堆石料邓肯张模型的参数敏感性与

近些年,面板堆石坝在我国水电建设中是重点选择的坝型,有关研究方兴未艾。堆石料的本构模型是面板堆石坝计算分析的重要基础。各种本构模型中,参数均需试验所得,增加了工作难度。由于邓肯模型的广泛应用,目前已积累了相当多的试验资料,本文在此基础上对邓肯张E-B模型的参数进行敏感性与统计分析,得出了邓肯张模型各参数与空隙率、密度的关系式,从而不需试验即可充分了解模型参数的变化趋势与数值范围。     

堆石料邓肯张模型的参数敏感性与统计分析

近些年,面板堆石坝在我国水电建设中是重点选择的坝型.有关研究方兴未艾.堆石料的本构模型是面板堆石坝计算分析的重要基础.各种本构模型中,参数均需试验所得,增加了工作难度.由于邓肯模型的广泛应用,目前已积累了相当多的试验资料,在此基础上对邓肯张E-B模型的参数进行敏感性与统计分析,得出了邓肯张模型各参数与空隙率、密度的关系式,从而不需试验即可充分了解模型参数的变化趋势与数值范围.     

基于均匀设计的邓肯E-B模型参数敏感性分析

在堆石料非线性弹性模型的反演分析中,模型参数敏感性分析是确定待反演参数的重要途径,为了更好的完善邓肯E-B模型参数敏感性分析的研究,结合均匀设计理论和方法,利用均匀设计软件和回归分析理论,分析了邓肯E-B模型参数对坝体水平和垂直位移的敏感性,成功实现了均匀设计在邓肯E-B模型参数敏感性分析中的应用,并对计算模型的主要参数进行了敏感性分析,其中参数kb、φ0、n对坝体位移有较大影响。     

砒砂岩重塑土力学特性及本构模型试验研究

为研究含水率和围压对砒砂岩重塑土力学特性的影响,采用TSZ-6A全自动静三轴仪进行三轴剪切试验.试验结果表明:随着围压的增大,土体抗剪强度逐渐变大;含水率越大,土体抗剪强度越小,并且两者都近似呈线性变化的趋势.以含水率、围压为影响因素,依据邓肯-张模型建立了砒砂岩重塑土的本构模型.应用该模型对不同含水率、围压下砒砂岩重塑土的应力-应变关系进行预测,预测结果与实测结果接近,表明以含水率、围压为参数建立的预测模型能较好地反映砒砂岩重塑土的本构关系.研究可为砒砂岩土在工程建设中的应用提供基础理论依据.     

高斯-牛顿法及其在作物水分生产函数模型参数求解中的应用

对于作物水分生产函数的非线性模型,现有参数求解方法是先采用变量代换使模型线性化后再用最小二乘法求解。用这种方法得到的参数估计值并不是无偏估计,因而回归方程也不是最优的,相应相关系数也不能很好地反映拟合的显著性水平。介绍了高斯-牛顿法,并把它用于作物水分生产函数Jensen模型参数求解,该方法可使拟合结果逼近无偏估计,从而提高拟合的精度。同时,给出的未经线性化模型的相关系数更能反映拟合的显著性水平。     

基于FRIDA模型的轮胎-土壤接触特性研究

利用喷涂法与土壤传感器埋设法测试了不同胎压条件下轮胎-土壤接触特性,旨在研究轮胎气压对轮胎-土壤接触特性影响,对FRIDA模型在华北一年两熟区壤土区适用性进行评价并优化,结果表明,轮胎-土壤接触面面积A的均方根误差(RMSE)从0.022 m~2降低到0.013 m~2,标准偏差(Bias)的变化范围为-0.19~0.019 m~2,模拟值与实测值的回归线决定系数为0.948;轮胎-土壤接触面平均应力及最大应力的模拟值与实测值的相对误差(RE)均小于0.1,参数优化及验证后的FRIDA模型能够模拟华北一年两熟壤土区轮胎-土壤接触特性。通过田间试验结合优化的FRIDA模型,分析轮胎气压、轴载对轮胎-土壤接触特性影响的结果表明,随着轮胎气压增大,接触面形状由矩形到椭圆形再到圆形的变化过程,接触面积减小,应力分布由M型应力集中到凸型应力集中变化;随着轴载增大,轮胎-土壤接触面形状由类椭圆形变为矩形,面积增大,应力分布出现严重M型应力集中现象,且应力逐渐增大。该研究为合理选择拖拉机胎压及配套农机具提供了理论依据。     

作物-水-盐的联合胁迫与响应模型的研究评估

将节水灌溉理论用于盐渍土和劣质水资源的利用 ,在论述土壤水盐联合胁迫过程对作物响应原理的基础上 ,对作物水盐响应模型 (MCRWS)的建模假定、建模方法及一些代表性模型的特征和应用效果进行了较系统评估 ;将 2 0世纪末期相关研究中学科前沿出现的新概念、新方法、对某些传统假设和理论提出的挑战作了重点介绍 ;并对今后有关 MCRWS的深入研究提出一些初步构想。     

3,5,6-三氯-2-吡啶醇在紫色土中的吸附特征与参数估计

通过批量平衡实验和土柱实验获得了3,5,6-三氯-2-吡啶醇(简称TCP)在紫色土土壤中的吸附特征,并应用模型对上述吸附过程进行模拟。其中,吸附动力学参数通过准一阶、准二阶动力学方程、Elovich模型和粒子扩散模型反演;等温吸附参数应用Freundlic、Langmuir和Linear模型反演;土柱实验中的吸附参数基于Thomas与YoonNelson模型反演。结果表明:TCP在紫色土中的吸附动力学过程包含快速的表面物理吸附和慢速的内部化学扩散2个阶段,且粒子扩散模型表现最好。等温吸附过程可以通过Freundlic模型描述(R~2=0.94),获得的吸附容量常数K_f为0.79 mL/g,吸附水平较小说明TCP在紫色土中具有较大的迁移风险。TCP在土柱中达到平衡需要的时间约为1 215 min,土壤对TCP的吸附率为10.65%。Thomas与Yoon-Nelson模型能够较好地模拟TCP在紫色土中的动态吸附曲线(R~2≥0.84),获得的平衡浓度q0为0.008 6 mg/g。     

喷雾模型的发展及其在内燃机CFD中的应用

喷雾模型是内燃机CFD软件中重要的组成部分,而喷雾模型是由多种子模型组成的。正确设定喷嘴出口的边界条件和选择恰当的喷雾子模型成为成功分析和优化柴油机和汽油机高压喷雾的先决条件。本文主要讨论了喷嘴流动模型、液膜雾化模型和喷雾碰壁模型在CFD软件中的应用现状。     

SLURP模型及其在灌区水管理应用中的研究发展

为探讨农业节水灌溉的尺度问题,常借助水文模型模拟研究灌溉系统的水分循环以及水量平衡要素的变化规律.SLURP模型具有一定的物理基础,能够充分利用RS/GIS空间信息,考虑灌溉系统内大坝、水库、取水设施等影响,模拟不同地质、土壤、植被以及不同管理措施情况下的灌区水分循环.阐述了SLURP模型的原理、结构和功能和模型参数,总结了模型在国外灌区的应用研究现状及其进展.结合灌区水管理研究的经验,分析了模型存在的不足,对模型在灌区水管理及节水灌溉策略分析中的应用前景进行了展望.     

基于ANSYS的挖掘铲静力分析

挖掘铲的性能和质量直接影响挖掘部件的作业效果。以两种常见的挖掘铲为研究对象,对其进行初步的受力分析,模拟田间作业状态,并利用ANSYS软件进行有限元分析。通过分析不同条件下挖掘铲所受应力的变化情况,优化挖掘铲的设计参数。     

岩质边坡开挖卸荷非线性弹性本构摸型研究

基于三峡永久船闸高边坡岩体开挖卸荷物理模拟试验结果,假定岩体卸荷应力～应变曲线为双曲线型非线性弹性曲线,据此提出了岩质边坡开挖卸荷双曲线型非线性弹性本构模型,克服了常规弹塑性本构模型假定岩体卸荷阶段应力应变关系为线弹性的缺陷.该模型变形模量采用应力应变曲线的切线模量,其随着岩体应力水平的降低而降低,体现了岩体在卸荷作用下的变形模量的衰减特征.该模型对三峡永久船闸高边坡岩体开挖卸荷物理模拟试验应力应变曲线的拟合程度非常高,表明该模型在理论上可行,同时工程实例的分析也表明该模型在应用上可行.     

六轴机车在弹性结构轨道上耦合动力学模型

针对六轴机车的动力学性能,建立了较为详细的机车在弹性结构轨道上运行时的空间耦合动力学模型。对于机车子模型,假设车体、转向架和轮对均为刚体,各部分通过两系悬挂连接起来,形成一个多自由度质量-弹簧-阻尼系统,每个刚体均具有5个自由度,整个机车模型共有45个自由度。对于轨道模型,左右两股钢轨均视为连续弹性离散点支承基础上的无限长Euler梁,并考虑钢轨的垂向、横向及扭转振动;轨枕视为刚性体,并考虑轨枕的垂向、横向反转动;道床离散为刚性质量块,只考虑道床垂向振动。而对于轮轨关系模型,采用了先进的空间耦合关系模型。最后结合工程实际,给出了SS7E电力机车在弹性结构轨道上的运动稳定性仿真应用实例。     

土壤水分入渗参数的非线性预报模型

以山西地区黄土高原区土壤为研究对象,通过实施大量大田耕作土壤水分入渗试验,获取了Kostiakov二参数入渗模型参数的实测大样本,建立了各个土壤水分入渗参数与土壤理化参数间的非线性关系模型;通过MATLAB软件,实现了Kostiakov入渗模型系数的求解。结果表明,常规土壤理化参数土壤含水率、体积质量、粉粒、砂粒和有机质质量分数作为非线性预报模型的输入参数是合理的,所建立的非线性关系模型高度相关,预测参数的实测值与预测值的相对误差可控制在8%以下。因此,用土壤常规理化参数对土壤水分入渗参数进行非线性预报是可行的。     

基于非线性模型的农用车路径跟踪控制器设计与试验

为提高农用车辆路径跟踪性能,提出一种基于非线性模型预测的路径跟踪控制方法。该方法将路径跟踪问题转换为求解满足速度、转角约束的最优值问题。首先将农用车的非线性运动学模型进行离散化推出递推模型,作为控制器的预测方程;然后建立以农用车运动学模型控制量为状态量的目标函数,设计各个变量的约束条件,把预测方程代入目标函数将其转化为基于递推序列的二次规划法响应问题,在此基础上进行梯度计算解决非线性的约束优化;最后,利用实时反馈与滚动优化实现控制器的闭环校正;重复以上过程,完成预测控制。Matlab仿真结果表明:非线性模型预测控制器能够实现对所设计路径的有效跟踪。相对应的场地试验结果表明:试验小车以2 m/s的速度跟踪参考路径时,最大横向偏差为-4.28 cm;3 m/s跟踪参考路径时,最大纵向偏差为-6.61 cm,可以满足农用车辆对于路径跟踪的精度要求。与线性模型预测控制器的对比试验表明:以3 m/s的速度跟踪圆形路径时,设计的控制器跟踪横向偏差降低了36.8%,纵向偏差降低了32.98%。     

基于弹性摩擦模型的机器人免力矩传感器拖动示教方法

基于广义动量的外力观测器和导纳控制方案,采用弹性摩擦模型估计关节摩擦力,并对关节起动阶段的摩擦估计值进行规划,实现了免力矩传感器的机器人拖动示教。基于机器人的动力学模型和运动状态,建立了基于广义动量的机器人外力观测器,观测操作者对机器人施加外力。采用导纳控制方案,根据观测的外力生成关节运动轨迹,实现机器人的拖动示教。采用弹性摩擦模型对关节摩擦进行建模,并在模型中引入Stribeck摩擦项,实现关节在低速和静止状态下的摩擦力估计。为解决关节在静止状态下拖动困难的问题,对关节起动阶段的摩擦力估计进行规划,通过短暂增加关节摩擦的估计值以增加关节驱动力矩,从而实现关节的轻松拖动,且起动规划算法不会对机器人关节的其他运动阶段造成影响。实验表明,采用本文控制方案可有效实现免力矩传感器的工业机器人拖动示教。采用起动规划方案可有效增加关节起动外力和缩短关节起动时间,在起动阶段关节可以短暂产生26 N·m以上的估计力矩,相比未使用规划时关节的起动时间至少可减少70%。同时,关节在起动阶段具有一定的抗干扰能力。     

Philip入渗模型参数的非线性预报模型

利用黄土高原区大田耕作土壤的水分入渗试验过程资料,拟合了Philip入渗模型参数,建立了以土壤体积含水率、干密度、粉、黏粒含量和有机质含量等土壤理化参数为输入变量,Philip入渗模型参数为输出变量的土壤传递函数,通过对函数的分析、检验,建立了土壤入渗参数S和A的多元非线性预测模型;在此基础上,运用灰色关联分析理论,将各输入变量进行了灰色排序。研究表明:用土壤体积含水率、干密度、粉粒含量、黏粒含量和有机质含量作为预报模型的输入参数可实现对入渗参数的预测,预测参数实测值与预测值之间的相对误差可控制在8%以下,所建立的非线性预测模型高度相关。     

基于Pro/E和ANSYS的16V170柴油机有限元分析

将有限元法应用到淄博柴油机总公司的16V170柴油机曲轴设计之中,利用ANSYS软件对整体曲轴进行了静强度和模态分析。采用参数化造型软件Pro/E对16V170柴油机曲轴进行三维实体造型,再将模型导入到ANSYS中进行有限元分析。分析表明曲轴满足设计要求,采用的方法以及得出的结论可为16V170柴油机曲轴的设计、改进以及优化提供技术和理论支持。     

考虑非线性摩擦模型的机器人动力学参数辨识

针对机器人动力学参数辨识的问题,提出了一种基于人工蜂群算法的辨识方法。考虑到关节摩擦特性,引入非线性摩擦模型,推导了机器人动力学模型的非线性形式。设计满足速度、加速度边界条件的五阶傅里叶级数作为激励轨迹来采集实验数据;利用人工蜂群算法,以蜂群为搜索单位,通过群体间的信息交流方式与优胜劣汰机制,对模型中的未知参数进行了辨识。最后,对得到的辨识模型进行了分析与验证,结果表明通过辨识得到关节预测力矩与测量力矩有较高的匹配度,所建立的非线性模型能够更好地描述机器人的动力学特性。     

轴流泵装置调速性能的非线性回归模型研究

利用理论推导和试验数据相结合的方法,通过多元非线性回归分析得出轴流泵装置调速性能模型。根据水泵基本方程,结合假定条件推导出轴流泵装置扬程、效率关于转速、流量的特性方程。利用高精度水力机械试验台分别对2种不同类型的轴流泵装置试验测试,分析得出效率和扬程特性曲线随转速变化呈非线性变化的结论。利用试验数据作为观测值,特性方程作为预测模型,利用nlinfit函数和遗传算法相结合的多元非线性回归算法计算得出特性方程的待定系数。对2个算法的分析比较发现,单独利用多元非线性回归算法所求得的系数解趋于局部最优,而结合遗传算法后能得到全局最优解。将所求待定系数代入预测模型,分别将2种轴流泵装置的扬程、效率调速特性试验数据与预测值进行比较,得出:全流量范围内扬程误差绝对值在0~0.8 m之间,效率误差绝对值在0~8%之间;设计工况点附近扬程误差绝对值在0~0.5 m之间,效率误差绝对值在0~5%之间。