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。     

整车多体动力学模型的建立、验证及仿真分析

随着车速的不断提升，整车的稳定性能备受瞩目。作为复杂的机械系统，人、车、外界载荷环境等相互作用下，一直是汽车动力学模型建立、分析的难题。本文以某轿车的整车非线性动力学模型建立为理论主体，考虑转向系统及前后悬架的几何参数，以及阻尼器与橡胶衬套等非线性特征，对所建模型进行多元化实验，分析样车的稳定性能及可操控性等相关特点，结果表明所建模型就较高的精度，在动力学研究中起到了关键作用。     

抗大冲击非线性耦合型缓冲器参数优化设计探讨

针对电子信息设备抗大冲击的技术要求，考虑了平方阻尼、线性阻尼、库伦阻尼及非线性弹性元件的耦合提出了一种非线性耦合型级冲器的数学模型；通过巧妙的无量纲变换对模型的几种耦合型式进行了理论求解，同时具体讨论了非线性特性参数变化引起的性能交化，研究非线性刚度、非线性阻尼的匹配设计可控性，并建立了参数优化设计模型，设计实例表明所建理论求解是可行的。     

数字液压缸非线性动态特性分析及试验

综合考虑阀芯螺旋运动和反馈机构动态,修正阀口流量方程,并基于Lu Gre摩擦模型推导得到了完整的数字液压缸非线性状态空间模型。对三种不同模型进行仿真并以试验为参考,验证了非线性模型的准确性,并利用所建模型重点分析了系统换向时的动态特性。结果表明:非线性模型能更真实地反映系统的响应特性;不平衡冲击与摩擦Stribeck效应耦合导致换向速度抖动,同时受工作压力、死区、阀芯径向泄漏、Stribeck速度和反馈机构刚度等非线性因素的共同影响,速度抖动状况呈现出多变性。     

基于最小二乘支持向量机的传感器非线性动态补偿

提出了一种基于最小二乘支持向量机的非线性传感器动态测量误差的校正方法，使得通过该方法补偿的传感器具有理想的输入输出特性。先将传感器的非线性动态系统分解成线性动态子环节和非线性静态子环节串联；与之对应，非线性动态补偿过程也包含2个阶段：线性动态补偿和非线性静态校正。然后，通过函数展开将补偿器的非线性传递函数转换为等价的类线性形式一中间模型；再通过LS-SVM回归算法求取中间模型参数；最后，推导出中间模型参数与补偿器2个子模型参数之间的关系，并通过该关系实现非线性静态校正和线性动态补偿环节的同时辨识。与常规非线性动态补偿方法比较，该方法优点是明显的：（1）只需进行一次动态标定实验；（2）能给出非线性动态补偿器的数学解析表达式；（3）充分利用LS—SVM的优点，使辨识的补偿器具有更好的抗干扰能力。仿真与实际实验结果均表明该传感器非线性动态补偿方法有效。     

非线性迟滞系统建模方法

针对一类迟滞非线性系统的动力学建模,提出了一种新的建模方法。该模型用高次非对称弹性力、粘性阻尼力及双折线记忆恢复力的机理构造,识别时应先采用分离算法识别各刚度和阻尼系数,再建立其与振幅和频率的函数关系。用所建模型重构的恢复力－位移迟滞回线表明：该模型能很好地描述这类非线性振动系统的特性,提出的建模及参数识别方法实用且有效。     

考虑汽车悬架非线性对平顺性分析的影响

以某车悬架非线性振动为研究对象,建立了系统振动微分方程,提出所考虑的悬架非线性因素,用龙格-库塔方法在MATLAB中对系统运动方程求解;对该车进行随机路面平顺性实验,验证所建模型的合理性,结合数值求解结果和实验数据分析考虑悬架非线性因素对平顺性分析的影响。研究表明通过数值计算分析分析平顺性时,在高速条件下考虑悬架阻尼非线性的影响更能准确的反映对平顺性的预测,这对优化数值模型和理论分析具有参考价值。     

一类迟滞非线性振动系统建模新方法

用理论和试验相结合的手段研究一类迟滞非线性振动系统的动力建模, 提出一种新的建模方法, 用此方法建立非线性模型用来描述这类系统的动态特性。该模型用非线性刚度和非线性阻尼机理构造, 刚度和阻尼机理由理论和试验推出, 模型中的参数由试验数据辨识。用所建模型重构恢复力——位移迟滞环, 结果表明, 该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性, 模型中各参数的重要性得到展示, 提出的建模方法实用且有效。     

考虑层间摩擦的多层波纹管轴向刚度非线性有限元分析

利用ANSYS程序接触有限元方法对4层U型波纹管轴向刚度的线性和非线性特性进行了研究。首先建立了轴对称弹性单元（solid element）与接触单元组合的有限元模型，然后计算得到了该多层波纹管的刚度特性，尤其是在压缩时的非线性刚度，并且讨论了不同层间接触摩擦状态的影响，分析说明了多层间接触摩擦使波纹管轴向刚度具有非线性特征的机理。     

DGCMG框架伺服系统摩擦力矩建模及辨识

为了减小强陀螺效应条件下双框架控制力矩陀螺（double gimbal control moment gyroscope,简称DGCMG）框架伺服系统的非线性摩擦力矩对框架伺服系统控制精度的影响,提出了一种对DGCMG框架伺服系统非线性摩擦力矩精确建模和辨识的方法。分析了DGCMG框架伺服系统的动力学方程,在研究内、外框架摩擦力矩随内外框架角速度和陀螺力矩变化规律的基础上,建立了内、外框架摩擦力矩精确的数学模型,并用控制力矩陀螺的实际参数和实验采集数据对摩擦力矩模型参数进行了遗忘因子递推最小二乘法辨识。实验结果验证了所建模型的正确性和辨识结果的准确性,有助于补偿DGCMG框架伺服系统的非线性摩擦力矩,提高框架伺服系统的控制精度。     

Evaluation method of multiaxial low cycle fatigue life for cubic single crystal material

The coupling effect of normal stress and shear stress on orthotropic materials happens when applied loading deflects from the directions of the principal axes of the material coordinate system. By taking account of the coupling effects, formulas of equivalent stress and strain for cubic single crystal materials are cited. Using the equivalent strain and equivalent stress for such material and a variable k, which is introduced to express the effect of asymmetrical cyclic loading on fatigue life, a low cycle fatigue (LCF) life prediction model for such material in multiaxial stress starts is proposed. On the basis of the yield criterion and constitutive model of cubic single crystal materials, a subroutine to calculate the thermo elastic-plastic stress-strain of the material on an ANSYS platform was developed. The cyclic stress-strain of DD3 notched specimens under asymmetrical loading at 680°C was analyzed. Low cycle fatigue test data of the single crystal nickel-based superalloy are used to fit the different parameters of the power law with multiple linear regression analysis. The equivalent stress and strain for a cubic single crystal material as failure parameters have the largest correlation coefficient. A power law exists between k and the failure cycle. The model was validated with LCF test data of CMSX-2 and DD3 single crystal nickel-based superalloys. All the test data fall into the factor of 2.5 for CMSX-2 hollow cylinder specimens and 2.0 scatter band for DD3 notched specimens, respectively.     

镍基单晶高温合金蠕变-疲劳寿命评估方法进展

论述镍基单晶合金的滑移变形机制和疲劳裂纹萌生机理，分别介绍镍基单晶合金蠕变寿命和低循环疲劳寿命分析评估模型；镍基单晶合金蠕变、疲劳寿命的研究方法可分为应用各向异性张量描述非弹性各向异性变形的宏观力学(唯象)模型和基于晶体学滑移变形理论的微观力学模型；晶体取向、平均应力、环境温度、循环频率、循环应力比是影响单晶合金蠕变-疲劳寿命的主要因素。复杂应力状态下的单晶合金多轴低循环疲劳损伤，单晶合金在疲劳-蠕变交互作用下的疲劳损伤和单晶合金的接触疲劳损伤等问题是需要研究的重要课题。     

Ni基高温单晶合金结构强度与寿命研究方法分析

Ｎｉ基单晶制叶片已在国外一些高性能飞机发动机上得到了实际应用。文中对该材料的一些高温力学性能做了归纳，对迄今单晶结构变形，强度与寿命处理方法及其局限性作了评述，进而对该领域的发展方向进行了初步探讨。     

电厂燃气涡轮用单晶高温合金的进展

由于电厂大型燃气涡轮机市场需求不断扩大，导致了高效低成本大型机组的剧烈竞争。其结果是单晶一类先进高温合金被用于新型机组。根据航空涡轮发动机与电厂燃气涡轮机（UGT）在尺寸、运转环境和负载要求方面的重大差异，讨论了UGT叶片和导向叶片用单晶合金的成分、力学性能和抗氧化与热腐蚀性能。     

镍基单晶高温合金(001)和(011)晶面的定向切割

为了对镍基单晶高温合金进行不同晶面的定向切割,开发了用普通的X射线衍射仪,通过非对称X射线衍射技术对合金的[001]及[011]取向进行精确测定以及在此基础上对(001)和(011)晶面进行定向切割的方法.结果表明:经过两次定向切割后所得小块单晶体的(001)和(011)晶面偏离试样端面的角度分别为0.4°和0.1°.     

Constitutive modelling of the anisotropic creep behaviour of nickel-base single crystal superalloys

This paper focuses on the modelling of primary, secondary and tertiary creep of nickel-base single crystal superalloys at high temperatures. In particular, we propose an extension of the Cailletaud single crystal plasticity model [Méric L, Poubanne P, Cailletaud G. Single crystal modeling for structural calculations: part I—model presentation. Transactions of the ASME 1991;133:162-170] to include tertiary creep. This is achieved by introducing an additional evolution equation for a scalar damage variable per slip system. In addition, a methodology for the calibration of the material parameters of the model to fit the results from experiments has been implemented. The parameter identification rests upon a two-membered evolution strategy. The comparison with uniaxial and multiaxial test data shows a good agreement between model and experiment. The structural simulations have been performed by means of a special element technology which enables efficient and accurate finite element computations.     

Ta对低铬高钨镍基单晶高温合金微观组织的影响

通过对3种不同Ru和Cr含量的低Cr高W镍基单晶铸造高温合金1100℃的时效和热处理组织观察与γ／γ’两相的成分分析,研究Ta对镍基单晶高温合金铸态微观的影响。结果表明：Ta不会改变镍基单晶高温合金中析出相的种类,但会强烈促进共晶γ’的形成。Ta改变了γ’的形貌,随Ta含量增加,γ’形状由圆形向方形转变。     

高温合金高速精铣表面完整性建模及切削参数优化研究

基于均匀设计法设计了含定性因素混合水平的高速精铣试验方案,用最优回归子集法建立了切削力、切削温度、表面完整性的多元二次回归模型,回归效果显著;重点分析了切削条件对表面完整性的影响规律;基于回归模型建立了高温合金高速精铣切削参数多目标优化模型,验证结果显示模型具有较高的预测精度。研究结果对高温长寿命工作下的试件表面质量控制和切削参数优化具有指导性意义。     

Friction and Wear Characteristics of Single Crystal Ni-Based Superalloys at Elevated Temperatures

The purpose of this study was to investigate the friction and wear behavior of single crystal superalloys at elevated temperatures. Pin-on-plate experiments were conducted using a custom-built high-temperature fretting/wear apparatus. Measurements were performed on two single crystal Ni-based alloys and Waspaloy^® (used as a baseline material). The coefficient of friction for the single crystal materials (i.e., during running-in and steady state) was lower compared to the Waspaloy^®. In addition, the experiments showed that the friction coefficient of the single crystal is dependent on the crystallographic plane; the friction coefficient was lower for the tests on the {100} plane compared to the {111} plane. The wear behavior was aligned with the friction behavior, where the single crystal Ni-based alloys showed slightly higher wear resistance compared to the Waspaloy^®. Ex situ analysis by means of FIB/SEM and XPS analysis revealed the formation of Co-base metal oxide layer on the surface of the single crystal alloy. Similarly, a Co-base oxide layer is observed on the counterface providing a self-mated oxide-on-oxide contact and thus lower friction and wear compared to the Waspaloy^®.     

单晶铜纳米压印亚表层晶体结构演变机理

为研究纳米压印中单晶铜亚表层晶体结构演变机理,采用分子动力学方法构建纳米压印仿真模型并模拟单晶铜纳米压印过程。采用改进的中心对称参数法分析单晶铜试件位错形核过程及缺陷演化机理,发现纳米压印时位错缺陷在压头下方形核并沿{1 1 1}滑移系向试件内部扩展形成堆垛层错,试件表面有原子台阶残留,试件亚表面损伤层存在V形位错等典型缺陷。针对位错形核区域及位错扩展区域材料晶体结构状态的识别,采用球谐函数法对模拟结果进行分析。由分析结果可知:位错形核区域材料晶体结构由FCC转变为排列更为紧密的HCP和ICO结构;位错扩展区域材料主要转变为DFCC结构。