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期刊信息

吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:陈永杰
编 辑:张祥合 曹 敏  程仲基
    赵莹莹 赵浩宇
电 话:0431-85095297
E-mail:xbgxb@jlu.edu.cn
地 址:长春市吉林大学南岭校区
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2020年, 第50卷, 第2期 刊出日期:2020-03-01
上一期   
车辆工程·机械工程
各向异性刚度对轮胎力学特性及车辆操纵性的影响
李小雨,许男,仇韬,郭孔辉
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  389-398.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190172
摘要 ( 450 )   HTML ( 75 )   PDF(1701KB) ( 390 )  

为揭示各向异性刚度值与轮胎力学特性的关系以及对复合工况车辆操纵性的影响规律,首先,通过引入方向因子描述复合工况总切力方向,提高了UniTire对复合工况轮胎力的建模精度;然后,根据轮胎试验数据分析了不同各向异性刚度值下轮胎力学特性变化规律,建立了考虑轮胎各向异性刚度值影响的有效侧偏刚度表达式;之后,建立了考虑轮胎各向异性刚度值影响的复合工况车辆操纵性分析模型,分析了轮胎处于不同各向异性刚度值时纵向加速度对车辆操纵性的影响;最后,通过CarSim软件平台对分析结果进行了仿真验证。结果表明:当轮胎各向异性刚度强时,复合工况下不同的制动/驱动模式对车辆的操纵性影响很小;当轮胎各向异性刚度弱时,复合工况下不同的制动/驱动模式会使车辆呈现出不同的操纵性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
静气动弹性影响下带小翼汽车尾翼的设计与优化
赖晨光,王擎宇,胡博,文凯平,陈彦宇
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  399-407.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181118
摘要 ( 216 )   HTML ( 13 )   PDF(1530KB) ( 155 )  

翼尖小翼能利用机翼翼尖产生的三维绕流为机翼提供额外的升力和前进的推力,其独特的作用机理同样适合用在汽车尾翼上。由于汽车的尾部流场与航空器有较大差别,使传统的航空器翼型很难满足汽车用翼尖小翼的设计需求,同时翼尖小翼的附加会使尾翼翼面因额外的弹性变形而产生新的气动载荷分布,这就需要对车用翼尖小翼进行设计和优化。首先,利用准均匀B样条曲线来拟合翼型,再对拟合的翼型进行小翼的三维参数化建模,最后,使用双向流固耦合的分析方法来考虑静气动弹性对附加了小翼的汽车尾翼的实际影响,并在三维流场中通过数值仿真的手段对小翼翼型及其形状参数进行优化设计。最优样本进行了风洞试验验证和比较,结果说明仿真具有较高的模拟精度,同时风洞试验与数值仿真的结果表明:翼尖小翼通过优化设计能为安装有普通尾翼的汽车带来额外下压力的同时减小其气动阻力;相较于刚性翼,考虑静气动弹性的新型尾翼,其最优解集有使汽车模型的升力系数增加而阻力系数减小的趋势。

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基于排气热管理的柴油机氧化催化器升温特性
王建,许鑫,顾晗,张多军,刘胜吉
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  408-416.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181240
摘要 ( 124 )   HTML ( 26 )   PDF(1486KB) ( 89 )  

为研究柴油机颗粒捕集器(DPF)再生升温过程中所采用的排气热管理措施对柴油机氧化型催化器(DOC)升温特性及其他发动机性能的影响,选取低转速、中小负荷下的两个低排温的典型工况点进行试验研究。试验结果表明:增加次后喷油量对DOC入口排气温度影响较小,可提高DOC内部升温速率、缩短升温速率峰值到达时间,且负荷越大效果越明显;次后喷油量的增加能提高DOC对HC的转化效率,但由于HC基数的增多会导致DOC后的HC逃逸量增多;增加次后喷油量也会增加发动机的比油耗和加重发动机的机油稀释程度,需要合理控制次后喷油量;进气节流阀开度减小,节流作用增强,进气流量降低,DOC入口温度上升,DOC内部升温响应速度变缓但升温速率峰值增大。升温过程中,峰值温度出现在DOC中后部且温度梯度大。试验研究成果可为DPF主动再生方法及温升策略提供试验依据。

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纤维增强复合材料在汽车覆盖件中的应用
叶辉,刘畅,闫康康
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  417-425.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190202
摘要 ( 167 )   HTML ( 12 )   PDF(1582KB) ( 113 )  

采用碳纤维和玻璃纤维两种增强材料与环氧树脂基体材料,对汽车发动机罩进行了铺层结构设计、样件制造和性能对比分析。研究表明:纤维增强发动机罩在满足刚度、模态要求的同时能有效减轻质量,实现发动机罩减重51.2%。在不同工况下,将发动机罩自由模态、横向弯曲刚度、扭转刚度的仿真结果与试验结果和原钢制件发动机罩性能进行了对比,验证了设计的有效性。对复合材料发动机罩铺层优化设计进行了研究,通过优化发动机罩质量相对于初始设计减重9.7%,充分发挥了纤维复合材料在汽车轻量化方面的优势。

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后视镜造型对前侧窗气动噪声的影响
陈鑫,王宁,沈传亮,冯晓,杨昌海
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  426-436.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180867
摘要 ( 107 )   HTML ( 4 )   PDF(4887KB) ( 65 )  

前侧窗区域的气动噪声主要来源于车外后视镜,为降低此区域的气动噪声,基于后视镜-平板风洞实验,对5款后视镜进行数值模拟研究。稳态分析采Realizable k-ε模型,瞬态分析采用基于Realizable k-ε模型的分离涡模拟(DES),此数值模拟方法监测的噪声数据与风洞实验结果基本一致。对比分析了5款后视镜平面流线图、表面声功率图和压力云图等,得出后视镜镜罩、基座造型、安装角度等造型因素对前侧窗区域气动噪声影响较为明显,适当调整组合这些造型因素,可有效减小后视镜对前侧窗气动噪声的影响,对后视镜结构的优化设计有较好的借鉴意义。

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基于克里金和粒子群算法的装载机铲掘轨迹规划
于向军,槐元辉,李学飞,王德武,俞安
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  437-444.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190766
摘要 ( 110 )   HTML ( 9 )   PDF(1175KB) ( 72 )  

以某50型轮式装载机为研究对象,结合其行驶、作业特性和自身结构特点,联合RecurDyn和EDEM建立了包含物料信息的装载机铲掘特性仿真模型。归纳驾驶员经验分析了装载机铲掘散状物料的过程,构建了能反映铲斗满斗率和燃油消耗量综合性能的装载机铲掘性能指标。针对不同工况和不同铲掘轨迹参数下的装载机铲掘性能,基于Kriging方法建立了不同工况下铲掘性能关于铲掘轨迹参数的近似响应关系,采用粒子群算法对其进行优化,得到了不同工况下的理论铲掘轨迹参数。分析结果表明:优化后的铲掘轨迹参数所对应的装载机铲掘性能将会得到明显提升。

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基于双向长短期记忆模型的起重机智能操控方法
倪涛,刘海强,王林林,邹少元,张红彦,黄玲涛
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  445-453.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190231
摘要 ( 99 )   HTML ( 5 )   PDF(1498KB) ( 43 )  

为解决地面指挥人员和司机协同操控起重机难度大的问题,提出一种基于双向长短期记忆(BiLSTM)模型的起重机智能操控方法,实现了对起重机的单人控制,降低了人力成本。首先,使用Kinect从指挥人员的一段动作指令中采集出人体关节点的坐标序列;然后,利用这些坐标构造人体关节向量,通过计算向量间的夹角和模比值构造出两种区分不同指令的特征矩阵;之后,将夹角特征矩阵输入到基于BiLSTM模型的指令识别网络,并与支持向量机(SVM)和反向传播(BP)神经网络的识别结果作比较;最后,将夹角和模比值特征矩阵进行融合识别,以进一步提升准确率。实验结果表明:本文指令识别网络具有较高的识别率;提出的融合识别方法有效地利用多种特征的信息,对训练集的识别准确率达99.13%,对测试集的识别准确率达96.75%。

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纯电动铲运机弓网续能系统设计与动态特性仿真
李银平,靳添絮,刘立
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  454-463.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181152
摘要 ( 92 )   HTML ( 4 )   PDF(1173KB) ( 35 )  

为能给纯电动铲运机充电续能,提出了一种弓网续能充电系统。根据10 t级纯电动铲运机受电弓动力学特征及受电弓与巷道之间的工作条件设计了包括弓网各部件结构、弓头运动轨迹、升弓角及平衡杆转角等弓网续能系统参数。基于建立的受电弓动力学计算模型,结合多目标优化算法设计出纯电动铲运机专用受电弓,基于非线性有限元理论建立了纯电动铲运机弓网续能系统有限元模型,通过MARC软件对弓网续能系统受流情况进行了动态特性仿真和验证分析。结果表明:本弓网续能系统能在保证纯电动铲运机安全运行的前提下仅需12.5 s完成纯电动铲运机续能充电,提高了纯电动铲运机运行作业效率,具有很强的推广性。

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基于快速非奇异终端滑模的机械臂轨迹跟踪方法
王伟,赵健廷,胡宽荣,郭永仓
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  464-471.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181083
摘要 ( 80 )   HTML ( 4 )   PDF(1251KB) ( 40 )  

为使机械臂按预定轨迹运行,设计了一种基于快速非奇异终端滑模的新型现代控制方法。该方法结合了传统的快速终端滑模和非奇异终端滑模,具有快速性、非奇异性、有限时间收敛性和强鲁棒性,并可有效抑制滑模控制器固有的抖振现象。首先,将机械臂简化为二自由度刚性连杆系统并建立数学模型;其次,设计鲁棒控制器;然后,构造李雅普诺夫函数验证其稳定性;最后,详细的对比仿真表明了本文方法的有效性。

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气动柔性六足机器人定半径转弯实现方法与稳定性
赵云伟,耿德旭,刘晓敏,刘齐
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  472-482.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181071
摘要 ( 105 )   HTML ( 6 )   PDF(1632KB) ( 33 )  

针对气动柔性关节仿生六足机器人提出基于三角步态和重心轨迹跟踪法的定半径转弯步态规划方法。采用预设机器人步态转角和转弯半径逆向建立转动过程中机器人重心轨迹模型,获得机器人足部的落足点位置,并进行了机器人重心轨迹仿真,研究了重心规划轨迹与理想轨迹的偏离误差。根据静态稳定裕度模型建立了最大步态转角模型,并以此作为判据分析机器人定半径转弯步态规划的稳定性。利用三维运动捕捉系统进行了机器人定点和定半径转弯性能实验,获得了不同步态转角和转弯半径下机器人的转弯性能,验证了转弯步态规划方法的正确性。该机器人动作灵活,可实现任意半径转弯,当规划步态转角小于最大步态转角时机器人转弯过程行进平稳。

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椭圆齿轮传动系统非线性动态特性分析
董长斌,刘永平,魏永峭,邓海青,许杰
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  483-493.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181080
摘要 ( 110 )   HTML ( 8 )   PDF(2950KB) ( 34 )  

为获得椭圆齿轮副工作时的振动规律,以实现其稳定、高效传动,在分析椭圆齿轮固有特性的基础上对椭圆齿轮非线性动力学特性进行了研究。以齿轮动力学理论为基础,建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、静态传递误差、粘弹性阻尼的椭圆齿轮非线性动力学模型,利用四阶变步长Runge-Kutta 数值方法对椭圆齿轮传动系统非线性动力学方程进行求解,绘制了系统的位移响应,相轨迹以及Poincaré映射,得到激励频率、阻尼比、时变啮合刚度、以及内部激励4个控制参数对传动系统动态响应的影响。椭圆齿轮副动力学模型的建立、求解和参数影响分析可以为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供一定的理论依据。

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混合润滑状态下齿轮接触刚度
程功,肖科,王家序,蒲伟,韩彦峰
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  494-503.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181131
摘要 ( 86 )   HTML ( 4 )   PDF(2280KB) ( 31 )  

为研究混合润滑状态下齿轮的接触刚度,提出了一种计算齿轮接触刚度的方法。首先计算出齿轮啮合过程中运动参数和受力情况,然后采用混合弹流润滑方法求解得到不同时刻粗糙齿面啮合处的膜厚与压力分布,将结果代入接触刚度计算式,得到不同时刻齿轮啮合的接触刚度。讨论了不同工况对齿轮啮合接触刚度的影响,并将光滑表面接触刚度与粗糙表面接触刚度进行了对比。结果表明:转速和载荷对接触刚度影响很大,速度越快,接触刚度越小;载荷越大,接触刚度越大。

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材料科学与工程
轨道车辆窗下补强板冲压成形模拟
谷诤巍,陈琳,赵立辉,徐虹,李欣,于歌
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  504-511.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181255
摘要 ( 82 )   HTML ( 3 )   PDF(1984KB) ( 39 )  

以某款地铁车辆窗下补强板为例,利用有限元软件Autoform,研究了拉延筋强度系数、压边力和模具间隙参数对补强板件成形的影响。结果表明:拉延件拉裂主要由成形过程中板料局部流动不均匀所致,起皱是由于拉延过程中边角处物料聚集引起;拐角处设置重拉延筋可极大地消除起皱缺陷,通过正交试验找出参数匹配的最优组合,可进一步对边角起皱和拉裂缺陷协调控制。最优参数组合是拉延筋强度系数为0.35、压边力为800 kN和单边模具间隙为0.20 mm;基于回弹量对模具型面进行补偿可有效控制轮廓精度,取1.1的补偿系数时效果最好。基于模拟结果进行了成形试验,得到了合格工件,验证了模拟控制措施的有效性。

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6082铝合金超厚板搅拌摩擦焊接头组织与性能
宫文彪,朱芮,郄新哲,崔恒,宫明月
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  512-519.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190241
摘要 ( 82 )   HTML ( 1 )   PDF(2090KB) ( 26 )  

采用搅拌摩擦焊对84 mm厚的6082-T4铝合金进行双面对接焊接,焊后进行人工时效(180 ℃×5 h)处理。研究了沿板厚方向焊接接头的微观组织与力学性能变化。结果表明:焊核区组织为细小的等轴晶粒,从表面至焊缝的中心,晶粒尺寸分别为16、13、5 μm,高角度晶界所占比例分别为77.2%、76.3%、72.5%;焊核区的强化相主要为“GP区”及β″相;热机械影响区晶粒沿搅拌头旋转方向被拉长,组织中存在较高密度位错;焊缝中心层区域硬度分布呈“V”型,硬度最低值出现在双面焊重叠区,其他位置硬度曲线呈“W”型分布;正、反面两道焊缝发生断裂的位置均为TMAZ与HAZ交汇的区域,接头平均抗拉强度沿厚度方向从表面至中心分别为211、201、180 MPa,呈逐渐降低趋势;中心层抗拉强度最低,但其断裂伸长率最高,约为母材的69%;断口为大小不同的韧窝,接头表现为韧性断裂。

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等温热处理温度对超级贝氏体组织与性能的影响
修文翠,吴化,韩英,刘云旭
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  520-525.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190012
摘要 ( 82 )   HTML ( 3 )   PDF(1224KB) ( 20 )  

研究了70Si2Mn2CrMo钢经不同温度等温热处理后,产生超级贝氏体组织转变的同时,碳化物析出的情况以及对其力学性能的影响。通过对试样的显微组织和力学性能的检测分析,确定了碳化物析出的温度及类型;同时表明,由于碳化物析出减少了过冷奥氏体中C含量,致使其稳定性下降,超级贝氏体中残余奥氏体质量分数减少。与220 ℃等温热处理没有碳化物析出的样品相比较,245 ℃等温热处理样品的抗拉强度降低11%,强塑积降低16%,疲劳循环断裂次数降低55%。

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交通运输工程·土木工程
变覆盖半径下城市轨道交通维护保障网络设计模型
孙宝凤,姜源,郑黎黎,崔万坤,任欣欣
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  526-534.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190520
摘要 ( 41 )   HTML ( 2 )   PDF(918KB) ( 35 )  

采用变覆盖半径的集合覆盖模型构建了城市轨道交通维护保障网络设计新模型。鉴于维修保障点的覆盖和保障规则与选择的算法组合优化进程具有高度相似性,设计了生物地理学优化算法求解模型。算例分析表明:通过直接权衡覆盖半径与维修响应时间的关系适应网络化运营要求,所建模型和算法有效;维修保障能力和覆盖半径变化对于维修及时性、维修单元利用率均有影响。

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城市潮汐车道优化设计的双层规划模型
贾洪飞,丁心茹,杨丽丽
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  535-542.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180790
摘要 ( 118 )   HTML ( 8 )   PDF(1410KB) ( 56 )  

针对周期性某时段路段通行能力不均衡所导致的单向拥堵问题,分析了潮汐车道的设置条件与方向分布系数。在此基础上,从路网系统的角度出发,建立潮汐车道设置方案的双层规划模型,上层模型用于路网车道分配,以系统总延误及潮汐车道交通流优化比的和最优为目标,下层模型为路径选择行为符合Wardrop用户平衡准则的用户均衡分配模型。基于遗传算法和Frank-Wolfe算法进行算例分析,并将优化前、后的方向分布系数与路段饱和度进行对比,结果表明:该模型可合理缓解潮汐交通现象,降低路网系统总延误。

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考虑空间异质性的建成环境对通勤方式选择的影响
尹超英,邵春福,王晓全,熊志华
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  543-548.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181087
摘要 ( 94 )   HTML ( 4 )   PDF(618KB) ( 71 )  

为探讨交通小区层面建成环境各因素对居民通勤方式选择的影响,构建了考虑空间异质性的多层logistic模型,以长春市为例开展了实证研究。模型同时考虑了个体层面和交通小区层面变量对通勤行为的影响,并借助HLM软件标定模型参数。结果表明:居民通勤方式选择的空间异质性是显著存在的;在控制了空间异质性后,个体层面变量中性别、年龄、教育水平、户口类型、家庭收入、家庭小汽车拥有和出行属性中的通勤距离均对居民通勤方式选择有显著影响;交通小区层面中,居住地土地利用混合度越高、公共交通站点及道路交叉口密度越大,居民选择小汽车通勤的可能性越低,而居住在距离城市中心商务区较远的居民更倾向选择小汽车通勤。

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考虑行人差异性的人群疏散最优决策理论模型
张大伟,祝海涛
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  549-556.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181163
摘要 ( 78 )   HTML ( 1 )   PDF(1426KB) ( 26 )  

为研究人群在疏散过程中的行为差异性特征,提出了基于最优决策理论的行人疏散模型,模型引入行人“视觉区域”和差异性个体对空间可利用率的不同敏感度,通过建立空间可利用率评估标准和基于社会“交通规范”的行走方向偏好机制,描述个体在行为和决策层面上的差异性特征。本文对人群实验中异性单向人群和异性对流人群中的超越行为、对流人群渠化现象和对流人群渠化的相变过程进行了仿真,并通过与其他模型仿真结果的对比和人群基本关系图的研究对该模型进行了定性和定量验证。结果显示:该模型在异性人群动力学仿真方面有较好的适用性,可为紧急事故中异性人群安全疏散过程的疏导和人群管理提供合理、有效的建议。

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基于生存分析的城市桥梁使用性能衰变模型
方宇,孙立军
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  557-564.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190082
摘要 ( 87 )   HTML ( 3 )   PDF(752KB) ( 32 )  

使用上海市城市桥梁的历年常规检测数据,基于生存分析理论建立了桥梁使用性能衰变的概率性预测模型。同时,利用韦伯分布的可靠性函数深入描述了不同等级内桥梁各部位的性能衰变行为,研究表明:当前上海市城市桥梁在状态等级为A级和B级时持续周期相对较短;且相比于下部结构,桥梁的桥面系和上部结构的性能衰变速率更快。最后,根据2016年~2018年网级桥梁衰变预测的实际算例,对比了生存分析与回归分析、马尔科夫链的预测效果差异,验证了生存分析模型具有较高的预测精度。

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基于数据挖掘技术的桥梁结构健康状态检测
武立群,张亮亮
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  565-571.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190083
摘要 ( 117 )   HTML ( 9 )   PDF(1159KB) ( 50 )  

针对当前桥梁结构健康状态检测模型存在的检测误差大、检测效率差等难题,以改善桥梁结构健康状态检测结果为目标,设计了基于数据挖掘技术的桥梁结构健康状态检测模型。首先,采用无线传感器网络对桥梁结构健康状态数据进行采集,并采用核主成分分析对桥梁结构健康数据处理,去除桥梁结构健康数据的冗余特征,减少桥梁结构健康状态检测特征规模;然后,采用支持向量机对桥梁结构健康数据进行学习,并引入粒子群优化算法确定的桥梁结构健康状态检测模型的参数,建立最优的桥梁结构健康状态检测模型;最后,在Matlab2017平台上对桥梁结构健康模型的有效性和优越性进行测试。结果表明:本文模型获得了较高精度的桥梁结构健康状态检测结果,桥梁结构健康建模时间减少,提高了桥梁结构健康状态检测效率,而且桥梁结构健康状态检测整体性能要明显优于当前其他的桥梁结构健康检测模型,为桥梁结构健康研究提供了一种有效的工具。

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应用新数据同化算法的桥梁极值应力预测
樊学平,屈广,刘月飞
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  572-580.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181017
摘要 ( 61 )   HTML ( 2 )   PDF(1048KB) ( 28 )  

为合理动态预测桥梁极值应力,将极值应力监测数据视为时间序列,提出桥梁极值应力预测的数据同化新方法。利用极值应力监测数据建立动态非线性模型,引入 K均值聚类算法与最大期望算法,并将两者融合嵌入到高斯混合粒子滤波器,得到改进高斯混合粒子滤波算法,结合监测数据实现桥梁极值应力的动态预测,通过在役桥梁监测数据对所提算法的合理性进行验证,并与其他预测算法进行比较,结果发现改进算法更具可行性且预测精度较高。

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钢-混凝土组合梁的固有频率及其振型
张云龙,郭阳阳,王静,梁东
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  581-588.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181007
摘要 ( 88 )   HTML ( 3 )   PDF(960KB) ( 78 )  

为准确分析考虑剪切滑移效应的钢-混凝土组合梁频率及其振型,根据经典动力学的基本思想和粘结滑移理论,提出了钢-混凝土组合梁考虑剪切滑移效应的位移函数,基于能量法推导了考虑剪切滑移效应的组合梁自由振动方程并得出固有频率及其振型,解决了考虑钢-混凝土组合梁交界面剪切滑移的难题。通过室内试验对试验梁的频率及其振型进行测试,并基于ANSYS对钢-混凝土组合梁进行了仿真模拟分析,将试验梁的测量值、ANSYS仿真模拟分析值与理论解进行对比,结果表明:考虑剪切滑移效应求解钢-混凝土组合梁频率和振型的解析解是正确的,在实际组合梁工程中考虑剪切滑移效应十分必要。

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剑麻纤维水泥加固土的路用性能试验
戴文亭,司泽华,王振,王琦
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  589-593.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180660
摘要 ( 72 )   HTML ( 1 )   PDF(601KB) ( 33 )  

为研究剑麻纤维结合某离子型固化剂对长春地区典型粗粒土的固化效果,配制了纤维掺量为0.6%、纤维长度为1 cm、固化剂掺量为0.03%、水泥掺量为5%的剑麻纤维水泥加固土。对加固土的无侧限抗压强度、间接抗拉强度、冻稳定性和水稳定性等路用性能指标进行了系统的试验,得出剑麻纤维水泥加固土作为路面基层材料具有早期强度高,抗弯拉性能、冻稳定性能、水稳定性能好的结论,适合在长春及其气候、土质相似地区的道路工程中应用。

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基于分形理论的沥青路面层间机械摩阻强度行为
毛昱,李萍,念腾飞,林梅,魏西应
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  594-605.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181003
摘要 ( 48 )   HTML ( 3 )   PDF(1850KB) ( 31 )  

为沥青路面层间抗剪切设计及施工提供参考,针对现有沥青路面的结构层组合形式,研究了不同级配结构层组合类型沥青路面层间机械摩阻强度。首先,基于分形理论建立沥青路面层间机械摩阻强度理论模型,并分析了不同级配结构层组合形式的沥青路面机械摩阻强度特性;其次,为验证该理论模型的可靠性,进行了不同级配结构层组合类型的沥青路面剪切试验。结果表明:层间接触表面形态受沥青混合料级配影响较大,其中,级配组合类型为AC-13/AC-16的接触面积最大,然后依次为AC-13/AC-20、AC-16/AC-20;在相同荷载作用下,层间机械摩阻强度受上、下层级配结构层组合类型影响较大,级配结构层组合类型为AC-13/AC-20时,层间机械摩阻强度最大,然后依次为AC-16/AC-20、AC-13/AC-16;在温度为20 ℃时,层间机械摩阻强度理论值与试验值较接近,表明在该条件下沥青路面层间机械摩阻强度理论模型具有一定的可靠性与适用性。

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高性能树脂混凝土加固混凝土偏压柱承载力理论分析
蒲黔辉,刘静文,赵刚云,严猛,李晓斌
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  606-612.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181157
摘要 ( 68 )   HTML ( 3 )   PDF(1365KB) ( 26 )  

对高性能树脂混凝土钢丝网薄层(HTRCS)加固RC偏压柱试验中试件的破坏机理、加固试件的承载力进行了理论分析,建立了裂缝平均间距与钢丝网周长的关系式,可对钢丝网层数与平均裂缝间距进行定量分析。利用半波曲线较好地拟合了不同钢丝网层数下试件横向挠度曲线方程。分析验证了加固试件对于不同荷载等级在变形过程中均满足平截面假定。基于条带法运用MATLAB程序对被加固结构的承载力进行理论值计算,与试验值比较误差在5%以内,因此用条带法进行承载力计算是合理可行的。

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湿度有限波动下非饱和黏土路基动态回弹模量
凌建明,陈卉,钱劲松,周定
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  613-620.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181147
摘要 ( 80 )   HTML ( 7 )   PDF(1304KB) ( 36 )  

通过压实黏土的土-水特征曲线试验和重复动三轴试验,揭示了在不同湿度状态、干湿路径、有限湿度波动下回弹模量的变化规律,研究了回弹模量与基质吸力的相关性,构建了基于基质吸力的湿度波动折减系数η的预估方程。结果表明:回弹模量与基质吸力之间具有较强的非线性相关性;干化路径的动态回弹模量均大于相同含水率下湿化路径的动态回弹模量;动态回弹模量在波动初始衰减最明显,降幅可达23%~37%;基于基质吸力的η预估方程可求解不同湿度波动幅度和次数下的动态回弹模量,预估效果优于采用饱和度的预估方程。

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高铁站场宽路基复合地基二维模型适用性分析
李阳,王连俊
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  621-630.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181130
摘要 ( 59 )   HTML ( 1 )   PDF(1905KB) ( 34 )  

为评价二维建模方法在高速铁路站场宽路基复合地基中的适用性,以京沪高铁济南西站站场路基为例,根据5种方法建立相应二维模型分析复合地基受力及变形特征,并与三维模型计算结果及实测结果进行对比。研究表明:在分析地基沉降、桩土应力和路基坡脚水平位移时,等弹性模量法计算结果精度最高;但在分析地基超静孔隙水压力和边桩弯矩时,所有二维模型结果均不可靠,此时须采用三维模型进行分析。

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高预紧力后张法全长锚固支护力学分析
陶文斌,侯俊领,陈铁林,唐彬
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  631-640.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181285
摘要 ( 67 )   HTML ( 4 )   PDF(1431KB) ( 27 )  

针对深部巷道采用加长或全长锚固锚杆支护时,锚杆的锚固段整体受力不均、抗剪切承载能力低以及无法适应其大变形等问题,提出了高预紧力后张法全长锚固支护方法,通过建立高预紧力后张法全长锚固支护力学模型,对高预紧力后张法全长锚固支护的受力特征和支护围岩承载能力进行了理论计算和现场应用分析,并与传统加长、全长锚固支护方法进行了对比。研究结果表明:高预紧力后张法全长锚固支护方法具有高预应力支护与全长锚固支护的优点,在全长锚固的基础上使预高于金立紧力向围岩内传递,与传统加长、全长锚固支护方法相比,高预紧力后张法全长锚固支护方法锚固段的剪应力分布更加平缓;有利于锚杆预紧力在围压中扩散,增大围岩压应力区范围,改善锚固围岩特性;配套采用研发的高预紧力减摩托盘提高锚杆预紧力,可形成更有效的锚固围岩承载结构。

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微生物矿化作用下混凝土裂缝修复与性能补偿
袁杰,陈歆,何虹霖,杨博,朱小骏
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  641-647.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181001
摘要 ( 87 )   HTML ( 0 )   PDF(1744KB) ( 23 )  

为全面评价基于微生物矿化的混凝土修补效率与效果,采用巴氏生孢八叠球菌,通过产物晶相分析优选钙源,配制微生物-尿素-钙源体系修复液,修复混凝土裂缝并扫描评价物理封堵效率;然后对不同裂缝状态下的混凝土进行吸水率、抗氯离子渗透性、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀等试验,考察微生物矿化作用对开裂混凝土耐久性的补偿效果。结果表明:硝酸钙是良好钙源,沉积的方解石封闭了裂缝表面并填充裂缝体积50%以上,修复后混凝土抗渗性恢复显著,抗冻性与抗硫酸盐侵蚀性能也有所补偿。本文推荐了微生物技术的钙源,评价了该修补方法的效率,并肯定了其对开裂混凝土耐久性的补偿效果。

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湿热养护时掺合料对玻纤增强水泥性能的影响
何娟,程从密,杨毅男,张亚芳,钟明峰
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  648-653.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190006
摘要 ( 52 )   HTML ( 1 )   PDF(1489KB) ( 23 )  

采用80 ℃湿热养护的加速老化方法,通过力学性能和微观分析研究掺合料对玻璃纤维增强硅酸盐水泥(GRC)中玻璃纤维腐蚀的影响。研究表明,GRC力学性能的经时变化是砂浆强度增长和玻璃纤维腐蚀破坏共同作用的结果,随着养护时间的延长,粉煤灰一方面使砂浆强度保持增长,另一方面抑制了玻璃纤维腐蚀,结果是玻璃纤维腐蚀减轻,GRC抗弯强度保持上升。玻璃纤维的轻微腐蚀会使其呈脆性破坏,而纤维间和周围的水化产物形成也导致其失去增韧作用,因而用韧性的变化评价GRC的退化比用强度变化来评价更有效。

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单向带抗剪键叠合板的受力性能试验
李明,王浩然,赵唯坚
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  654-667.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181062
摘要 ( 54 )   HTML ( 4 )   PDF(2751KB) ( 34 )  

为研究带抗剪键叠合板的受力特性,进行了7块单向板的静力试验,并采用有限元方法补充分析。结果表明:不同形式的抗剪键均能保证叠合板界面连接的可靠性,使其达到与现浇板接近的力学性能;现浇层与预制层混凝土、抗剪键与预制层混凝土结合牢固,整体性好;当跨度小于3.2 m时,两端简支单向带抗剪键叠合板可近似按一次受力构件计算;预制底板和现浇层间采用摩檫接触时,随着抗剪键行数、列数及抗剪键横截面积的增加,叠合板的屈服荷载增加,屈服位移减小,且列数影响更明显,但三者增加到一定程度后,影响不再明显;布置一定数量的抗剪键后,抗剪键混凝土强度等级、现浇层混凝土强度等级及摩擦因数对叠合板的承载力和屈服位移几乎无影响。最后,建立了带抗剪键叠合板的刚度计算式。

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计算机科学与技术
水下视频图像清晰化方法
程艳芬,姚丽娟,袁巧,陈先桥
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  668-677.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190344
摘要 ( 182 )   HTML ( 24 )   PDF(1489KB) ( 94 )  

针对一般水下视频图像清晰化方法使图像失真、噪声放大以及视频播放中相邻帧出现闪烁跳跃等现象,提出了基于颜色空间的单幅水下图像清晰化方法和基于时空信息融合的水下视频清晰化方法。在研究单幅水下图像清晰化过程中,修正了传统方法中透射率估计偏大的现象,并采用暗通道先验与颜色饱和度相结合的方式对背景光进行修正。针对视频播放中相邻帧出现闪烁跳跃现象,将时间、空间信息融合,通过插值和取平均的方式估计出更稳定的透射率。实验结果表明:本文方法在对水下视频图像清晰化处理方面效果良好,同时视频的连续性和平滑性也得到了较好的处理。

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基于深度学习的CT影像脑卒中精准分割
郜峰利,陶敏,李雪妍,何昕,杨帆,王卓,宋俊峰,佟丹
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  678-684.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190623
摘要 ( 246 )   HTML ( 26 )   PDF(1051KB) ( 163 )  

为解决脑卒中病变的人工定位和定量分析耗时且缺乏一致性的问题,提出了基于多尺度U-Net深度网络模型,从非增强计算机断层扫描影像中分割脑卒中病变的高密度征,同时使用Dice损失函数训练模型以对抗数据中类不平衡问题。实验数据表明:该模型可端到端的以数据驱动的方式自动学习高密度征显著特征,有效地分割脑部小病灶区域。

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知识图谱嵌入中的自适应筛选
欧阳丹彤,马骢,雷景佩,冯莎莎
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  685-691.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180791
摘要 ( 134 )   HTML ( 11 )   PDF(751KB) ( 84 )  

针对知识图谱数据类别不平衡与训练难度不同,随机进行训练数据采样可能导致嵌入模型不能快速收敛的问题,提出了一种自适应的筛选训练数据方法。对训练数据按照关系类别进行分组,采样过程中首先根据概率选择关系类别,然后从选定的分组中随机选择一个实例进行训练。根据训练效果对每组实例被选择的概率进行自适应调整。实验结果表明:自适应的分组筛选在链接预测任务上取得了更好的结果,使嵌入模型更快、更好地收敛。

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基于离散优化算法和机器学习的传感云入侵检测
刘洲洲,尹文晓,张倩昀,彭寒
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  692-702.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181170
摘要 ( 119 )   HTML ( 9 )   PDF(1671KB) ( 60 )  

针对传感云的大规模高维度数据和多变性入侵行为,在雾计算模式下提出了一种基于并行离散优化特征提取和机器学习方法特性的传感云入侵检测算法。首先,为有效降低数据维度和提高特征提取过程的鲁棒性,在定义最优特征评价指标的基础上构建并行离散优化特征提取框架,理论分析表明:该指标能最大限度去除特征冗余度和保持原始数据多样性。其次,设计了具有普遍意义的离散优化算法(DOA),结合工程优化问题特点给出DOA实现流程,并证明了DOA具有全局收敛性,在此基础上使用DOA对特征提取框架进行求解,通过并行特征子集筛选过程实现了最佳特征组合提取。最后,利用最佳特征子集和机器学习中的分布模糊聚类技术对传感云入侵行为进行检测,通过引入智能迭代进化思想和自适应聚类策略,在有效避免模糊聚类算法易陷入局部最优缺陷的同时实现了聚类个数自动划分。实验结果表明:该入侵检测算法能有效给出入侵检测结果,而且相比于其他检测算法,该算法异常检测成功率和漏检率明显改善,且具有较强抗噪能力。

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通信与控制工程
基于托普利兹矩阵集重构的相干信源波达方向估计
张薇,韩勇,金铭,乔晓林
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  703-710.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181221
摘要 ( 74 )   HTML ( 3 )   PDF(1009KB) ( 29 )  

针对常规相干信源波达方向估计托普利兹矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的互相关或协方差矩阵进行重构,信息利用不完整且部分算法需去噪声处理等问题,提出一种改进托普利兹矩阵重构算法。利用阵元接收数据矢量构造包含阵元完整相关矩阵信息的托普利兹矩阵集,通过Hermitian转置矩阵修正及正反向平滑运算得到满秩矩阵,并结合运算量低的ESPRIT算法实现相干信号角度估计,同时避免去噪声处理。计算机仿真结果验证了算法的有效性。

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基于车间通信的车辆编队控制方法设计
马彦,黄健飞,赵海艳
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  711-718.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181143
摘要 ( 134 )   HTML ( 5 )   PDF(1207KB) ( 58 )  

传统的跟随领航者编队控制器在实际情况中难以准确获得领航车辆运动状态,并且其内部参数可能受到外部干扰的影响而具有不确定性。对此本文设计了基于自适应控制理论中变量估计方法的反馈线性控制器,提出了基于车间通信技术的控制器改进方法。首先,通过变量估计方法提高了控制器参数中的相对距离的精确度;然后,通过车间通信技术保证了接收到的领航车辆运动信息的准确性;最后,在VS2010和Simulink环境下进行了联合仿真实验,验证了算法的有效性。结果表明:基于车间通信技术和自适应原理的跟随领航者编队控制方法能有效完成编队任务,误差较小且收敛,为智能网联汽车的发展提供了一定应用价值。

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基于分布式二维激光测距仪的室内行人检测与跟踪
胡钊政,李招康,陶倩文
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  719-729.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181043
摘要 ( 78 )   HTML ( 4 )   PDF(2176KB) ( 28 )  

针对多台二维激光测距仪的空间标定问题进行研究,提出了基于虚拟二面体的激光测距仪标定新方法,并将不同激光测距仪采集的激光数据映射至同一参考坐标系中。在此基础上,提出了激光高斯背景模型(LGM)对激光数据进行背景建模,检测出运动目标,然后通过DBSCAN算法对同一类的点云目标进行聚类分析。最后,通过行人运动模型并结合卡尔曼滤波算法实现行人在不同激光视场下的准确跟踪。在实验中,利用真实的室内场景对本文算法进行验证,并就视场角和不同光照条件下的识别率与现有算法进行对比。实验利用不同类型的二维激光测距仪对场景中的行人目标进行检测与跟踪。实验结果表明:利用多台分布式激光测距仪可在不受光照条件的影响下实现大视角的室内场景监控,利用本文算法能够从多台激光融合的点云数据中较精确且稳定地检测并跟踪行人目标。

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农业工程·仿生工程
刚柔耦合式小麦脱粒弓齿设计及试验
付君,张屹晨,程超,陈志,唐心龙,任露泉
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  730-738.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190569
摘要 ( 92 )   HTML ( 2 )   PDF(1622KB) ( 33 )  

为解决小麦脱粒中脱净率低、损伤率高的问题,对小麦脱粒标准弓齿进行创新设计,并对其脱粒界面进行分析。设计刚柔耦合式弓齿小麦脱粒试验台,开展二次回归正交对比试验,损伤率明显降低,降幅最大可达到1.04%,脱净率明显提高,增幅最大可达到4.64%。试验因素对刚柔耦合式弓齿损伤率的影响程度由大到小依次为滚筒转速、喂入量和脱粒间隙,得到损伤率最优作业参数组合:滚筒转速为350 r/min,脱粒间隙为30 mm,喂入量为6 kg/s。试验因素对刚柔耦合式弓齿脱净率的影响程度由大到小依次为滚筒转速、脱粒间隙和喂入量,得到脱净率最优作业参数组合:滚筒转速为600 r/min,脱粒间隙为10 mm,喂入量为3.5 kg/s。

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青饲玉米收获机械切碎装置参数优化试验
薛钊,付君,陈志,王锋德,韩少平,任露泉
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  739-748.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191083
摘要 ( 89 )   HTML ( 5 )   PDF(1358KB) ( 46 )  

针对青饲玉米收获机械作业能耗大、切碎质量差的问题,利用自制青饲玉米收获机切碎试验台开展作业参数优化试验,分析作业参数对作业能耗和切碎质量的影响规律。以切碎比能耗、标准草长率为主要性能指标,切碎装置转速、喂入速度和喂入倾角为试验因素,设计单因素试验,确定各试验因素的较优水平区间;通过正交试验,建立各因素与指标之间的数学回归模型,探究各因素对指标的影响规律。试验结果表明:切碎比能耗最小时的最优作业参数组合如下:切碎器转速为1 005 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为8.4°;标准草长率达到最高时的最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为3.5 m/s,喂入倾角为8.5°。综合优化得到影响切碎作业性能的综合最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为 8°。田间验证试验表明:切碎比能耗相对误差为5.23%,标准草长率相对误差为3.15%,最优作业参数综合表现良好,且回归模型可靠。

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覆草冬种马铃薯收获机稻草分离机构设计与试验
陈学深,陈涛,武涛,马旭,曾令超,陈林涛
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  749-757.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181022
摘要 ( 74 )   HTML ( 2 )   PDF(1176KB) ( 62 )  

针对残留稻草导致的覆草冬种马铃薯收获机薯土分离效果差、明薯率低等问题,在马铃薯收获机上增设了一套稻草分离机构,通过稻草与分离拨指的运动分析,建立了拨指运动的速度模型,获得拨指拨离稻草速度的最小值为1.99 m/s,通过稻草与拨指在不同运动轨迹处的受力分析,建立了稻草不同分离阶段的状态方程,优化了拨指的运动轨迹。田间试验结果表明:在不清除残草条件下,改制的收获机可实现覆草冬种马铃薯的草、薯、土层次化分离,以及稻草的条铺作业。利用多目标优化设计方法对试验结果进行综合评价表明:当收获机作业速度为0.4 m/s、拨指速度为3 m/s、拨杆数量为6根时,综合作业性能较优,此时明薯率为99.5%,伤薯率为4.2%,薯草分离率为80.4%,均满足冬种马铃薯收获的技术要求。

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仿生张拉机械腿及其抗冲击性能仿真分析
钱志辉,吴思杰,王强,周新艳,吴佳南,任雷,任露泉
吉林大学学报(工学版). 2020 (2):  758-764.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190265
摘要 ( 133 )   HTML ( 11 )   PDF(1255KB) ( 62 )  

针对机器人腿足系统抗冲击性能差的问题,基于生物张拉原理开发了一种仿生张拉机械腿。该机械腿关节间不存在刚性铰接轴,通过添加柔性材料模拟生物关节韧带和筋腱作用。仿真结果表明:相比传统机械腿,仿生张拉机械腿具有更好的抗冲击性能。材料敏感性分析表明,足-地冲击过程中,仿生张拉腿中的柔性构件通过变形有效吸收冲击能量,缓释了冲击作用强度,改善了刚性构件的应力分布状态。研究范围内仿生筋腱材料软硬保持不变,仿生韧带的弹性模量越小,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越强;保持仿生韧带软硬一定时,仿生筋腱的弹性模量越大,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越佳,进而为机器人腿足系统的创新设计提供了理论依据。

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