工业级AM3354的应变采集系统设计

在桥梁安全监测中常用微应变来衡量形变大小,利用安装在桥梁下面的应变传感器测量车辆经过桥面引起的桥梁应变.采用基于Cortex-A8内核的AM3354工业级CPU,搭载Linux操作系统,设计了一款具有12位A/D转换精度、200倍放大倍数的应变实时采集系统.通过等效应变装置来标定系统的可靠性,并模拟实际场景.通过测试,验证了系统的可靠性.     

基于分块的二维视觉测量系统标定

为了满足高速动态拉伸试验机的的应变测量系统对于高精度的要求,研究了一种基于计算机视觉测量系统的标定技术。应用二次多项式曲面拟合技术,采用了一种基于分块的摄像机模型参数标定方法,不仅能够对摄像机的镜头的畸变进行校正,并且能够获得较高的测量精度。通过对试件的拉伸试验表明:采用基于分块的摄像机模型参数标定方法能取得较高的图像测量精度。     

旋转叶片鸟撞动态应变测量系统设计

为了解决旋转叶片鸟撞时动态应变测量困难的问题,提出一种基于在线检测和高速暂存的测量方法。通过实时在线检测,将鸟撞发生时全过程的应变量采集并高速存储在非易失性存储器中。重点设计多通道动态应变测量系统,包括检测存储单元和地面辅助装置,满足精度、速率要求,实现在线检测、高速存储和无线数据传输等功能。试验表明,系统具有较高的测量精度,能实时检测到鸟撞发生,最快以6通道200 kHz的速率采集和存储,并利用无线数据传输,满足旋转叶片鸟撞动态应变测量要求。     

基于光纤光栅传感技术的装配式梁桥重载车识别技术

依托浙江象山县的象西线和沿海南线上的16 座桥的基于光纤光栅传感技术的一体化实时监测系统,在不增 加桥头称重系统等额外投资的前提下实现了对通行的重载车及其重量的识别。利用光纤光栅应变传感器采集到的高速应变 数据,通过分析能够识别重载车辆的车重及其时间、空间分布,有助于对重载车辆经过下桥梁的运行状况进行监测及评估,重 车统计记录数据也有助于制定相关桥梁养护管理措施。     

软测量技术在泵车臂架结构健康监测中的应用

利用混凝土泵车臂架应变信号计算其疲劳累积损伤的健康监测方案,由于应变片的使用寿命较短且不可靠,通过应变片直接测量泵车臂架应变信号不能适用于泵车臂架结构长期健康监测。采用软测量技术,基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）建立软测量模型来间接获得泵车臂架应变信号。分析泵车臂架应变信号的特点,进而选择辅助变量。为了提高模型精度,对应变信号进行解耦,分别建立静态应变和动态应变的软测量模型进而得出总应变,利用遗传算法对模型参数进行了优化,与总体建模结果进行了比较。仿真分析结果表明,软测量技术为泵车臂架结构健康监测的工程实现提供了一种可行的方法,并且分别建立静态应变和动态应变的软测量模型比总体建模精度更高。     

基于改进TPDS长阵列的车辆超偏载检测研究

由于车辆超偏载检测过程中,受天气、路况等因素以及车辆行驶状态影响,导致信号组成的阵列过短,利用传统的TPDS(Trackside Performance Detection System,TPDS)车辆超偏载检测精度较低、耗时较长。提出基于改进TPDS长阵列的车辆超偏载检测研究。通过车辆运行品质轨边动态监测系统,利用测距传感器与数据采集仪将力学信号转换成电压信号,将输出信号并将其组合为长阵列输入到系统的测距传感器中;采用EDM算法对长阵列中的噪声点实施消除处理;将4个测距传感器安置到货运车辆底部,采用货运车辆动态称重方法,计算车辆上各弹簧组承载力的总和,并结合车辆有用信号,对车辆的载重情况展开测量,实现对车辆的超偏载检测。实验结果表明,利用长阵列改进TPDS系统后,测试具有较高的测量精度、检测效率以及检测稳定性。     

曲线梁桥在车辆载荷下的动力响应研究

近年来随着我国公路交通的快速发展,曲线梁桥被大量工程采用.车辆过桥时的曲线桥振动涉及车辆三向载荷和桥梁弯扭耦合振动,有必要对其进行精确建模并深入研究.本文以某五跨连续曲线箱梁桥为背景,采用ABAQUS有限元软件建立该桥梁的模型,并利用Adams建立了三轴重型汽车整车模型,计算得到了不同工况下的轮胎力.通过编写基于Fortran语言的DLOAD和UTRACLOAD荷载子程序,将六个轮胎载荷作用于曲线桥上,分别进行了不同曲率半径、车速、载重和路面不平顺等条件下的曲线梁桥振动响应计算.研究表明:随着曲率半径的增加,桥梁跨中位移呈现略微下降的趋势;车辆行驶速度对跨中的横向位移及支座的支反力有较大影响;路面不平度等级越高,桥梁竖向挠度及弯矩的冲击效应越大.     

高速履带车辆主动轮动态应力仿真分析研究

为研究高速履带车辆主动轮的动态应力强度优化问题,由于车辆在运动中承受交变载荷,主动轮受力较强.为改进结构强度,提出建立履带车辆多体动力学模型和车“履带板一主动轮”的单齿、多齿啮合模型以及刚柔耦合,对务工况设定进行了动态应力仿真.结果表明,履带车辆主动轮齿圈齿根处以及固定螺栓孔壁应力较大且在轮齿边缘部位存在应力集中.通过仿真,结果证明轮齿的受力不会对轮齿的应力产生影响,可为高速履带车辆行驶系统的结构设计及优化提供依据.     

基于WOSA-BP的车辆动态称重算法研究

测量精度一直是影响车辆动态称重系统有效可靠性的主要因素。针对车辆动态称重系统测量精度较低这个问题,提出了一种基于鲸鱼优化(Whale Optimization Algorithm, WOA)算法和模拟退火(Simulated Annealing, SA)算法混合优化的BP神经网络(Back Propagation Neural Network)动态称重模型。首先,简单介绍了动态称重系统的结构和原理。然后,通过小波变换对动态称重系统的采样信号进行过滤重构处理,经过计算得到的动态车重、车速和轴数作为BP神经网络模型的输入参数。其次,建立了一个由WOSA算法优化的BP神经网络来预测实际车辆总重和轴重。最后,比较了WOSA算法优化的BP神经网络模型的预测能力并得出结论。仿真结果表明,WOSA-BP车辆动态称重模型收敛速度快,精度高,最大总重的相对误差为0.58%,最大轴重相对误差为6.73%。     

改进的桥梁三维重构及裂缝检测系统

针对桥梁病害检测问题, 尤其是损害程度较高的裂缝检测, 结合已有的桥梁检测系统, 本文提出一种改进的桥梁检测系统, 改进后的系统硬件是大疆M210-RTK无人机, 软件由图像数据获取模块、裂缝检测模块、3D模型构建模块构成. 其中, 裂缝检测模块增加了裂缝长宽计算功能, 对裂缝分段迭代后进行曲线拟合求取长度, 骨架法计算宽度. 在实验中设置无人机的飞行轨迹、扫描间距, 拍摄距离以及对待检测桥梁桥墩分区域编号, 最终拍摄了200张桥墩桥面图片和采集了桥梁视频数据. 通过对桥墩桥面裂缝种类的识别和裂缝长宽计算, 更全面的了解了裂缝信息及危害程度, 减少了后期人工测量, 并结合Ubuntu 16.04系统, 使用直接稀疏里程计法(DSO)进行桥梁3D建模, 3D模型能够方便直观的展示桥梁概况. 改进后的系统稳定, 方法省时省力, 适用性广, 特别是对一些跨海大桥及周边环境复杂的桥梁检测具有重要意义.     

基于WSN的高速汽车动态载荷信号处理方法

针对高速动态称重中低频动态载荷严重影响真实轴重称量的问题,通过引入无线传感器网络(WSN)技术,构建智能化称重传感器网络,提出了一种测量高速汽车载荷的系统方案及数据处理方法。分析称重系统采集的汽车动态载荷的振动频率,并构建信号模型,通过基于三参数对动态载荷正弦波曲线进行拟合,建立线性方程组,采用高效算法和信息处理得到精确的称重数据。仿真实验结果表明,该方法平均误差低,数据稳定性较高,而且对高速具有很好适应性,对解决高速动态汽车称重精度问题具有一定的意义。     

栅式电涡流传感器在桥梁挠度测量中的应用

根据桥梁变形的特点提出了一种三点测量法的梁体挠度测量新方法,在沿着桥梁轴线方向上等间隔选取测量点,令每3个相邻的测点为一个测量单元,通过安装在这些测量单元中的栅式电涡流位移传感器可测量得到该单元中间测点相对于两个端点连线的相对挠度,而后可根据这些相对挠度计算出每个测点绝对挠度值;为了验证该方法的有效性,通过在简支梁模型上进行的一系列静态、动态挠度测量实验证明了该方法准确、稳定可靠。     

动态称重仪在研制中的分析和计算问题

本文阐述了在动态称重仪研制过程中用有限元法对结构进行强度，刚度校核，提出了应变测量区的参考尺寸，根据面板中心线上各点的应变影响线，找出应变片的分布规律和具体位置，使一定重量的车辆压在动态称重仪的任何位置上都可测出其准确重量。     

基于线性分割的动态称重传感器阵列优化方法

基于部分承载模型的动态称重系统,能够满足车辆在高速行驶状态下的精确动态称重.然而当车轮静止于传感器上再次启动时,受其模型所限误差较大.针对这一问题以路面交互模型为基础,融合线性分割方法,提出一种基于线性分割的部分承载动态称重模型,并开发了4排并列式动态称重系统.经过实验对比验证,使用新模型构成的动态称重系统能够在车辆变速以及起停状态下整车误差仅为±2%,为重车限重管理系统、非现场治超等应用提供了一定的支持.     

考虑前车动态效应的高速跟驰交通流研究

为描述交通中存在的“高速跟驰”现象,在NaSch模型的基础上,考虑了前车的运动特性,并结合驾驶员的驾驶行为差异,建立了考虑前车动态效应的高速跟驰交通流模型（DPM）。通过数值模拟得到了高速跟驰规律,当道路车流密度为0.18时,车道上的高速跟驰率为4.93%;同时,通过分析车辆运动的时空特性,模拟出交通流中自由流、同步流以及宽幅运动阻塞现象;还得出了不同驾驶员占比下的速度-流量-密度的关系;并分析了车辆随时间变化的速度及车头间距波动情况,较NaSch模型有更高的交通稳定性。通过NGSIM数据集及国内实测数据验证了DPM模型的有效性和实用性。     

基于二阶系统的动态汽车衡称重方法及应用

采用离散化二阶系统的分析方法实现了动态汽车衡的称重测量.从称重过程的力学模型分析入手,推导出系统传递函数关系并作离散化处理,采用最小二乘法估计系统的模型参数,由称重系统的测量值推算车辆的实际重量.将此方法应用于某公路动态汽车衡的开发,安装路试表明,动态测量与静态称重的吻合度控制于1.5%以内.     

材料中应变率力学性能测试数据处理与表征方法

针对材料的中应变率力学性能测试数据,为数据处理与本构表征设计专用的分析软件。给出了载荷测量和应变测量方法,梳理了从测试数据到本构参数所历经的数据处理流程和方法,按照逻辑程序和功能模块化设计,基于MATLAB GUI平台编制了数据处理软件。利用该软件处理了S580B合金钢的测试数据,得到3种动态本构模型对应的应变强化参数和应变率敏感性参数,结果表明,Johnson-Cook模型相对于Cowper-Symonds模型和塑性随动模型更适合反映S580B合金钢的动态力学性能,拟合曲线和试验结果较为吻合。利用该专用软件,处理手段和过程完整可追溯,本构参数更容易获得,很大程度地提高了中应变率动态力学性能测试工作的效率和规范性,为冲击动力学数值仿真提供了重要的数据支持。     

EC3-1813在车辆限高检测系统中的应用

一种采用嵌入式单板电脑设计完成的限制大型车辆通行路段或对超高超限车辆进行高度测量的系统,通过最终测量信息,引导车辆合理分流,防止承载有限的桥梁涵洞等设施的损坏。     

高速铁道车辆悬挂系统参数化建模、优化与仿真分析

为了协调高速铁道车辆的运动稳定性与曲线通过性能之间的矛盾,本文采用多目标优化方法对一种高速铁道车辆的关键悬挂参数进行了优化处理.采用多体动力学技术建立了某型高速铁道车辆62个自由度的动力学模型,模型考虑了轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑非线性和阻尼非线性等.采用ADAMS-Matlab联合仿真对车辆悬挂系统进行参数化改造,使弹簧刚度和阻尼系数均可调.采用基于遗传算法的多目标优化方法对悬挂参数进行优化,使车辆模型能同时满足3种动力学指标.对比优化前后模型的动力学性能可以发现:模型的运动稳定性和曲线通过性能得到显著提高,虽然运行平稳性有小幅降低,但仍能保持在优良的工作状态.     

结构强度动态应变测量的采集系统

在分析结构强度动态应变测量特点的基础上,根据单片机采集系统的优点,较详细地介绍了用于结构强度动态应变测量的单片机采集处理系统.试验表明,该系统可以满足结构强度动态应变测量的需要.