基于AIS数据的受限水域船舶领域计算方法

为获取受限水域船舶领域, 提出一种利用海量AIS数据建立模型的方法。选取目标船舶的AIS数据, 将其附近水域网格化, 考虑了船舶尺寸, 计算了他船船体出现在每一个网格中的频数, 提取单船网格频数图, 将同一类型的目标船舶网格频数图叠加, 形成了特定类型船舶的网格频数图。将网格频数图按频数填充颜色, 可清晰地显示船舶领域的形状, 利用断面分析测量船舶领域长度。选用上海港南槽水域的AIS数据对方法进行验证, 统计了60~79、80~99、100~119、120~139、140~159m共5类不同长度船舶的船舶领域。分析结果表明: 由于考虑了船舶尺寸, 5类船舶的领域在长轴方向较船首向存在向左舷偏转的夹角, 角度分别为3.37°、9.46°、17.53°、10.78°、8.13°; 船舶领域长度与船舶长度的比值依次递减, 比值分别为6.00、5.80、5.67、5.43、5.13。可见受限水域内船舶领域形状为不规则椭圆, 且船舶领域长度与船舶长度的比值并非为定值。     

基于频率采样方法的FIR甲板运动补偿器设计

航空母舰甲板垂向运动是舰载机高海况着舰误差的主要因素,为提高舰载机在高海况下的自动着舰精度,自动着舰系统采用甲板运动补偿器根据甲板垂向运动生成补偿指令,以驱动舰载机精确跟踪甲板运动,从而减少着舰误差。常规甲板运动补偿器在补偿频率范围内虽然可以实现预期补偿效果,但在补偿频率范围外存在高增益区域,对甲板运动中的高频分量起放大作用,并且将其混入生成的补偿指令中,会对舰载机飞行安全产生影响。为在有效补偿的同时减少对甲板运动高频分量的放大作用,通过对舰载机自动着舰系统的频率响应按频率进行采样,设计出离散甲板运动补偿器频率响应,采用频率采样法设计数字式有限冲击响应(FIR)甲板运动补偿器。仿真结果表明:所设计的基于频率采样方法的FIR甲板运动补偿器在有效补偿由甲板运动引起的舰载机着舰误差的同时,可有效降低甲板运动高频分量的影响,提高着舰精度。

     

船舶水管路噪声及其控制研究

  目的  充液管路系统的管口辐射噪声是舰船管路噪声控制的重点,具有较高能量的低频线谱噪声更是亟需得到进一步的抑制。  方法  针对充液管路低频线谱噪声问题,设计一套有源消声系统并进行试验验证。该系统由次级声源、控制器、功率放大器和传感器等构成。采用频率追踪算法对线谱频率进行估计,使用谐频自适应控制算法设计控制滤波器。建立泵水循环管路试验系统,开展固定线谱、移动线谱、多线谱噪声有源控制试验,验证有源消声系统的降噪性能。  结果  试验结果表明,该系统可自动跟踪线谱频率,实现移动频率的线谱噪声控制,能够同时控制多根线谱噪声,在管外取得8 dB以上的降噪效果且系统具有较好的鲁棒性。  结论  所得结果可为舰船管路系统低频线谱噪声控制提供可行的方案。     

青藏高原高等级道路路基路面温度变化特征

连续观测了青藏高原多年冻土区道路结构不同层位和天然大地不同深度处温度, 分析了不同层位日均温度的时空变化趋势、实时温度的频率分布特性与不同结构层材料的冻融特性。分析结果表明: 空气、面层、基层、路基和天然大地温度年度变化趋势均呈现明显的热季与冷季之分, 转换时间分别是4月份和9月份; 观测周期年内, 沥青混凝土路面路表日平均温度为-17 ℃~40 ℃, 水泥混凝土路面路表温度为-18 ℃~17 ℃, 沥青混凝土路面下的路基顶面以下0.8 m处温度波动范围为-2.8 ℃~6.3 ℃, 水泥混凝土路面下的路基顶面下0.7 m处温度波动范围为-3.4 ℃~5.4 ℃; 空气、沥青混凝土面层、水泥混凝土面层的温度和温度梯度频率分布均呈现出明显的单峰形态, 且峰值对应的温度或温度梯度与相应的年均值存在偏差; 基层、垫层和路基的温度频率分布均呈现多峰并存的形态, 分别与冷季、热季、冷热季转换期相对应; 分析周期年内沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的路表冻融次数分别为182、178; 沥青混凝土与水泥混凝土冻结融化持续时间频率分布均呈现主峰+多副峰的形态, 主峰对应的持续时间分别为0~2 h和18~20 h。可见, 在多年冻土区, 可优先选择水泥混凝土路面, 以利于冻土的保护, 沥青混凝土与水泥混凝土配合比设计均应验证抗冻融耐久性能。     

两种加载频率下LZ50车轴钢疲劳短裂纹行为对比

在加载频率为180、15Hz条件下, 分别利用高频疲劳试验机和电液伺服疲劳试验机完成了各6根光滑漏斗形圆棒试样的短裂纹复型试验。试验结果表明: 在微观短裂纹(MSC) 阶段, 主导短裂纹的扩展均经历2次显著的减速过程, 在加载频率为180Hz, 扩展率降至最小值时, 裂纹统计平均尺度分别为11.49、106.32μm, 在15Hz下分别为14.14、122.29μm; 考虑试样个体间不可避免地存在微观结构细节差异, 从统计角度出发, 可以认为2次减速完成时的裂纹尺度分别对应铁素体晶粒平均直径14.26μm和富珠光体带状结构间距111.53μm这2种特征尺度; 进入物理短裂纹(PSC) 阶段后, 扩展率随主导短裂纹尺度增加持续上升; 2种加载频率下主导短裂纹扩展率曲线和密度曲线在很大程度上相互重合, 变化趋势一致, 整体来看无显著差异; 在MSC阶段, 低加载频率下的短裂纹扩展率略高于高加载频率下的结果, 但差异并不明显, 最大速率差未超过一个数量级; 加载频率15Hz下短裂纹突破微观组织结构障碍消耗的寿命占总寿命比例较小, 2次降速对应的平均寿命分数分别为0.027和0.525, 而180Hz下对应的寿命分数分别为0.071和0.688;通过统计分析, 对比了7种常用统计分布, 确定了主导短裂纹尺度服从极大值分布, 疲劳寿命分数和有效短裂纹密度服从极小值分布。     

移动线载荷板局部非线性响应的网格重划分数值方法

在船舶建造中,常涉及板的焊接、线加热、局部滚压成型等加工方式。该加工方式中的载荷作用区域相对于板的尺度较窄且具有高度的非线性特征,同时载荷稳定移动。把握加工参数与响应的关系在加工过程中很重要。由于载荷移动导致板局部非线性响应的特性不断随之变化,故其相应的计算非常复杂。常规的数值方法是主要采用的手段,但由于该方法在载荷全局作用区域上需预先将网格细密划分,导致计算效率低下。如果考虑到在该加工方式中载荷作用区域之外的大部分区域处于弱非线性或线弹性状态,在数值模拟中将载荷当前作用区域的单元划分细密,远离载荷作用区域划分得相对较粗疏,同时载荷移动时细密网格随着载荷一起移动,即采用网格重划分数值方法来分析上述问题就能节省大量计算时间。针对该方法,重点探究细密网格尺寸以及网格重划分频度对数值计算的影响及其与计算效率和精度的关系,并以板局部滚压成型加工为例进行数值计算。结果表明,该方法可作为移动载荷作用下板局部非线性响应的一种高效的计算手段。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明：所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

边界条件对吊索索力估算的影响

从Bernoulli—Euler理论出发,推导了吊索在一般边界条件下的自由振动频率方程和索力的解析表达式。分析了边界条件对吊索自振频率的影响,并与有限元结果进行了比较。结果表明,边界条件对吊索索力估算的影响不可忽略。     

集装箱装卸桥吊具卷缆系统防失控改造

针对西门子电控系统集装箱桥吊吊具卷缆子系统在使用过程中发现的缺陷进行改造。通过修改西门子变频器参数,可有效避免桥吊吊具卷缆系统由于通信故障引发的失控,不但节约了成本,而且提高了桥吊可靠性。     

无线调车机车信号和监控系统实际应用中无线通信解决方案研究

在配有无线调车机车信号和监控系统(STP)的铁路车站,如果站场存在高建筑物、山体、多隧道、特长隧道等特殊情况,会使车地无线通信出现信号弱或者无信号现象。针对这些特殊站场情况,给出几种无线通信解决方案,并在实际工程项目中有效地解决信号弱或者无信号问题。