变体飞艇太阳能电池阵列工作特性的影响因素

太阳能电池阵列是近空间变体飞艇的主要能源系统,决定着飞艇的性能。根据变体飞艇的特性,针对变体太阳能飞艇,建立巡航状态下的太阳能电池阵列的几何模型和太阳辐射模型。利用模型,根据太阳辐射和飞艇飞行高度的变化,计算太阳辐射强度和太阳能电池阵列接收功率,绘制太阳能电池阵列接受的有效辐射强度云图。结果表明:正午功效是早晚的3～4倍;当太阳高度较低时,飞艇偏航角对阵列所接受的有效强度分布和功率有一定影响;季节对阵列有效强度分布和正午功率有较大影响;纬度位置影响飞艇功率变化和所产生的总能量;电池布置在艇体顶部获取更多能量。     

接地棒辅助钻机振动特性分析EI北大核心CSCD

为分析接地棒辅助钻机工作过程中的振动并对其改进。建立接地棒辅助钻机的仿真模型,进行参数设置,对接地棒辅助钻机进行整机模态分析,得到整机的固有频率及振型,使用有限元分析法对接地棒辅助钻机进行瞬态动力学分析,得到不同电机转速、不同载荷下机器的振动加速度与频谱。通过整机动态信号测试,得出各个测点的振动加速度与频谱。仿真结果与试验结果对比,吻合度较高。仿真与试验结果表明电机转速对接地棒辅助钻机振动特性影响较大,载荷对其影响较小。对接地棒辅助钻机进行减振优化,对比优化前后的接地棒辅助钻机的振动加速度幅值与应力应变,结果表明,该优化方案对机器的减振是有效的,提高了接地棒辅助钻机工作的稳定性与使用寿命。     

调频式钢轨阻尼器对曲线轨道动力特性影响研究EI北大核心CSCD

建立垂向安装有具有两阶自振频率的调频式钢轨阻尼器(Tuned Rail Damper,TRD)的曲线轨道频域解析模型。将此曲线轨道视为离散支承的无限周期结构,引入周期无限结构理论,结合频域模态叠加法,通过求解轨道某“基本元”内一点的动力响应,进而得到安装有TRD的曲线轨道上任意位置处的动力响应。对安装TRD的曲线轨道动力特性进行计算分析可知:TRD能够显著降低曲线轨道在TRD自振频率附近频段内的振动响应并有效抑制曲线轨道的pinned‑pinned共振;安装TRD后,曲线轨道钢轨振动衰减率明显增大;TRD对不同半径曲线轨道的动力响应均具有一定的抑制作用;移动谐振荷载作用下,当荷载激振频率大于轨道自振频率时,安装TRD的曲线轨道时域振动响应被不同程度地抑制,当荷载激振频率与TRD自振频率一致时,轨道的振动响应显著降低。     

基于MC-XGBoost模型的航空发动机振动特性预测EI北大核心CSCD

为探索航空发动机高压转子组件的装配参数对整机振动响应的影响,通过不平衡响应振动方程描述了装配阶段几何偏差和不平衡偏差与振型的机理关系,提出一种基于最大相关性(maximum correlation,MC)系数与极端梯度提升(XGBoost)的改进模型,MC-XGBoost预测模型。通过MC系数筛选影响振动性能的关键参数,即最相关的几何/不平衡装配参数;代入XGBoost模型进行振动特性预测。利用试验数据对预测模型进行验证,结果表明所提出的MC-XGBoost预测模型相比于RF、GBDT算法模型,具有更高的预测精度,能够为航空发动机面向装配质量的振动特性评估提供一种有效的评价方法。     

船舶舱室空气噪声激励引起水下辐射噪声传递特性试验研究EI北大核心CSCD

实船试验研究了舱室空气噪声激励引起水下辐射噪声传递特性。采用模拟声源激励方式,建立舱室空气噪声激励引起水下辐射噪声实船试验方法。利用单输入/输出模型与传递函数,建立空气噪声至水下辐射噪声传递特性分析方法。通过实船声源激励试验,获取了空气噪声、水下辐射噪声及空气噪声至水下辐射噪声传递函数,分析给出空气噪声激励引起水下辐射噪声特征规律与传递特性,验证了实船传递特性试验与分析方法的可行性及有效性。研究结果表明,舱室空气噪声与水下辐射噪声呈线性关系,其传递关系表现为与频率相关的线性系统特征,50 Hz^5 kHz频段空气噪声至水下辐射噪声传递函数总体变化趋势呈现先增大后减小的特征规律。     

聚合物光伏电池结构调控的研究进展EI北大核心CSCD

聚合物太阳能电池作为一种新型的清洁能源,因其具有质轻、柔性、可穿戴、与环境兼容等突出优势而备受各国政府、企业和科研人员的重视。经过三十多年的发展,聚合物太阳能电池的能量转换效率已经突破10%,体现出良好的应用前景。聚合物光伏电池效率的提高不仅归功于对器件光物理过程的认识,还取决于高性能给、受体材料的合成和器件结构的调控优化。为了梳理近年来聚合物光伏电池所取得的研究进展,文中将从聚合物光伏器件的结构出发,综述活性层形貌调控、界面修饰以及器件构型等方面的研究进展。最后对聚合物光伏器件的发展趋势进行了展望。     

摊铺机振捣机构多重相位对动力学特性影响EI北大核心CSCD

路面摊铺的初步压实主要依靠摊铺机的振捣机构来完成,机构内的相位关系对整个振捣器的动力学特性有重大影响。针对某款摊铺机,基于刚体的假设建立了振捣机构横截面上两个自由度的动力学模型,并根据研究机型的参数仿真计算了不同主副振捣相位差、基础段相位差、加长段相位差与振捣机构总成惯性力的规律,分析了这三种相位差对振捣机构产生整体能量的影响,优化了相位参数的选择;并提出薄膜压力传感器测量熨平板对地压力的方法,进一步通过熨平板对地压力横向分布特性,实验验证相位优化的可行性。结果表明,主副振捣相位差为90°、加长段相位差为180°时,振捣机构输入熨平板箱体的总能量最小,熨平板对地压力横向分布具有更好地均匀性。研究相位差与动力学特性关系,在设计振捣机构方面具有参考价值。     

同步器同步过程对变速器动力学特性的影响分析EI北大核心CSCD

为了改善某载货汽车变速器换挡同步阶段的换挡质量及该变速器的动力学特性,综合考虑了加载状态变速器中各零部件引起的系统叠加变形。基于多体动力学理论,建立了该变速器动力学分析模型;在此基础上量化计算了影响变速器动力学特性的相关参数,并提出了改善变速器动力学特性的措施及方法。研究结果表明,变速器的换挡质量及动力学特性得到明显改善,为改善变速器动力学特性提供了借鉴。     

旋转圆柱气动特性的雷诺数效应研究EI北大核心CSCD

流体流过旋转圆柱形成的不对称流场会在圆柱上产生侧向流致力(升力),这种流致力在航海和风能利用方面有很广的应用前景,旋转圆柱气动力特性的研究对这些应用有重要的意义。通过测量旋转圆柱体在不同转速和风速下的气动力和尾流场,讨论了不同雷诺数范围旋转圆柱的气动特性。结果表明雷诺数是影响旋转圆柱气动力的重要因素:亚临界区旋转圆柱的侧向力主要体现为马格努斯效应,升力指向切向速度与风速相同一侧,随着转速比的增大而增大;在临界区,圆柱的转动会诱发流体在切向速度与风速相反一侧形成再附现象,形成指向该侧的升力,随着转速的提高,升力不会发生明显变化。此外,雷诺数效应会受到转速的影响:随着转速提高,发生阻力损失的雷诺数会变小,出现再附现象的雷诺数范围变大。     

栓接结合部迟滞非线性等效线性化方法EI北大核心CSCD

由于栓接结合部强的非线性特性,要建立和求解这类非线性模型以及实现与其他模型的耦合极为困难。为体现栓接结合部等效非线性特性和便于工程应用,首先将结合面简化为光滑刚性平面与粗糙表面的接触问题,建立单个微凸体力-位移本构关系;然后根据Masing准则和切向力模型,建立栓接结合部在单个循环周期下的恢复力模型,并假设在稳态激励和振动幅值很小的情况下,利用平均法建立栓接结合部等效线性化的刚度与阻尼模型。为验证所建栓接结合部恢复力模型和等效线性化模型的正确性,分别搭建恢复力实验平台和模态测试实验平台,并利用有限元法将栓接结合部等效线性化模型与有限元模型耦合,建立考虑栓接结合部特性的整体结构动力学模型,最终通过两组实验验证两类模型的正确性。     

斜盘式轴向柱塞泵壳体动态特性分析EI北大核心CSCD

基于斜盘式轴向柱塞泵的几何参数、运动学参数和液压参数建立泵转子的动态平衡方程。求解动态平衡方程,并从泵转子和壳体之间的三大载荷传递路径入手,逐一确定滑靴、轴承和配流盘等运动部件对壳体的动态载荷。用运动部件对壳体的动态载荷等效它们之间的相互作用,从而实现壳体结构与运动部件的单向解耦。建立柱塞泵壳体有限元模型,采用试验模态分析验证模型的正确性。在壳体结构上施加不同工况下的动态载荷,计算壳体结构的动态响应,并用试验数据验证,进一步地,基于振动烈度评估壳体结构的振动大小。斜盘式轴向柱塞泵壳体动态特性分析为面向减振降噪的壳体结构优化设计奠定基础。     

叶片挤出机熔体压力响应及挤出特性EI北大核心CSCD

利用自行研制的叶片挤出机实验研究了工艺参数对熔体压力及挤出产量的影响,分析了叶片挤出机的挤出特性、成型加工过程中熔体压力的动态特性及响应。结果表明,在叶片挤出机中熔体压力随时间周期性脉动变化,实现了脉动压力诱导的挤出成型过程;熔体压力的脉动频率为转子轴角频率的4倍;脉动幅值随转子轴转速的增加而增加,沿挤出方向逐渐减小,口模压力对脉动幅值的影响较小。与常规单螺杆挤出机相比,叶片挤出机具有正位移输送特性,口模压力、物料特性等对产量的影响小,设备挤出特性"硬"。     

振速轴向不一致下矢量传感器阵列方位估计方法EI北大核心CSCD

针对振速轴向不一致时矢量传感器阵列的方位估计精度不高问题,提出了一种两步加权交替迭代自适应方法(two-step weighted alternating iterative approach,TWAIA)。在矢量传感器阵列稀疏信号模型中引入轴向角度偏差参数,并把重构的干扰加噪声协方差矩阵作为加权项,基于加权协方差矩阵拟合和加权最小二乘分别构建了关于稀疏信号功率和轴向偏差矩阵的代价函数。首先固定轴向偏差矩阵,采用正则化加权稀疏协方差矩阵拟合方法估计稀疏信号功率;然后固定稀疏信号功率,采用正则化加权最小二乘估计轴向偏差矩阵,并根据轴向偏差在矩阵中的分布特性,重构期望的轴向偏差矩阵,以此交替的方式迭代更新稀疏信号功率和轴向偏差矩阵,直到被估计的稀疏信号功率相较于前一次的迭代值不再变化为止。最终通过对估计的稀疏信号功率谱峰搜索即可实现声源的波达方向估计。仿真结果表明,相较于现有方位估计方法,提出的TWAIA提高了振速轴向不一致时矢量传感器阵列的方位估计精度。     

基于空间特性的台风风灾害评估EI北大核心CSCD

针对仅考虑强度相关单因素的风灾害评估方法不能准确表征台风风灾害程度问题,该文依据三种不同沿海基础设施抗风等级对应的风灾害指标因子公式,通过开展基于面积积分风灾害评估方法研究台风空间特性对灾害评估的重要性。网格分辨率影响风灾害评估指标因子,分辨率越高,该指标因子越高;海表温度也是风灾害评估指标因子的影响因素,海表温度越高,该指标因子越高;且分辨率约为200 m甚至500 m时可准确表征台风风灾害。研究表明:基于面积积分风灾害评估方法相较传统单因素评估方法能够更准确表征台风风灾害程度;但外围小风速对风灾害评估影响较大,SST-27、SST-28和SST-29风灾害程度最高约为65%,SST-26最高约为90%。因此,针对风速小但尺寸大和风速大但尺寸小台风风灾害评估问题,引用切入风速概念后,小风速对风灾害评估影响显著降低,SST-27、SST-28和SST-29风灾害程度最高约为13%,SST-26最高约为3%,解决了小风速区间占比过大但对结构损伤无作用问题。     

沥青路面高密实振捣压实传递特性研究EI北大核心CSCD

为了提高沥青路面的摊铺密实度,需要研究摊铺机振捣机构对混合料的压实传递特性。针对振捣装置与材料组成的动力学压实系统,考虑摊铺下承层材料特性建立了振捣机构-沥青混合料相互作用动力学模型,提出压实传递力和压实传递率的理论计算方法。将振捣压实过程中的压实传递力作为振捣机构压实能力参数、压实传递率作为振捣压实效率参数,研究振捣频率、沥青混合料特性和下承层刚度对振捣压实传递特性的影响规律,得到了沥青路面高密实摊铺的振捣工作参数范围。基于振捣压实传递特性参数,探讨振捣压实传递力和压实传递系数与密实度之间关系,并进行仿真分析和试验研究。研究结果表明:振捣频率为最大振捣频率的10%(4 Hz左右),密实度出现第一个峰值点87%,之后密实度逐渐减小,在振捣频率百分比为45%(15 Hz左右)时,到达密实度低谷段84%后又逐渐增大,振捣频率百分比为65%(22 Hz左右)达到密实度第二个峰值点88%,密实度和振捣压实传递力理论计算结果之间存在对应关系。在小于振捣频率22 Hz的范围内,振捣压实传递力可以作为摊铺密实度变化的特征参数。研究结果可为摊铺机实现对铺层混合料的高效压实提供依据。     

液压防后倾装置特性建模及起重机防后倾研究EI北大核心CSCD

为求解起重机突然卸载冲击液压防后倾装置的动态响应问题,提出一种液压防后倾装置特性建模方法。将液压防后倾装置简化为变阻尼缓冲模型,对模型的管路特性和插装阀特性分别进行理论分析,建立描述液压防后倾装置缓冲特性的一般方法。通过系列特性试验,分离缓冲力中的阻尼力分量,辨识出描述液压防后倾装置阻尼特性的参数。将液压防后倾装置模型作为随速度变化的虚拟力集成入起重机刚柔耦合模型中,构成起重机虚拟样机模型。通过起重机卸载冲击仿真,获得描述卸载载荷和阻尼力关系的仿真曲线,通过起重机防后倾试验,验证了仿真模型的准确性。这一试验建模方法为准确求解一类弹性结构与液压缓冲系统之间的复杂动力学响应提供参考。     

间隙铰链对平面机构碰撞动力学特性影响分析EI北大核心CSCD

为了研究间隙铰链对机构动态性能的影响,建立了一种含轴向尺寸的线接触碰撞铰模型,在此基础上提出一种改进的非线性法向碰撞力模型和修正的切向库伦摩擦力模型,以平面含间隙铰链曲柄滑块机构为研究对象,通过不同间隙值下的滑块加速度、间隙铰链处接触力、加速度频谱以及速度-加速度相图分析,研究了间隙值对机构碰撞动力学特性的影响规律。研究结果表明:间隙会导致机构动态性能出现明显的振荡现象,且随着间隙值的增大,振荡加剧、振荡幅值上升,但振荡频率降低;同时,在间隙铰链的影响下,机构动态特性呈现出非线性现象,且间隙越大,非线性现象越明显。     

裂纹面动摩擦作用对脆性材料动力破坏的影响EI北大核心CSCD

基于岩石类材料的I型裂纹模型,提出了一种考虑裂纹密度、裂纹相互作用以及裂纹面动摩擦作用的脆性材料动力模型。以正方形阵列分布的裂纹为例,定量分析了不同裂纹密度及不同摩擦行为对试件的裂纹扩展过程、试件受力和破坏的影响。数值计算结果表明:随着裂纹密度增大,裂纹间的相互作用增强,试件破坏时的加载应力降低,惯性效应引起试件轴向附加应力增大。裂纹面的滑动会降低裂纹面的动摩擦系数,促进裂纹发展,并降低试件的强度。相对于常数摩擦系数,考虑速度及状态依赖型摩擦模型对裂纹面的滑动过程更为合理。动强度因子对比结果显示出试件明显的应变率效应和尺寸效应。     

高速球轴承冠形保持架振动特性研究EI北大核心CSCD

冠形保持架重心位置直接影响高速深沟球轴承保持架动态性能,进而影响轴承高速工作性能和使用寿命。针对一种新型深沟球轴承修形冠形保持架,给出了冠形保持架修形半径与其重心位置的关系式,结合滚动轴承动力学理论,建立了深沟球轴承非线性动力学微分方程组,采用预估-矫正变步长积分法对轴承非线性动力学微分方程组进行求解,在此基础上,对冠形保持架修形半径与保持架振动特性的关系进行了分析。研究结果表明:冠形保持架修形半径能改变保持架重心与保持架兜孔中心面距离,降低保持架运转过程的附加力矩,有效降低保持架的振动;过大或过小的修形半径不利于减弱保持架的振动,当高速球轴承保持架修形半径为8.3 mm时,保持架加速度级达到最小,此时保持架振动最低;随着轴承使用条件改变,保持架振动加速度级随径向载荷增加呈现先增大后减小趋势;此外,保持架振动加速度级随轴承转速增加而增大,在轴承运行速度不变的情况下,考虑选取合适的保持架修形半径达到减弱保持架振动的效果;当轴向载荷与轴承额定动载荷比值在0.6%~0.8%时,保持架振动结果较小且轴承寿命较高。     

质心径向可变球形机器人多运动模式的运动特性对比研究EI北大核心CSCD

质心的径向变化使球形机器人具备重摆驱动与倒立摆驱动2种驱动模式,同时质心径向移动使运动状态呈现不同特点。将质心径向变化功能与非结构化环境中的任务需求相融合,对球形机器人实用性提升有重要意义。通过开展球形机器人在不同驱动模式、不同运动速度以及不同坡度情况下的运动实验分析,根据实验结果,基于控制系统的收敛速度、超调量、稳定性与响应速度4项控制性能指标、爬坡能力与转向能力2项运动能力指标以及能耗指标,分析总结了倒立摆驱动模式对球形机器人控制性能、运动能力以及能耗水平3类型运动特性产生的影响规律,同时构建了运动特性需求与质心径向位置的关联模型,为面向不同任务需求时质心径向可变球形机器人驱动模式与质心位置的选择提供依据。