基于车辙图像的CE-4月球车挂钩牵引力判别

为评估玉兔2号月球车月面行驶状态,提出了一种基于滑转率信息的月球车挂钩牵引力评价方法。该方法以玉兔2号月球车车轮与其地面原型车为试验对象,通过整车试验和土槽试验模拟玉兔2号月球行驶状态,以车辙信息、滑转率、轮上载荷作为输入参数,建立了沉陷量-滑转率、车辙间距-滑转率标定模型,并基于Matlab图像处理对滑转率进行识别。结果表明,玉兔2号月球车在月面特定区域D′、A、B′点行驶时的滑转率分别为10.45%、12.96%、19.70%,挂钩牵引力分别为177.03、181.62、194.47 N。地面试验和反演计算结果表明,玉兔2月球车在以上区域行驶状态良好。     

履带式再生稻收获机田间转弯机理和性能试验

为进一步探究履带式再生稻收获机的田间转弯性能,对转弯半径与窄履沉陷量的关系进行了全面分析。主要分析了再生稻收获机田间转弯的基本原理,对窄履驱动力、滑移率、窄履沉陷量以及行驶阻力进行了计算,使用Recurdyn分析获得转弯半径与窄履沉陷量的函数关系。仿真结果表明：随着转弯半径的增大,两侧驱动轮转矩、窄履沉陷量均减小,驱动轮转矩从5835 N·m减小到672.3 N·m,驱动轮转矩、窄履沉陷量峰值均处于转弯半径为0处。通过田间试验对仿真结果的可靠性进行验证,结果表明：随着转弯半径的增大,沉陷量从186.24 mm减小到103.57 mm,试验现象和计算结果均与Recurdyn仿真吻合,证明仿真结果可靠,该研究可为后期再生稻收获机转弯理论研究提供参考。     

轻载荷条件下的筛网轮沉陷

针对月面低重力环境,采用轮上载荷为20~60 N的轻载荷条件,以车轮轮上载荷和速度为试验因素,车轮沉陷为试验指标设计正交试验方案,在模拟月壤3种不同状态下进行筛网轮土槽试验,采集车轮实际沉陷值,并利用激光轮辙形貌测量装置扫描轮辙,采集表观沉陷值。通过回归分析,拟合得到模拟月壤不同状态下筛网轮沉陷关于轮上载荷和速度的二元线性回归方程,方程拟合较好,置信度均为0.99,且相关系数均在0.9以上。对比车轮实际测量沉陷值和回归方程计算沉陷值,二者相对误差范围为0.34%~8.24%。轮辙的表观沉陷与相应的实际沉陷变化趋势一致,且二者沉陷差值随轮上载荷增加呈现线性增加规律,本文结果可为通过轮辙表观沉陷预测车轮实际沉陷提供依据。     

基于轮辙非接触测量的月壤非参数化识别方法

以非参数化的密实度对模拟月壤进行分级,分别定义为:松散、自然和密实状态,开展不同轮上载荷和滑转率条件下模型车牵引通过性试验,基于非接触测量提取轮辙特征参数表观沉陷和滑转率,分析表观沉陷随轮上载荷和模拟月壤力学状态的变化规律。以车轮驱动扭矩、轮上载荷、表观沉陷和滑转率为基础参数,建立多元标识量,提出4种识别准则,包括宽松、理想、偏严格和严格准则,建立非参数化的模拟月壤力学状态识别方法。基于模型车土槽试验数据,以模式识别的正确率、准确率和保守率为指标对识别方法进行评价,得到最优标识量和识别准则。识别方法验证结果表明:模拟月壤识别的准确率和保守率分别达到0.83和0.97,该方法能较为准确地识别模拟月壤力学状态。本文研究成果以期为面向低重力环境的月球车地面试验、性能评估以及对在轨月球车的地面任务支持提供技术指导。     

基于刚柔耦合模型的月球车振动特性仿真

为了分析月球车在月表环境下的振动特性,将其作为一个刚柔耦合多体系统,基于三维实体造型和多体动力学分析软件建立了刚柔耦合动力学模型。根据美国国家航空航天局的研究,建立了月球表面位移功率谱数学模型,结合谐波叠加法获得了月表不平度。以六轮月球车样机JLUIV-6为研究对象,通过典型越障工况试验验证了所建模型的可靠性。以月面不平度作为振动激励对所建立的动力学模型进行了仿真,分析了月球车车体的振动响应及振动加速度幅频特性。结果表明,月球车在0.8～1.8Hz处存在明显的共振区域,为月球车系统设计及优化提供了依据。     

月壤特性对月球车轮地相互作用力的影响

为了了解月壤特性变化对于月球车轮地相互作用的影响,对月壤的物理和力学特性参数进行分析,制作模拟月壤进行土壤参数测量实验和月球车轮地相互作用实验.根据实验数据及轮地相互作用力学模型进行模拟月壤参数的估计和辨识,将典型月壤参数带入模型进行理论分析和数值分析,并与试验中获取的车轮土壤相互作用数据进行对比.结果表明:土壤的承压特性参数主要影响车轮沉陷量,车轮驱动阻力矩主要受土壤的剪切特性影响,反映土壤物理特性的接触角系数变化对于轮地作用影响相对较小.该研究为进行月球车车轮力学性能的全面分析和月壤参数辨识等的应用提供了理论基础。     

人工神经网络在煤矿开采沉陷预计中的应用研究

提出了利用人工神经网络技术进行开采沉陷定量预测的新方法 .研究了影响因素的选取、开采沉陷预计模型的建立以及模型的应用等问题 .采用 BP神经网络算法对开采沉陷量进行了建模和预测 .结果表明 ,用神经网络模型对复杂的开采沉陷系统进行模拟预测 ,具有理论上的可行性和现实意义 ,说明人工神经网络技术在开采沉陷预计领域中具有实用价值     

水环境作用下采动诱发冲积层沉降特征及机理分析

为了研究水环境作用下采动诱发冲积层沉降机制,基于3个矿井的实测数据,分析了厚含水冲积层下采动地表沉降特征,基于有效应力原理,构建了潜水含水层和承压含水层土体压缩计算模型,研究了水环境变化对土体压缩量的影响,并结合现场实测资料对模型进行了分析和验证.结果表明:在厚含水冲积层下开采,地表沉陷波及范围远超一般地质采矿条件下的影响范围,水环境和冲积层的联合作用是导致地表沉陷异常的根本原因.潜水含水层土体压缩量与水位降深之间呈抛物线增长关系,承压含水层土体压缩量与水头降深呈线性增长关系,水头降深越大,土体的压缩量就越大.模型预测均方根误差为±8mm,相对中误差为6.5%,实测值与理论计算值相吻合,采用所构建的土体压缩模型能够对矿井疏排水产生的地层压缩量进行合理计算和预测.     

两轮并列式月球车的性能及其稳定性分析

随着国内外新一轮探月高潮的掀起,新型的月球车越来越受到人们的关注.文章提出了一种两轮并列式月球车结构以适应月球探测的特点和要求,并对两轮车的驱动原理和性能进行分析,为月球车的应用提供理论基础和参考依据.两轮车行走中箱体平台的稳定性是其在视觉导航及多车对接应用中的关键环节,针对箱体平台的稳定性对两轮车系统进行建模仿真并提出了两轮车系统的模拟控制方案.仿真结果表明采用状态反馈控制可以有效的实现两轮车系统的稳定性控制.两轮并列式月球车的特点和稳定性分析为新型探月车的研究提供新思路.     

含水松散层固结对地表沉陷影响的数值分析

为了研究含水松散层固结对地表沉陷的影响,基于固结沉降量对预计参数确定的重要性,分析了影响含水层固结的因素,包括渗透系数、松散层厚度、采动程度和采煤方法.在分析现场实测资料的基础上,采用FLAC3D流-固耦合计算的方法,对覆岩内部位移场和渗流场进行了分析,研究了含水层固结压缩对地表沉降的影响.结果表明不考虑冲积层含水时,地面最大沉陷值为1220mm,考虑冲积层含水时,最大沉陷值为1306mm,下沉量增加86mm.地面沉陷盆地的外缘,沉陷量显著增加,增加量为160mm,最大沉降增加量为7%;走向方向和倾向方向松散层含水条件下均比不含水条件下水平移动量大,走向方向最大相差122 mm,倾向最大相差105 mm.     

老采空区地表沉陷混沌特征及时变规律研究

基于老采空区上方地表实际监测沉降数据,提出了利用混沌理论相空间重构及预测技术研究老采空区地表沉陷特征及时变规律的新思路.研究了沉陷系统的相空间重构、关联维数的确定、Lyapunov指数的计算和预测模型的构建及应用等问题.采用最大Lyapunov指数法及混沌最小二乘支持向量机法对老采空区地表沉陷量进行了建模和预测.结果表明:该沉陷系统是一个混沌系统,沉陷影响因素有3～6个,变形理论最大预测期数为18期.构建的混沌预测模型预测结果相对误差均控制在10%以内,预测精度良好,可为老采空区废弃土地再利用决策提供支持.     

弯曲滑轨在火箭橇试验弹车分离中的应用

针对目前火箭橇试验中弹车分离方法的局限性,提出了使用弯曲滑轨实现弹车分离的方案,计算弯曲滑轨尺寸参数,设计弯曲滑轨结构.建立了弯曲滑轨的有限元模型,并以某型火箭橇试验条件为依据,对其进行动响应分析.分析结果表明:弯曲滑轨仅有少量单元失效,整体未破坏;滑轨最大变形量小于0.5mm,弯曲滑轨能够满足试验需求.该弯曲滑轨的设计和分析方法对火箭橇试验的实施具有理论指导意义.     

球隙最短路径电场特征量与工频击穿电压预测

空气间隙的最短路径电场分布与其击穿电压具有较强的关联性,从中提取关键特征可以作为击穿电压预测模型的输入参量.为此,以球隙为研究对象,从球电极间最短路径上提取了38维特征量,利用支持向量机(support vector machine,SVM)建立了球隙工频击穿电压预测模型,并根据间隙的不均匀系数选取了24个训练样本对SVM模型进行训练,结合黄金分割法,对247个不同球径、不同间距的球隙测试样本击穿电压进行迭代预测.结果表明,对于5次样本选择得到的5组训练样本集,其对应SVM模型预测结果的平均绝对百分比误差为0.78%～1.09%,与IEEE标准中的试验值吻合良好,验证了最短路径电场特征集与SVM预测模型的有效性.该方法基于小样本机器学习实现了球隙击穿电压预测,可为空气绝缘预测研究提供参考.     

再生混凝土抗碳化性能试验研究及理论分析

通过快速碳化试验,以再生骨料掺量、水灰比、水泥用量、原始混凝土强度和矿物掺合料为影响因素,对再生混凝土的碳化性能进行研究。试验结果表明：再生混凝土的碳化深度随水灰比、再生骨料掺量的增加而减小,随原始混凝土强度的增大和水泥用量的增加而增大,适量添加矿物掺和料能降低再生混凝土的碳化深度,提升其抗碳化性能。在已有的普通混凝土碳化模型研究基础上,结合本试验和中国其他学者的试验数据,建立了再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合较好。     

掺入镁渣对C30混凝土自生收缩的影响研究

为了充分有效利用镁渣废料,减小混凝土的自生收缩变形,试验分别取镁渣掺量为0%,10%,20%,30%,40%,研究了镁渣掺量对混凝土自生收缩变形和强度的影响规律。通过微观形貌分析镁渣的作用机理,建立了混凝土自生收缩率和时间以及镁渣掺量的关系式。结果表明:镁渣对混凝土的自生收缩具有明显的抑制效应,且在镁渣掺量高时抑制效应较大;建立的混凝土的自生收缩模型显著、可靠,360 d的预测值与实测值非常接近,模型可用于预测镁渣混凝土的自生收缩变形;随着镁渣掺量的增加,混凝土的强度呈非线性增大,但掺量达30%后增强效应减弱。     

火星车主动悬架设计及蠕动脱困策略

在摇臂式悬架的基础上,设计了我国火星车主动悬架结构,制定了大沉陷时蠕动脱困和抬轮脱困控制策略,并进行了4次整车蠕动验证试验.试验结果表明:4次蠕动行驶均使得火星车从沉陷中顺利脱困;蠕动行驶时,整车平均功率为13.5?18.94 W,最大功率为24.8?52.4 W;6个驱动电机平均电流和最大电流比正常行驶时均相应增加,...     

橡胶混凝土冲击压缩性能的试验研究和数值模拟

采用分离式霍普金森压杆装置对橡胶掺量分别为5%、10%、15%、20%,橡胶粒径为0.18 mm、1.29 mm、2 mm的12组橡胶混凝土试件进行4种应变率下的冲击压缩试验研究,得到了每一组试件在4种应变率下的应力-应变曲线.试验结果表明:随着应变率的增加,橡胶混凝土的峰值应力、动力增长因子也随之增大,橡胶掺量对橡胶混凝土的峰值应力和动力影响因子的影响与应变率一致,掺入的橡胶粒径越大,橡胶混凝土的峰值应力越大但是动力增长因子却呈减小趋势;橡胶掺量在10%左右时,橡胶混凝土能够取得较好的韧性和变形能力.参考试验结果,在经典H-J-C混凝土本构模型的基础上,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,得到了橡胶混凝土H-J-C本构模型的材料参数.     

土工膜缺陷对堤坝渗流影响的试验研究

为了分析土工膜缺陷对堤坝渗流的影响,通过自制渗流模型槽开展室内试验研究。试验时分别考虑了土工膜的缺陷率和缺陷孔径对堤坝渗流的影响,选取孔径大小分别为2、5mm和10mm以模拟不同原因引起的缺陷。试验结果表明:采用土工膜作为水平铺盖进行防渗是有效的,但土工膜中的缺陷对防渗效果有较大影响;试验发现土工膜的缺陷孔径相同时,渗流量随着缺陷率的增大而增大;对于同一种缺陷率的土工膜,孔径越大时,渗流量越大。所得结果可为堤坝渗流的防治提供参考。     

土工膜缺陷对堤坝渗流影响的试验研究

为了分析土工膜缺陷对堤坝渗流的影响,通过自制渗流模型槽开展室内试验研究。试验时分别考虑了土工膜的缺陷率和缺陷孔径对堤坝渗流的影响,选取孔径大小分别为2、5mm和10mm以模拟不同原因引起的缺陷。试验结果表明:采用土工膜作为水平铺盖进行防渗是有效的,但土工膜中的缺陷对防渗效果有较大影响;试验发现土工膜的缺陷孔径相同时,渗流量随着缺陷率的增大而增大;对于同一种缺陷率的土工膜,孔径越大时,渗流量越大。所得结果可为堤坝渗流的防治提供参考。     

高掺量废旧橡胶改性环氧树脂混凝土力学性能与路用性能

为了提高废旧橡胶掺量和探讨废旧橡胶改性环氧树脂混凝土作为路面铺装材料的可行性,采用废旧橡胶等体积替代砂石集料制备了高掺量(0~50%)废旧橡胶改性环氧树脂混凝土(waste rubber modified epoxy concrete,REC),考察了REC的孔隙率、力学性能和路用性能.结果表明,随着橡胶掺量增大,REC孔隙率先增大后趋于稳定;抗压强度和抗折强度均呈近似线性降低,抗压极限应变和抗折极限应变在掺量低于40%时均基本保持稳定而折压比缓慢增大,在掺量高于40%后三者显著增大;抗压应力-应变曲线趋于平缓,柔性因子增大;高温稳定性、低温稳定性和抗滑性能均增强;耐冻融性能均优良,但水稳定性降低明显.建议REC作为路面铺装材料时橡胶掺量20%为宜,此时具有较好的力学性能和路用性能:抗压强度为33.5 MPa,抗折强度为23.6 MPa;车辙试验:永久变形为0.48 mm,动稳定度达70 000次/mm;低温弯曲试验:抗折强度为17.0 MPa,破坏应变为3.1×10-3;水稳定性试验:浸水马歇尔残留稳定度为75.67%;抗滑试验:摆值(British pendulum number,BPN)值为48;冻融试验:300次冻融循环无裂缝或材料破落,无质量损失.考虑REC水稳定性能一般,建议尽量避免用于水损害严重的地区.