对低频信号进行DOA估计。仿真结果表明,改进的MUSIC算法在有效减小运算量的同时又不降低其性能,具有较好的工程实用价值。     

喷油嘴偶件关键特性参数对燃油系统喷射特性的影响

喷油嘴偶件作为柴油机燃油喷射系统最核心的精密偶件,其性能的优良直接影响到燃油喷射系统的喷射特性,从而影响柴油机的经济性和排放。本文通过对喷油嘴偶件针阀升程、针阀头型参数(三锥和单锥)、针阀运动质量、喷孔参数(喷孔直径和数量)、压力室容积、喷孔内孔口圆角、喷嘴体高压容积等关键参数设计技术的研究,分析了这些关键参数及结构设计对燃油系统泵端压力、压力室压力、喷油持续角、喷雾圆锥角、油粒平均直径等喷射特性的影响,从而给喷油嘴偶件的性能参数设计、结构设计以及燃油喷射系统与其他系统的综合匹配设计和系统主要部件的可靠性分析计算提供理论依据和指导。