基于REFOR算法的多输出非线性系统动态参数化建模方法研究

针对多输出非线性系统动态模型的辨识问题,提出一种新的非线性系统动态参数化建模方法,即冗余向前延拓正交（Redundant extended forward orthogonal regression,REFOR）算法。该算法旨在消除传统向前延拓正交（Extended forward orthogonal regression,EFOR）算法因遗漏某些重要模型项而造成所建模型精度较低的问题。首先,基于系统在各工况下辨识所得非线性有源自回归（Non-linear autoregressive with exogenous inputs,NARX）模型,利用REFOR算法统一各模型结构得到模型系数与设计参数间的函数关系,进而建立多输出非线性系统的动态参数化模型。其次,以四自由度非线性系统为例,说明了REFOR算法的优势及其在系统建模中的应用。最后,利用REFOR算法建立悬臂梁的动态参数化模型,并将REFOR预测输出与试验测得输出进行对比,试验结果表明,基于REFOR算法建立的非线性系统动态参数化模型,能准确预测系统的输出响应,为非线性系统建模方法的优化设计提供了理论基础。     

用非电量法测试1Cr18Ni9Ti钢微屈服强度

测试1Cr18Ni9Ti合金钢高温时效处理状态下的微屈服强度,为工程实际提供力学参数.以非电量电测量法在试样表面粘贴电阻应变片,在电子万能试验机上对试样反复加--卸载,以电阻应变仪测出大于5×10-6微应变时所对应的载荷,并根据公式计算出每个试样的微屈服强度指标,其微屈服强度为1.692 MPa.证实1Cr18Ni9Ti高温时效处理后具有较好的微屈服强度.     

金属材料屈服强度参数的多模型自适应求取算法

金属材料的性能主要由几个关键参数决定,国家新标准GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》对参数定义与获取有明确规定。但在实际应用中,屈服点的自动判断与屈服强度参数的自动获取,一直受金属材料屈服特征不明显或不显现而无法理想实现。这里从分析屈服点的具体形态入手,提出了多模型自适应求取屈服点及其强度的算法,给出了应用实例,该算法具有找点准确性好、适应能力强等优点。     

微氮合金HRB400热轧带肋钢筋屈服强度不合格分析与研究

热轧带肋钢筋是工程结构最主要材料之一,主要用于建筑、铁道、桥梁、公路及水电等行业。论述了22mm规格HRB400热轧带肋钢筋的加热、轧制和冷却等工艺,对微氮合金生产的HRB400热轧带肋钢筋屈服强度不合格样品了进行分析,检验了其化学成分及物理性能。结合金相组织以及析出相扫描电镜分析,找出了屈服强度不合格的主要影响因素是终轧温度过高、化学成分控制不精确以及析出物不均匀等原因。     

增强体颗粒失效对SiCp/Al复合材料屈服强度的影响

采用Eshelby等效夹杂理论,分析SiCp/Al复合材料受载时作用在SiC颗粒上的应力.假设SiC颗粒失效符合Weibull统计分布,在综合考虑复合材料各种强化机制的基础上,引入颗粒失效对材料屈服强度的影响,建立SiCp/Al复合材料的屈服强度模型.结果表明,该模型预测的屈服强度与相应的实验结果吻合较好.同时模型显示在屈服状态下,颗粒直径较小时,复合材料的颗粒失效以界面脱粘为主,而随着粒度的增大,颗粒的断裂分数迅速增大,颗粒失效则转变为由颗粒断裂和界面脱粘共同控制.     

用非电量法测试1Cr18Ni9Ti钢微屈服强度

测试1Cr18Ni9Ti合金钢高温时效处理状态下的微屈服强度,为工程实际提供力学参数.以非电量电测量法在试样表面粘贴电阻应变片,在电子万能试验机上对试样反复加--卸载,以电阻应变仪测出大于5×10-6微应变时所对应的载荷,并根据公式计算出每个试样的微屈服强度指标,其微屈服强度为1.692 MPa.证实1Cr18Ni9Ti高温时效处理后具有较好的微屈服强度.     

包申格效应对板料与成品管屈服强度与屈强比的影响

探讨微合金化高强度控轧钢板在制管过程中由于塑性弯曲变形所引起的包申格效应,以及这种效应对屈服强度和屈强比的影响。试验发现包申格效应导致屈服强度降低,应变硬化指数明显分为两个阶段。板与管相比,屈强比无明显改变。这些结果对管道建设业主和制板钢厂均有参考价值。     

基于全局敏感性分析和动态代理模型的复杂非线性系统优化设计方法

针对复杂非线性系统多参数优化设计不仅计算工作量大,而且难以获得理论上最优解的问题,提出将全局敏感性分析和动态代理模型技术相结合的多参数多目标优化策略。通过基于方差的Sobol全局敏感性分析精简系统模型,确定敏感参数,并构造基于敏感参数的多目标代理模型,采用NSGA-II遗传优化算法得到当代最优解。优化过程中,代理模型和搜索空间不断更新,最优解附近的精度不断提高,直到满足优化迭代的收敛准则。将本方法应用于某汽车乘员约束系统的概念优化设计中,乘员的头部损伤指标(Head injury criterion,HIC)、胸部3 ms伤害指标C3ms和胸部压缩量D分别降低了11.3%、11.8%和9.4%,优化结果和最优解附近的精度都优于静态代理模型与NSGA-II遗传优化算法,取得明显的优化效果,证明了研究方法的有效性。     

动态扩充参数化零件库的数据库设计

为实现零件库的可动态扩充,开发一个独立于CAD平台的数据库是关键.从零件库需求出发,建立了参数化零件的信息模型.并在此基础上参照ISO13584标准组织零件库总体结构,提出了一种开放式的数据库模型.该数据库采用多参数存储技术实现了零件和组件以及不同零组件规格的统一表达,具有良好的信息完整性和较小的数据冗余.在此数据库上开发的基于Pro/E零件库系统很好的支持了零、组件的动态扩充和方便调用.     

微谐振式压力传感器的系统级建模与仿真

具有微型化、多域耦合等特点的MEMS传感器对设计具有高精度、高效率、迭代设计、结构与电路联合设计等要求。基于组件库或集总参数的MEMS系统级设计方法虽然满足了这些要求,但在面向特定器件的定制化设计方面却略显不足。以一MEMS谐振式压力传感器为例,提出了一种全参数化系统级建模与仿真方法。在建立的详细数学模型基础上,通过硬件描述语言对传感器谐振子按照详细拓扑结构进行了建模与仿真。仿真结果和实验结果的对比显示这是一种满足MEMS设计要求的建模与仿真方法。     

一种新的计算材料屈服强度的方法

本文根据能量原理,从理论上给出了材料的屈服强度与伸长率、弹性模量、密度、摩尔质量、摩尔热容、摩尔熔化潜热、熔化温度、变形温度等物理性能参数和力学性能参数之间的关系式。按该式计算的材料的屈服强度与46种材料的屈服强度的实测值吻合较好。     

钢焊接接头的强韧性设计原则的研究

根据深缺口试验结果及其分析,统一了国内外焊接工作者在焊接接头的抗断裂性能方面对焊缝与母材的强韧匹配原则存在的似乎相互矛盾的认识,提出了新的钢焊接接头的强韧性设计原则。     

大型电站用中强钢氢致开裂模式探讨

在低应变速率条件下对不同氢含量的大型电站用中强钢氢致开裂行为进行了研究。结果表明，此类中强钢具有与高强钢不同的氢致开裂模式──随钢中氢含量增加而相继表现出微孔聚合式韧性开裂、变态脆化的微孔聚合式开裂和低能解理式脆性开裂。此模式的主要控制因素为氢在裂尖区域的定向迁移。     

低合金高强度钢的疲劳强度统计特性研究

本文在疲劳寿命分布研究的基础上,对疲劳强度分布特性进行了研究。利用疲劳寿命分布与疲劳强度分布间的转换关系进行转换,发现疲劳强度的分布不是通常假设的正态分布,而是偏态分布。并根据寿命分布与强度分布作出了疲劳失效概率的P－S－N三维空间曲面,这在理论上和工程上均有重要价值。     

ON THE HARDENABILITY OF AN INTERCRITICALLY HEAT TREATED MICROALLOYED STEEL

Dual phase steel has become an important engineering material to be used in structural and automotive applications due to its good combination of strength, ductility, and formability. In this study, hardenability of a low carbon and microalloyed steel was investigated by using the standard Jominy End Quench Test at four different quenching temperatures. Three steel specimens were quenched from the intercritical region at 737°C, 754°C, and 779°C separately, whereas one of them was tested at 900°C, in the fully austenitic region. After finishing the Jominy test, metallographic examination of the samples was carried out to see the variation in the microstructure through the length of the steel. And also, hardness measurements were made through the length of the samples. Results brought out that there was a strong decrease in the hardness of the tested samples after a depth of 5 mm from the quenched end.     

含裂纹结构剩余强度的一种估算方法

剩余强度分析对结构断裂安全性评价十分重要。现有的剩余强度分析方法中,Feddersen工程分析法具有代表性,它对简单含裂纹结构比较有效。但这类方法一般需要预先得到弹性断裂应力的连续曲线,才有可能进行短裂纹阶段的弹塑性修正和长裂纹时的净截面屈服修正,使用不方便,有时甚至不适用。本文认为含裂纹结构的破坏是静力学模式破坏和断裂力学模式破坏共同作用的结果,从而建议一种结构剩余强度的实用估算方法。通过表观断裂韧度准则确定的弹性断裂强度和净截面全面屈服后的静力学破坏强度的结合,估算剩余强度许用值。该方法可以方便地估算任意时刻的剩余强度。分别进行含中心裂纹的有限宽板和含裂纹耳片结构的剩余强度试验,并与估算结果进行比较,表明本文方法预测精度良好,有望推广到其他结构形式。文中强调,表观断裂韧度Kapp值的合理与否对估算结果有明显影响。     

预变形奥氏体不锈钢强度的非线性超声波评价

采用非线性超声技术对不同加载模式变形导致的不同强度304奥氏体不锈钢试样进行了测量。结果表明:拉伸变形、非对称循环变形和早期对称循环变形导致的304不锈钢屈服强度随超声非线性参量单调增加。基于超声非线性位错弦模型与金属流变应力理论,提出了超声非线性参量与屈服强度的幂函数关系式,利用该函数关系式对测量数据进行了拟合,得到了拉伸、非对称循环和对称循环变形条件下的超声非线性参量对材料强度的敏感系数λ分别为3.27×10~(-7),6.91×10~(-6)和1.95×10~(-5)。微观结构分析表明:敏感系数!的差异大致与不同变形条件下的材料位错微观演化机制和马氏体含量相关。     

高强度结构钢腐蚀疲劳裂纹扩展机制图

本文研究了20SiMn2MoV高强度结构钢在蒸馏水和盐水中的腐蚀疲劳和应力腐蚀开裂行为。试验结果表明,应力比R对da/Dn-ΔK曲线及断裂机制类型有显著影响。提出了能够描述R影响的以ΔK和Km（Km=1/2[Kmax＋Kmax]）为坐标轴的腐蚀疲劳裂纹扩展机制图,并讨论了断裂机制转变的条件。     

高强钢焊接接头的疲劳强度研究

对某种国产高强度钢的横向和纵向两种对接形式的焊接接头疲劳性能进行试验研究。焊接接头疲劳性能分散性很大，文中采用“定时截尾寿命”试验数据处理方法拟合试验数据，获得焊接接头的P—S—N曲线，并与舍去越出点的常规处理方法进行对比。结果表明，在高存活率下、长寿命区，常规方法所得结果是不安全的。