移动荷载作用下横观各向同性饱和地基的动力响应

利用半解析法对移动条形荷载作用下横观各向同性饱和两相弹性介质的动力响应问题进行了研究.由忽略土粒压缩和土体自重的Biot波动方程出发,对荷载进行Fourier级数展开,假设了响应函数的级数形式,利用土体表面边界条件,由待定系数法求解了考虑固液耦合作用的两相介质在移动荷载作用下的土体位移、有效应力及孔压表达式.通过计算,给出了不同土体渗透系数,以及荷载移动速度下横观各向同性对土体位移响应的影响.数值结果表明,横观各向同性对土体位移响应影响较大.     

有机磷农药乙酰甲胺磷的太赫兹光谱研究

为了获得有机磷农药乙酰甲胺磷在远红外波段的光学特性, 采用太赫兹时域光谱技术(THz TDS), 测量了室温下乙酰甲胺磷在0.2~2.2 THz的高分辨率吸收谱和折射率谱. 结果表明,在室温和氮气环境下,特征吸收峰位于1.58和2.10 THz处, 平均折射率为1.45. 同时运用密度泛函理论(DFT)计算了乙酰甲胺磷分子结构及其在太赫兹波段的振动频率, 并根据计算结果对实验数据进行了解析, 计算结果与实验数据吻合较好. 研究结果表明, 实验光谱的特征吸收峰是由分子的集体振动及扭转形成, 不同的吸收峰位对应分子不同的振转模式.     

火电厂语音报警系统中的动态文语转换方法

针对火电厂实时动态语音报警系统的特点,提出了基于动态文语转换技术的火电厂实时动态语音报警系统的实现框架.阐述了实时、动态文语转换子系统的各组成部分,研究了基于基音同步叠加算法(PSOLA）的实时动态文语转换方法,讨论了采用组件对象模型(COM)技术进行包括语音合成数据库、文本预处理、韵律处理和语音波形的生成在内的程序实现的要点.分析测试的结果表明,采用这种方法合成的语音质量高、实时性好,完全可以应用到包括火电厂实时动态语音报警系统在内的其他实时语音处理场合中.     

一种单轮的动态组密钥协商机制

针对动态组密钥协商协议中,轮数大多为2轮,且效率不高的问题,利用ID-based密钥体系下的“免交互两方静态共享秘密”技术,构建了一种单轮信息交互的基于成员认证的组密钥协商协议,并将协议推广到组成员动态变化的情况.它使得密钥协商阶段所需的广播交互消息数目较2轮的协议减少一半,因而通讯效率得以提高.该协议的密钥协商过程是安全的,并且具备“前向”和“后向”安全属性,它能适用于不要求“完美前向安全”的安全组通信应用.     

连续相位调制的定时-频偏联合估计方法

针对连续相位调制信号的同步问题,研究了一种定时-频偏联合估计算法.算法分3步实现：(1）对接收基带信号差分并平方,得到四阶非线性变换值;（2）求其二阶统计量;（3）基于该统计量联合估计定时偏差和载波频偏.通过改变载波频偏值及参与二阶统计量计算的符号数,对定时同步及频偏估计性能进行研究.在加性高斯白噪声信道及Rice慢衰落信道下分别进行仿真.加性高斯白噪声信道仿真表明,算法在载波频偏达到15%符号率条件下仍有出色同步性能,当参与估计的符号数等于64时,定时偏差和频偏均方误差分别达到10－6及10－5以下;低信噪比不影响算法定时恢复性能.Rice慢衰落信道仿真表明,算法具有一定的抗衰落能力,适当改变Rice信道模型参数能提升其性能.算法采用非数据辅助方式及前馈结构,同步捕获快速,实现简单,适合于突发通信.     

一种新的基于多信息测度融合的边缘检测方法

针对高强度噪声图像, 提出了一种新的基于信息测度概念和Dempster Shafer(DS)证据理论的边缘检测算法. 利用邻域一致性、方向性和结构性3种信息测度定量描述边缘特征; 引入检测不确定性, 根据各信息测度响应分布设计基本可信度分配函数, 并利用DS合成规则加以融合; 融合后根据组合决策规则将像素分类成边缘与非边缘. 实验通过检测结果以及Pratt品质因数的分析比较, 表明该算法能够有效地区分边缘点和噪声点. 在低噪声情况下, 检测性能与传统检测方法相近; 而对于高强度噪声图像, 该方法具有较强的噪声免疫力.     

海底热液长期原位探测器流控系统的设计与实现

为了实现深海热液长期原位探测,设计了3套能实现深海热液传感器在线自校正与自维护功能的流控系统.在实验的基础上,针对系统结构、功耗以及流量特性3个主要方面,对3种流控系统进行了比较,最终选择采用二位二通阀配合泵工作的系统作为探测器的流控系统.针对流控系统不能在高压下工作的缺陷,借助于甲基硅油介质,采用压力补偿的方式设计了流控系统的压力补偿装置,并实验验证了在40 MPa的压力下,所设计的流控系统仍能正常工作,证实了该流控系统合理且实用,从而为深海热液长期原位探测的实现提供了技术支撑.     

大规模环境下基于激光雷达的机器人SLAM算法

为解决大规模环境下机器人的同时定位和地图构建(SLAM)问题,提出一种基于Rao Blackwellised粒子滤波器的SLAM算法. 通过选取稳定且易于区别的特征点,发展了一种基于全局约束的数据关联方法,有效地减少了误匹配的概率;采用改进的粒子分布预测函数,提高了粒子滤波器的性能.实验结果表明,该算法具有较低的计算复杂度,精度也比较高,能够有效地解决大规模环境下的机器人SLAM问题.     

基于正交补空间的人脸识别

为了实现人脸识别免于特征提取,提出了一种基于正交补脸(OC-faces)的人脸识别方法.该方法基于空间正交分解理论,对不同类的原始训练样本进行Gram-Schmidt正交化,以正交化后的基张成各个不同的子空间,将测试样本分解为子空间投影及子空间正交补两部分.正交补的范数体现了测试样本到各类子空间的距离,并以此作为分类的依据.在Yale库和AT&T库上的实验结果表明,与主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)两种经典识别手段相比,该方法有更好的识别效果.     

制造/再制造模式下的产品精度建模研究

分析了制造/再制造模式下的产品精度信息特点, 将公差项目分成互参考公差和自参考公差2大类, 以TTRS为理论基础, 在产品模型中增加了公差信息描述; 研究了功能失效与精度散失的关系, 分析了再制造零件精度模型的建立过程, 提出了制造/再制造模式下产品精度建模过程; 采用该建模方法对发动机活塞和汽缸内壁组成的圆柱副进行了实例研究,给出了该圆柱副的产品公差模型, 并将仿真分析获取的圆柱副精度散失信息添加到产品公差模型中,形成制造/再制造模式下的发动机汽缸运动副产品精度模型; 该建模方法能够为产品制造/再制造提供所需的各种信息, 并能方便地在CAX系统中实现.     

高速列车随机激振载荷无砟轨道路基的动应力分布规律

相较于传统的列车-轨道-路基整体耦合三维有限元模型,提出一种优化处理列车荷载的方法,基于多体系统动力学理论建立列车-轨道垂向耦合模型,并通过数值计算得到考虑了轨道随机不平顺条件下的轮轨激振载荷,随后利用二次开发子程序将轮轨载荷导入无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析三维有限元模型,在此基础上研究分析高速移动荷载作用...     

温度与列车荷载作用下高速铁路无砟轨道力学性能研究进展

为深入了解温度及高频列车荷载作用下无砟轨道结构损伤研究进展,概述无砟轨道的主要结构型式及其优缺点,梳理无砟轨道温度场与温度效应的研究现状,重点分析不同温度荷载形式下层间界面损伤发生、发展过程与变化规律;介绍静力作用下路基、桥上无砟轨道的静力特性及疲劳荷载作用下的疲劳损伤演化机制;探讨温度-列车荷载耦合作用下无砟轨道结构力学响应研究现状及其重难点;总结目前研究的局限并进一步展望未来发展趋势。结果表明：具有太阳辐射地域性差异的无砟轨道温度作用模式和取值鲜有研究,设计规范也没有针对性说明,后续应结合历史气象数据准确计算无砟轨道温度作用,绘制不同地域的无砟轨道温度作用取值等温线地图,提高结构温度作用取值和温度计算理论的精度;对温度及列车荷载对无砟轨道结构损伤的研究多集中于整体结构,细部结构损伤演化未深入研究,应对标工程实际,结合轨道细部构件与整体结构、室内加速试验与现场试验、数值分析与试验研究,量化无砟轨道各参数与结构的映射关系;因试验条件限制,现有温度-荷载及力学试验均分段进行,仅从数值模拟角度对无砟轨道开展温度-列车荷载耦合作用下的性能研究,数值结果缺少模型试验的验证,应在单一荷载研究背景下进一步突破温度-列车荷载耦合作用下的多尺度模型试验方法、多场耦合精细化数值分析方法,揭示温度-列车荷载耦合动力学行为和轨道结构失稳机理;循环温度、持续高低温等复杂温度和列车荷载耦合效应鲜有研究,应探明复杂温度-列车荷载耦合作用下无砟轨道损伤演化机制,优化无砟轨道体系设计,完善耦合作用下的轨道结构性能服役评估标准。     

高速铁路双块式无砟轨道车辆荷载动态传递特征

为研究车辆荷载在无砟轨道中的传递特征,建立车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对车辆荷载在无砟轨道主体结构内的动应力和振动加速度传递规律进行研究,并对行车速度、结构尺寸及层间接触状态等影响因素进行分析. 结果表明:车辆荷载的主承载区分布在道床板内,垂向动应力峰值在0.1 m深度之内衰减73%;车辆荷载的主振动区主要分布在道床板内并传递至支承层,垂向加速度峰值在0.1 m深度之内衰减89%;轨道结构动态受力及振动响应均随行车速度的增加而增大;适当减少轨道结构宽度,对其受力和振动特性影响较小. 无砟轨道结构层间插入隔离层,可减小轮轨动力响应及轨道结构动态受力,但结构层间垂向加速度明显增大,插入弹性层,可减小钢轨垂向加速度,但对轮轨动力响应、道床板和支承层动态受力及振动特性影响较小. 所得结论可为无砟轨道设计和优化提供理论参考.     

Analysis theory of spatial vibration of high-speed train and slab track system

The motor and trailer cars of a high-speed train were modeled as a multi-rigid body system with two suspensions. According to structural characteristic of a slab track, a new spatial vibration model of track segment element of the slab track was put forward. The spatial vibration equation set of the high-speed train and slab track system was then established on the basis of the principle of total potential energy with stationary value in elastic system dynamics and the rule of ＂set-in-right-position＂ for formulating system matrices. The equation set was solved by the Wilson-θ direct integration method. The contents mentioned above constitute the analysis theory of spatial vibration of high-speed train and slab track system. The theory was then verified by the high-speed running experiment carried out on the slab track in the Qinghuangdao-Shenyang passenger transport line. The results show that the calculated results agree well with the measured rcsults, such as the calculated lateral and vertical rail displacements are 0.82 mm and 0.9 mm and the measured ones 0.75 mm and 0.93 mm, respectively; the calculated lateral and vertical wheel-rail forces are 8.9 kN and 102.3 kN and the measured ones 8.6 kN and 80.2 kN, respectively. The interpolation method, that is, the lateral finite strip and slab segment element, for slab deformation proposed is of simplification and applicability compared with the traditional plate element method. All of these demonstrate the reliability of the theory proposed.     

轨道刚度变化对高速列车-板式轨道系统振动响应的影响分析

针对板式轨道的结构特点,利用横向有限条与板段单元模拟板式轨道,并考虑轮轨竖向位移衔接条件,基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了高速列车-板式轨道动力学耦合系统的竖向振动矩阵方程.在此基础上,分析了板式轨道的刚度变化对此系统竖向振动响应的影响规律.计算结果表明,合理的轨道刚度将有利于降低此系统的竖向振动响应.并建议CA砂浆刚度合理的取值范围为1 000—1 500 MPa/m,轨下垫层刚度合理的取值范围为60—80 kN/mm.     

高铁弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元算法

针对高铁运行引起的地基振动和塑性变形问题,提出高铁荷载作用下弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元算法。将高铁运行诱发的地基变形视为材料非线性问题,采用改进的摩尔-库伦模型模拟地基土,基于弹性地基2.5维有限元法,将通过弹性理论计算得到的位移作为试探位移,经摩尔-库伦屈服准则判定屈服后,引入切线刚度迭代法、后向欧拉积分算法和一致切线模量算法实现刚度矩阵的更新迭代,从而求解出高铁运行引起的塑性变形。在此基础上,将轨道视为Eular梁,采用修正的多频列车荷载模拟高铁列车运行,并使用黏弹性人工边界处理截断边界,建立高铁弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元验证模型。通过与移动点荷载弹性半空间解析解和地面振动实测结果进行对比,验证本文弹塑性地基2.5维有限元法理论的正确性及模型应用的可靠性,表明该方法可用于高效求解高铁运行引起的地面振动及累积变形问题。     

Effect of cross-wind on spatial vibration responses of train and track system

By taking cross-wind forces acting on trains into consideration, a dynamic analysis method of the cross-wind and high-speed train and slab track system was proposed on the basis of the analysis theory of spatial vibration of high-speed train and slab track system. The corresponding computer program was written by FORTRAN language. The dynamic responses of the high-speed train and slab track under cross-wind action were calculated. Meanwhile, the effects of the cross-wind on the dynamic responses of the system were also analyzed. The results show that the cross-wind has a significant influence on the lateral and vertical displacement responses of the car body, load reduction factor and overturning factor. For example, the maximum lateral displacement responses of the car body of the first trailer with and without cross-wind forces are 32.10 and 1.60 mm, respectively. The maximum vertical displacement responses of the car body of the first trailer with and without cross-wind forces are 6.60 and 3.29 mm, respectively. The maximum wheel load reduction factors of the first trailer with and without cross-wind forces are 0.43 and 0.22, respectively. The maximum overturning factors of the first trailer with and without cross-wind forces are 0.28 and 0.08, respectively. The cross-wind affects the derailment factor and lateral Sperling factor of the moving train to a certain extent. However, the lateral and vertical displacement responses of rails with the cross-wind are almost the same as those without the cross-wind. The method presented and the corresponding computer program can be used to calculate the interaction between trains and track in cross-wind. Foundation item: Project (2007CB714706) supported by the Major State Basic Research and Development Program of China; Project (50678176) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (NCET-07-0866) supported by the New Century Excellent Talents in University     

列车动荷载作用下采空区上地层响应分析

针对处于相对平衡状态的废弃采空区上覆围岩重新“活化”,使裂隙带岩体再压密、地下残留空隙再冒落,导致地表产生二次沉降的问题,通过对采空区上方铁路动荷载作用稳定性综合评价,得出采空区上方围岩、地层的二次沉降问题.通过GTS建立模型分析,得到采空区上方地表的下沉曲线,由此对铁路安全性给予评估.     

高速列车运行下WJ-7型扣件动力分析

采用大型有限元软件分析WJ-7型扣件弹条在列车运行下所引起的铁轨对弹条的冲击,建立详细的扣件系统有限元模型,基于车辆轨道耦合动力学理论下分析WJ-7型扣件弹条在安装过程中的受力,以及列车冲击荷载作用下的受力特性。分析静力与冲击力下的应力大小与位置,在不同冲击力作用下发现弹条的最大应力发生在与铁垫板接触的部位,最大应力为1 853 MPa。10 kN的扣压力下的静力分析,弹条的最大应力同样发生在与铁垫板接触的部位,最大应力为1 765 MPa。弹条与绝缘块接触部位为了实现固定钢轨的作用受到的冲击随着冲击力的增大位移也不断增加,同时两臂向上翘起且变形越来越明显,弹条的弹程随扣压力的增大呈线性增加趋势。随着列车的反复通过,弹条容易在这区域萌生裂纹最终裂纹扩展导致弹条发生疲劳断裂。数值分析结果与现场多处弹条断裂破坏位置吻合,分析结果可为以后弹条的设计、优化、安全提供参考依据。