基于双端电气量的高速铁路故障测距方法研究

在牵引网分段供电技术基础上,提出基于双端电气量的高速铁路牵引网故障测距方法。采用广义对称分量法,通过建立牵引网复合序网模型,分析短路阻抗特性,绘制出AT牵引网测量阻抗特性曲线,给出故障测距算法与实现流程。仿真结果表明,与既有方案相比,该测距方法有效且测距精度高,为现有高速铁路牵引网故障测距提供了新途径。     

考虑缩径影响的橡胶衬套寿命仿真研究

为解决某车型前悬架下摆臂后衬套在路试中出现开裂的问题,提出一种考虑缩径工艺影响的寿命仿真方法。首先,通过仿真分析获得缩径后衬套的静刚度,结合多目标优化,得到可准确描述衬套力-位移特性的超弹性本构参数;然后,在考虑缩径预应变的基础上,采用裂纹扩展法预测衬套寿命,危险位置损伤达到2.01,并复现了路试开裂问题;最后,通过结构优化设计,将危险位置损伤降低至0.943。路试验证结果表明,优化后衬套的疲劳寿命得到有效提升,证明了所提出方案的有效性。     

基于比拟杆法的多室箱梁竖弯段剪力滞效应计算及分析

为了分析梁轴线为竖向曲线的多室箱梁在桥墩处的剪力滞效应,基于比拟杆理论,通过用支座反力等效代替桥墩约束,求得了顶板沿桥轴线的轴力、剪力方程,算出了各加劲肋、腹板处加劲杆的换算面积,然后根据剪切变形协调方程,建立了考虑加劲肋影响的剪力滞微分方程组.将所建方程组的计算结果与采用ANSYS APDL软件建立的板壳有限元模型计算结果进行对比后发现:采用所建方程可避免求解2阶微分方程组的困难,易于使用,且能反映局部竖弯梁段的剪力滞效应变化情况,但计算精度随着叠加并积分的剪力流增加而降低;对于靠近计算起始端截面的加劲杆而言,比拟杆法计算应力与模型计算应力差值在10％左右;竖弯梁顶板最大应力处的剪力滞系数为1.4,大于直梁在该处的剪力滞系数1.2,直梁在该处的轴向应力与竖弯梁相比减小了 5.9 MPa,可以认为存在竖弯的箱型梁对剪力滞的影响是不利的.     

不同施工方式对既有地铁隧道的影响分析

以深圳机场九道的道路及管线施工上跨地铁隧道为背景,分别采用放坡开挖和顶管施工方式,通过MIDAS软件建立了2种施工方式的二维和三维模型,分别统计了各种情况下地铁隧道的横向、纵向位移,对不同施工方式进行评估分析,为后续施工提供了一定的指导意义.     

能量受限无人机与移动舰船通信中的轨迹优化

[目的]无人机（UAV）可以为舰船提供目标区域详细图像并进行目标识别。在无人机与移动舰船通信过程中,为实现无人机数据的快速采集和卸载,以最小化通信任务时间为目标,在多约束条件下提出一种基于hp自适应伪谱法的无人机三维轨迹优化方法。[方法]首先对三维空间下的固定翼无人机进行动力学建模,将其通信的轨迹优化问题描述为受状态约束的最优控制问题。然后基于舰船运动模型,结合移动目标存在定位误差建立信道模型,并考虑无人机能量受限,在原问题基础上增添通信约束和能量约束,提出一种基于hp自适应Radau伪谱法的轨迹优化方法,将原问题转化为有限维非线性规划问题进而求解。分别在5种约束场景下采用所提方法进行仿真分析,并与p伪谱法结果进行对比。[结果]仿真结果表明,在给定定位误差时,无人机与舰船仍能在各类约束下以较短时间完成通信。[结论]研究成果为海上通信系统提供了有效的解决方案,对无人机与舰船通信中的轨迹优化问题具有参考价值。     

基于频域高阶Rankine源法的有航速船舶斜浪中六自由度运动数值计算研究

针对船舶斜浪航行时的六自由度运动预报,本文在频域势流理论框架下,采用高阶Rankine源法求解考虑定常绕流影响的绕辐射问题,建立多自由度耦合运动计算模型。为计及流体粘性对横摇运动的影响,基于计算流体力学理论对船舶自由横摇衰减运动进行模拟,经能量法处理求取横摇阻尼系数,并将其引入频域运动方程。在此基础上,自主开发船舶在规则波中斜浪航行时运动响应的数值计算程序。为验证方法和程序的可靠性,对S175集装箱船在遭遇浪向为150°时的垂荡、横摇和纵摇运动进行模拟,通过与基于移动脉动源的数值方法及试验结果的对比发现,本文方法计算稳定,且由于考虑了定常绕流的耦合影响,在共振频率附近的预报值与试验更为接近。进一步对不同浪向下S175以及肥大的S-Cb84散货船的六自由度运动进行数值计算与分析,结果显示数值解与试验值吻合良好。本文方法对于不同浪向和船型均有着广泛的适用性。     

断层与平行隧道空间位置关系对涌水量的影响研究

作为渗流影响边界,断层是制约富水断层区隧道设计及施工的重要影响因素,研究断层对隧道涌水的影响具有重要的理论意义和工程应用价值。为分析断层与隧道空间位置关系对隧道涌水量的影响,将断层视为定水头边界,利用反映法将有界含水层用映射原理转化为无界问题,构建含断层的深埋平行隧道涌水简化计算模型。利用地下水力学理论、达西定律及线性叠加原理推导涌水量及结构承担的渗水压力计算式。忽略断层及平行隧道的干扰,初步验证本文构建模型的合理性及公式推导的正确性。基于理论公式对相关特征参数进行敏感性分析,揭示断层对隧道涌水的影响机理,探讨平行隧道及断层对涌水的影响特征。通过在建鸿图特长隧道检验涌水简化计算模型的适用性及有效性。研究结果表明：断层倾角竖直时,平行隧道与断层的垂直距离最大,渗流稳定时平行隧道涌水量最小;平行隧道水平距离对隧道涌水影响较为复杂,应综合考虑平行隧道与断层的相互干扰;平行隧道涌水量理论值与实测值差异分别为6.8%及10.5%,误差在可接受范围内。研究成果可为富水断层区隧道涌水量的计算及结构设计提供理论参考。     

不同施工阶段的锚跨索力计算模型研究

为精确计算并控制锚跨索力,针对锚梁式锚跨结构,首先,根据解析法分别建立张拉状态下和架设完成状态下的索力简化计算模型,得到不同受力状态下的频率-索力关系式,并实测桥梁索股索力,验证计算公式的有效性;其次,分析后续索股架设对已架设索股的索力影响,提出基于弦振法测量索力的修正公式,并分别推导考虑抗弯刚度和忽略抗弯刚度的索股长度计算公式;最后,在锚跨索股架设完成后,分析各施工阶段对索力的影响,明确散索鞍转动基本不影响索力计算结果。     

基于云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析

模糊FMECA法通过对水库大坝隐患出现的频率、影响程度进行评价,并通过赋予权重及模糊综合评判对大坝进行风险评估,具有一定的科学性及实用性,但仍存在无法体现大坝隐患因子的随机性及无法准确反应专家主观偏好关系的缺陷。基于此,提出了云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析方法,将模糊FMECA法中的评判矩阵、权重矩阵、对应的评语集进行逆向计算,得出了云模型数字特征值,通过模糊评判得到水库大坝风险评判结果的云模型;根据约束条件确定相应评语集的云模型的数字特征值,将大坝风险评判结果的云模型及各评语集云模型通过MATLAB仿真化,以此实现对水库大坝的安全性评价;将该方法运用到云南省某大坝中,得到了该大坝的内部安全评估等级为A,与现场专家组评判结果一致。证明了基于云模型-模糊FMECA法的水库大坝安全性分析具有一定的可行性及科学性。     

基于响应面法和ARO算法的桥梁有限元模型修正

针对桥梁结构模型修正过程中计算量大、全局寻优难等问题,提出一种基于响应面法和人工兔优化算法（artificial rabbits optimization,ARO）的桥梁有限元模型修正方法。该方法通过F检验法明确对结构响应影响显著的参数并建立响应面模型作为桥梁有限元模型的代理模型进行迭代计算,然后通过静动力联合修正法基于特征响应的响应面模型计算值和试验值构建目标函数,并通过人工兔优化算法对目标函数进行迭代计算进而获得精确的有限元模型参数。采用该方法对变截面连续刚构黄河特大桥有限元模型进行修正,结果显示：基于显著性分析结果建立的桥梁响应面模型相关系数大于0.98,且平均绝对误差低于0.05;模型修正后主梁关键截面竖向位移最大相对误差由32.97%降至5.72%,平均相对误差由20.67%降至3.61%,桥梁前3阶竖向自振频率平均相对误差仅为0.18%。可见,采用所提方法修正的模型能用于评价桥梁结构实际受力性能。