一种改进粒子群算法的立体阵列优化方法

利用传统粒子群算法对立体阵列所有臂的阵元分布形式同时进行优化时,不仅耗时,而且易于收敛到局部解。为了解决这个问题,提出了一种改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)。改进算法采用并行计算思想,同时初始化多个粒子群,每个粒子通过优化一个臂(优化臂)的阵元参数达到"降维"的目的,使用线性递减惯性权重,对多个粒子群同时进行预优化,获得中间解。利用中间解构建一个"升维"的新粒子,使用最小惯性权重对新粒子继续优化,满足停止条件后输出。通过对5臂星形立体阵列进行优化设计,发现改进算法不仅耗时短,而且能够得到更优的结果,最后通过6个仿真实验讨论了所设计的阵列的指向特性。     

基于解析法的旁支管共振消声带宽计算

旁支管是应用广泛的共振消声结构。应用解析方法推导旁支管共振结构的传递损失和共振频率计算公式,考虑三维修正,给出旁支管共振消声带宽与各种参数的定量关系,定义消声带宽与共振频率的比值为带宽参数,研究带宽参数与传递损失以及旁支管其他参数的变化关系,最终给出旁支管共振消声带宽计算公式。最后,通过三维有限元方法(Finite Element Method,FEM)计算旁支管的消声带宽并与文中公式结果进行比较,结果显示,两种结果吻合良好,验证了计算公式的可靠性和准确性。     

Reliability analysis of chatter stability for milling process system with uncertainties based on neural network and fourth moment method

A reliability analysis of the milling system with uncertainties is developed in this paper to predict reliable chatter-free machining parameters. The chatter reliability refers to the probability of no chatter for the dynamic milling system. Then a reliability model is established to predict the chatter vibration, in which the dominant modal parameters of the dynamic milling system are defined as random variables. To solve the reliable model with the second-order fourth-moment (SOFM) method, the limiting axial cutting depth is substituted by an explicit expression obtained using a neural network. Therefore, after distributions of the random parameters are experimentally determined, the reliability of the given machining parameters can be computed with the SOFM method. Furthermore, a reliable stability lobe diagram (RSLD) can be plotted to obtain more reliable and accurate stable region instead of the conventional SLD. A case study is performed to validate the feasibility of the proposed method. The reliability of the milling system was calculated with the SOFM method, the first-order second-moment (FOSM) method and the Monte Carlo simulation (MCS) method. The results from the SOFM method and MCS method were found to be more consistent. Moreover, a RSLD with the reliability level 0.99 was compared with a conventional SLD plotted using the mean values of the random parameters. Chatter tests shown that the RSLD with the higher reliability level was more accurate for predicting the chatter-free machining parameters.     

一种基于射线照相的X射线衰减系数获得方法

提出了一种通过射线照相法计算X射线在物质中衰减系数的方法,通过简单实验以及计算快速获取不同能量X射线在物质中的衰减系数。设计实验找出了底片黑度与工件厚度的关系曲线,推导出表达式,并得出表达式的可信区间。用射线照相法实测了管电压为140、130、120kV时钢质台阶试块的X射线衰减系数与理论值对比,其标准误差＜3%,证明了该方法的可靠性。射线照相法求物质衰减系数计算简单、操作便捷、误差小,有望推广应用于材料中X射线衰减系数的估算。     

地震作用下顺倾岩体边坡锚固界面剪切作用分析

基于FLAC 3D软件,尝试修正的cable单元建立全长黏结锚杆锚固顺倾岩体边坡数值分析模型,改进剪应力提取方法,分别模拟分析了锚杆-注浆体界面上和注浆体-岩体界面上的剪切作用及其演化。研究发现:注浆体-岩体界面上比杆体-注浆体界面上的剪应力小得多,且均以锚杆上的中性点为界方向相反,分布很不均匀,中性点附近大,锚杆两端小,随边坡地震响应增强锚固界面脱粘并向锚杆两端发展,直至全部脱粘致使锚固破坏。获得了地震波作用下边坡两锚固界面上剪应力及其分布和脱粘破坏过程,揭示了锚固界面上的剪切相互作用和锚固破坏机制,并得到了试验印证。为边坡锚固设计和施工提供了参考。     

分岔段超小净距隧道爆破围岩振动衰减特征

为研究隧道分岔段控制爆破振动对相邻隧道的影响,根据大量现场振动监测数据,分析论证了掏槽爆破和预留光爆层爆破对前方相邻隧道和后方中隔岩墙的振动影响,发现后方中隔岩墙的爆破振动比前方放大1.4倍左右;并根据振动波形分析,论证了高段位雷管的延时误差和临空面条件对降低爆破振动的影响,从而提出了"尽量减小掏槽爆破的单段药量,MS7段以上雷管不需跳段使用,根据振动波形适当增大高段位雷管的炮孔数",这些技术措施可以显著降低爆破振动、提高爆破进尺,可为同类爆破提供借鉴。     

基于ECT的航空复合材料缺陷检测研究

针对航空复合材料制件在生产和服役过程中产生的缺陷损伤,提出了一种基于电容敏感原理的同面多电极阵列传感器无损检测方法。基于电容边缘效应,设计了一套同面电极阵列的胶粘缺陷检测系统,模拟航空复合材料缺陷的真实分布。电容层析成像(ECT)系统以单电极激励方式工作,根据缺陷材料介电特性变化引起的电容测量值的变化,采用共轭梯度成像算法复现缺陷位置和形状。实验结果表明,所述方法能够准确地判断出胶粘缺陷的位置和大小,能够对2mm厚度碳纤维复合材料内侧的8mm胶粘结构缺陷进行可视化检测,ECT检测系统重建图像质量较高、边缘伪影较少,为航空复合材料缺陷检测提供了一种新的研究方向。     

水平砂泥岩地层隧道爆破振动效应研究

为了研究水平砂泥岩地层隧道爆破振动效应,以段家坪隧道为例,采用数值模拟,对拱顶、拱肩、拱腰和拱脚的振速和应力以及节理对应力波传播的影响规律进行分析,将数值模拟和现场爆破振动数据进行对比。结果表明:拱顶处的振速和应力最大;随着岩体中水平岩体层数的增加,K值减小,α值增大;水平层状岩体模型中,节理两侧的振速与应力衰减幅度较均质模型中大;由于实际隧道围岩并不是均质的,现场监测振速数据拟合出的振动波衰减指数α偏大。     

尾矿浆浓度与超声波衰减系数的关系研究

针对目前基于超声波法的尾矿浆浓度测量方法没有直接表达浓度与散射衰减系数、黏滞衰减系数的相关关系的问题,采用数值计算方法,研究了超声波在尾矿浆中的衰减特性,得到了声波衰减系数与浓度的相关关系,并通过实验数据的分析论证了数值计算的准确性。研究结果表明:浓度在10%以内时,浓度越大,声速越小;浓度在5%以内时,超声波的衰减系数与浓度近似成正比关系;当超声波频率、粒径一定,浓度在10%以内时,浓度越大,超声波的衰减系数越大。研究结果为超声波在尾矿浆浓度在线监测中的实际应用提供了依据。     

不同进洞高程隧道洞口段大型振动台模型试验研究

随着我国“一带一路”战略对中西部铁路建设投资力度的进一步加大,黄土地震区隧道安全问题日渐突出。如目前已建成的宝兰客运专线、兰渝铁路,正在修建的成兰铁路、银西铁路等都穿越黄土地震带。长期以来,进洞高程作为影响黄土隧道洞口段边坡隧道系统动力响应的重要参数,很少得到关注。因此,将进洞高程作为一个关键参数,借助振动台模型试验与数值模拟分析,定性研究了坡-隧系统动力响应的特点,设计了相似比为1∶70的隧道洞口段边坡隧道系统大型振动台模型试验。坡脚进洞和1/2倍坡高进洞模型试验震害观测结果表明:坡-隧系统坡高、坡角、入射地震波、岩土体材料、填筑方式、衬砌结构相同,进洞高程不同,洞口段破坏形态不同,破坏程度各异。进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,坡脚进洞的加速度响应远远小于1/2倍坡高处进洞衬砌结构的加速度响应。