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第50卷,第1期
刊出日期:2022年01月
  • 计算机与控制工程
  • 张海春, 姜荣帅, 鲁赵骏, 刘政林 doi: 10.13245/j.hust.220101 P1-6 在线阅读 下载(2.58 MB)
    为了评估车内网络的安全状况,在分析控制器局域网(CAN)总线协议安全性的基础上提出了一种覆盖所有类型CAN总线数据帧的安全评估机制.该机制采用四个基本评估向量对车内CAN总线进行非逆向评估;采用基于数据域特征的CAN总线数据帧逆向分析技术对车内CAN总线进行逆向安全评估,可以同时分析周期性数据帧与非周期性数据帧,弥补了基于CAN ID 频率的逆向分析技术只能分析非周期性数据帧的不足.模拟实际驾驶环境,在福特某型号车辆上的实验结果表明:该安全评估机制可以快速且准确地评估车窗、转向灯、中控锁等物理控制指令以及刹车、油门、离合等状态控制指令面临监听、重放、篡改等攻击时的安全风险.相比于目前已有的车内CAN总线安全评估机制,提出的安全评估机制覆盖面更广、效率更高.
  • 王春露, 聂少康, 左兴权, 于芷琦 doi: 10.13245/j.hust.220102 P7-12 在线阅读 下载(938.46 KB)
    针对电动公交车辆调度问题,提出一种基于文化基因算法的车辆调度方法.首先,设计了初始个体生成算法用来构造初始种群;然后,设计了一种针对公交车辆调度问题的交叉操作用于全局搜索,改进了3种邻域搜索算子,并将其与已有的邻域搜索算子结合用于局部搜索.最后,设计了一种基于车辆块的评价函数,用于引导邻域搜索算子进行搜索.将该方法用于某市的实际三条公交线路,结果表明:与人工调度方案相比,该方法可减少1~7辆车,提高平均车辆利用率,运行时间小于15 s.
  • 梁军, 王珊珊, 陈龙, 陈逢强 doi: 10.13245/j.hust.220103 P13-19 在线阅读 下载(2.39 MB)
    针对网联混行环境下变曲率车道车辆突入变道行为影响自动车行车安全的问题,建立了融合模型预测控制和虚拟冲突场的紧急协同避撞控制模型(MPC-CAPF).利用长短期记忆网络(LSTM)预测侧车变道轨迹,并设计虚拟冲突点,构建基于虚拟冲突场的瞬态紧急避撞模型.为弥补势场力应用弊端,设计基于模型预测控制(MPC)的速度协同自适应控制器,实现侧车越线前的协同预控制.实验结果表明:MPC-CAPF模型能在变曲率紧急变道场景中有效避撞,预控制符合实际避撞过程中车辆运动状态;相比传统避撞模型,提前3 s完成避撞,加速度方差显著降低,并提前2 s达到稳定终止状态,为车辆的安全舒适性能提升奠定了理论基础.
  • 车慧, 白勇 doi: 10.13245/j.hust.220104 P20-25 在线阅读 下载(1.74 MB)
    为解决能量分配矩阵预编特(EA-MP-FTN)带宽扩展问题,根据EA-MP-FTN的受限容量最大化并增加带宽约束,提出改进的能量分配.推导基于快速傅里叶变换(FFT)的EA-MP-FTN容量和频谱效率(SE).用FFT替代奇异值分解(SVD)降低计算复杂度.改进的EA-MP-FTN解决了带宽扩展问题,与THP(Tomlinson-Harashima预编码)-FTN相比获得了近1.1 dB的增益.
  • 电气工程
  • 王燕, 林福昌, 苏翔 doi: 10.13245/j.hust.220105 P26-30 在线阅读 下载(1.94 MB)
    对驱动线圈结构进行设计,通过仿真分析驱动线圈内部电磁应力、端部结构与优化、金属导线材料弹塑性、导线线径优化及驱动线圈电动力.以12 mH电感为例,对不同线径的线圈内部电磁应力(压强)进行仿真分析,得出其压强与径向距离的关系.分析了不同线径的趋肤效应,综合诸多因素得出12 mH电感采取线径Φ4 mm导线绕制比较合适.仿真结果表明:线圈最里层受电磁力最大,设计线圈时要加强内壁绝缘强度,内壁厚度比其他层绝缘厚度要厚.试验验证该电感通过了脉冲幅值5 kA、脉宽10 ms的通流考核,方案可行.
  • 汪小娜, 张筱琛, 吴旭升, 孙盼 doi: 10.13245/j.hust.220106 P31-37 在线阅读 下载(1.94 MB)
    采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,建立了计及铁氧体影响的平面矩形线圈精确磁路模型,并推导出电感解析表达式.首先,在对线圈结构和磁场分布进行分析的基础上,建立平面矩形线圈的精确磁路模型;然后,从自感和互感的定义出发,结合磁路模型得到线圈电感的表达式,进而利用磁场分割法将不规则磁场分割和近似为具有规则几何形状的磁通管,通过有限元仿真和数值拟合计算各磁通管的磁阻,求得自感和互感的计算公式;最后,通过实验测量与分析,总结线圈电感的变化趋势,并验证了所建立计算公式的准确性.该方法可为感应电能传输系统的设计和控制提供指导.
  • 赵小强, 刘凯, 姚红娟, 惠永永 doi: 10.13245/j.hust.220107 P38-43 在线阅读 下载(1.67 MB)
    针对间歇过程数据的多模态与动态特性共存带来的故障检测问题,提出一种基于加权双近邻标准化(WDNS)的稀疏加权邻域保持嵌入(SWNPE)算法.首先,在寻找样本双层近邻的基础上加权得到加权双近邻集,用加权双近邻集信息标准化样本,将多模态数据处理为单一模态分布,消除多模态中心点差异,解决多模态特性;然后,考虑到NPE算法不能更好地处理动态特性带来的问题,利用反距离加权和局部最优稀疏表示的方法在NPE算法的基础上得到SWNPE算法,在处理数据动态特性的同时增强了噪声和离群点影响的鲁棒性;最后,采用加权双近邻标准化的SWNPE模型实现故障监控.青霉素发酵仿真检测效果对比表明:WDNS-SWNPE算法具有更高的检测率,提高了动态与多模态特性共存间歇过程的故障检测能力.
  • 能源工程
  • 牟凯龙, 毛佳, 朱晗玥, 赵兰浩 doi: 10.13245/j.hust.220108 P44-49 在线阅读 下载(3.51 MB)
    提出了一种用于动态嵌套网格的隐式插值方法.基于插值条件,通过数学运算重新构建了代数方程组,实现了不同计算域的耦合.该方法适用于任意离散格式,无须迭代求解即可耦合分离的计算域.耦合格式具有明确的物理意义,插值条件可视为狄利克雷传输条件,通过重构系数矩阵和右端项成功施加了纽曼条件.借助点对点元素替换的方式,能够简单高效地重构代数方程组,不增加额外的计算量,易于编程实现.最后,通过圆柱横向振荡、涡激振动及颗粒沉降等算例验证了该方法的精确性.
  • 郭冠伦, 虞敬, 方乐, 王文辉 doi: 10.13245/j.hust.220109 P50-55 在线阅读 下载(1.75 MB)
    以La0.7Sr0.3CoO3钙钛矿催化剂氧化碳烟实验为基础,使用COMSOL Multiphysics 软件建立二维DPF单通道模型,并进行合理的假设和简化.结合实验进行模型验证,分析了进气流速和进气温度对碳烟氧化的影响,得出以下结论:当进气流速为1.5 m/s,入口温度为881 K时,柴油机微粒过滤器(DPF)通道内温度达到峰值,为1 010 K.进气流速和进气温度都会影响碳烟的沉积和反应的进行.进气流速增大,碳烟的氧化反应减慢,碳烟的沉积加剧;进气温度增大,碳烟的氧化反应加快,碳烟的沉积减少,氧化碳烟的起燃时间缩短.
  • 陈小翠, 郑源, 陈文杰, 李桂林 doi: 10.13245/j.hust.220110 P56-62 在线阅读 下载(2.85 MB)
    基于Ansys Workbench平台,考虑不同工况及不同水轮机材料,对某冷却塔水轮机转轮进行流固耦合分析.通过对转轮过流面及叶片的水压力分布计算,将得到的水压力载荷加载到转轮叶片上,进行转轮体结构分析,得出不同工况和材料下转轮的应力分布及变形情况.对转轮进行干湿模态分析,得到转轮在两种情况下的固有频率和振型,并用试验验证.研究结果表明:各种工况下,转轮的最大静应力和最大位移随流量的增加而增加,均出现在转轮叶片进水边处;材料为ZG0Cr13Ni4CuMo时结构的变形量更小,且质量更轻,更适用于冷却塔水轮机;将转轮的固有频率与各水力激振力频率比较,两者频率值相差较大,发生共振的可能性较小.数值分析结果为冷却塔水轮机强度及振动的校核与预测提供依据,并为转轮结构优化和材料设计提供参考.
  • 程效锐, 王娟娟, 刘明建 doi: 10.13245/j.hust.220111 P63-68 在线阅读 下载(5.57 MB)
    为研究回流孔位置及面积对立式自吸泵性能的影响,根据以往研究得出的经验公式,自隔舌起沿叶轮旋转方向旋转不同角度,在蜗壳侧面设计了15种回流孔位置方案,在200°处设计了10种回流孔面积方案.采用Realizable k-ε湍流模型对各设计方案进行了全流域数值计算.计算结果显示:设计工况下,回流孔位置对立式自吸泵效率的影响在2.1%以内,对扬程的影响在5.3%以内;回流孔面积对立式自吸泵效率的影响在2.8%以内,对扬程的影响在3.4%以内.在泵正常工作阶段,回流孔外侧气液分离室中的流体速度很小,基本静止,类似于静压墙的流体阻断了蜗壳内部流体的外泄漏,减少了立式自吸泵内部能量的损耗.在立式自吸泵正常工作阶段,回流孔位置及面积对水力性能的影响较小.
  • 方书起, 蒋璐瑶, 李攀, 王贤华 doi: 10.13245/j.hust.220112 P69-74 在线阅读 下载(2.33 MB)
    以杨木屑为原料,采用去离子水对其进行洗涤预处理;在不同温度下,采用立式热解炉对0.5 mol/L盐酸和0.5 mol/L乙酸处理的样品进行催化热解,探究预处理和催化热解共同作用对热解产物的影响.结果表明:预处理前的产油率为43.75%,0.5 mol/L盐酸处理后的产油率为49.15%,0.5 mol/L乙酸处理后的产油率为48.23%.预处理后热解油中酸类、酮类、酚类等物质减少,糖类(特别是左旋葡聚糖)显著提高.在催化热解过程中,酸处理杨木屑在加入ZSM-5催化剂后产生更多的芳香烃,并显著减少酸类、酮类等含氧化合物.另外,随着催化温度的提高,酸处理样品的产油率逐渐减少,气体产率逐渐增加.研究结果为生物质的高效利用提供数据支持.
  • 土木工程
  • 刘双, 陈志军, 曹鸿猷, 邵长宇 doi: 10.13245/j.hust.220114 P75-81 在线阅读 下载(2.37 MB)
    引入水平弹簧模拟塔-缆-梁连接关系,提出考虑塔梁及缆梁连接的自锚式悬索桥解析模型.以实桥为例,采用有限元法对提出模型进行验证,对缆梁及塔梁纵向连接刚度进行参数分析.结果表明:5种工况下,解析模型解与有限元解有较好的一致性,误差在10%以下;缆梁纵向约束对结构竖向刚度影响显著且会导致活载包络由W形转化为V形,主梁挠度控制工况也会随之改变;无论荷载形式如何,缆梁纵向约束刚度不会改变塔顶纵向位移且始终保持对称特性.塔梁纵向连接对结构竖向位移影响甚微,但对主梁纵向位移有较好限制.
  • 陈水生, 赵辉, 朱朝阳, 李锦华 doi: 10.13245/j.hust.220115 P82-87 在线阅读 下载(1.55 MB)
    为了准确预测普通钢筋混凝土桥梁在随机车辆荷载作用下的裂缝宽度极值,充分考虑过桥车辆的随机性特征,采用蒙特卡罗随机抽样的方法生成随机车流荷载模型,并基于经典极值理论提出桥梁车致裂缝宽度极值预测的方法.实际工程的应用结果表明:经典广义极值(GEV)分布对桥梁车致裂缝宽度日最大值样本的拟合效果很好,桥梁车致裂缝宽度极值预测方法合理可靠且在实际工程中应用方便;桥梁在未来服役期内的车致裂缝宽度极值随着重现期的增加而变大,具有95%保证率的车致裂缝宽度极值小于按规范车载计算的裂缝宽度值,也小于规范裂缝宽度限值0.2 mm.为了保证桥梁的运营安全和可靠性评估的准确性,桥梁车致裂缝宽度极值预测和规范裂缝宽度限值取值应该结合实际情况,因地制宜.
  • 于可辉, 何旭辉, 邹云峰, 蔡陈之 doi: 10.13245/j.hust.220116 P88-92 在线阅读 下载(2.09 MB)
    以周期性波组块对轨道交通高架桥上行车致场地振动的减振效果为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立轨道板-桥梁-桩基础-场地-波阻块三维有限元模型.提取SIMPACK所建立的车-轨-桥耦合数值模拟中的扣件反力作为激励条件,基于有限元方法分析了周期性波阻块结构衰减域的分布规律,并对有限周期性波阻块结构减振效果的影响因素进行了分析.结果表明:当列车运行引起的场地振动频率落在衰减域范围之内时,周期性波阻块结构对场地在竖直和水平方向上的振动均可以获得较好的减振效果.通过合理设置波阻块的层数、几何尺寸及与桥墩侧面的距离,可以使周期性波阻块结构在低频范围内起到很好的隔振作用.
  • 陈德劲, 查晓雄, 侯宪安 doi: 10.13245/j.hust.220118 P93-98 在线阅读 下载(2.46 MB)
    对某拟建超大型冷却塔钢管混凝土双交叉支柱体系的稳定性能展开研究.首先,采用有限元软件ABAQUS建立非线性模型,对冷却塔钢管混凝土双交叉支柱体系中单肢钢管混凝土柱的轴压受力全过程进行分析,得到屈曲模态以及稳定极限承载力;然后,对整塔在重力荷载和风荷载组合下钢管混凝土双交叉支柱体系的整体稳定性能展开分析,获得塔筒加强及未加强两种情况下的双交叉支柱体系的极限稳定承载力;最后,基于弹性屈曲分析和规范公式,对钢管混凝土双交叉支柱稳定承载力提出简化计算方法,简化计算结果与非线性分析结果接近且偏安全,可用于实际工程设计.
  • 左双英, 付丽, 陈世万, 吴道勇 doi: 10.13245/j.hust.220119 P99-104 在线阅读 下载(2.88 MB)
    针对水工隧洞不同外荷载工况下衬砌与围岩的接触特性,考虑衬砌与围岩之间有无初始缝隙,基于FLAC3D提出Interface改进模型,分别用厚壁圆筒弹性和弹塑性解析解验证算法的正确性,并应用到某水工隧洞衬砌结构计算中.结果表明:改进后的Interface接触面模拟结果与解析解非常接近;施工期自重工况、运行期内水工况和检修期外水工况衬砌结构受力各不相同,围岩与衬砌可能产生接触或脱离,内水工况下结构处于欠安全或带裂缝工作状态.该模型反映了衬砌结构在不同外荷载作用下与围岩有条件联合承载的各种受力机制.
  • 赵洪宝, 刘一洪, 刘瑞, 张一潇 doi: 10.13245/j.hust.220126 P105-112 在线阅读 下载(3.23 MB)
    基于弹性力学和经典矿压理论,以FLAC3D软件模拟矿井窄煤柱巷道开挖后底板的稳定特征,得到了窄煤柱回采巷道开挖前和开挖后底板的应力演化规律和损伤特性.研究结果表明:巷道开挖后,巷道和煤柱底板的球应力值低于原岩应力,实体煤底板则相反,导致巷道底板处于一侧膨胀一侧压缩的非均压状态.开挖后煤柱和巷道底板处于卸轴压和卸围压状态,实体煤底板处于双向加载状态.巷道底板呈非对称破坏特征,并且浅部底板以卸荷张拉破坏为主.煤柱和巷道底板以卸荷膨胀变形为主,裂隙密度较大,底板超声波速较低;实体煤底板以压缩变形为主,裂隙密度较小,超声波速较高.
  • 陈胜, 徐敏杰, 孙金辉, 张健 doi: 10.13245/j.hust.220125 P113-118 在线阅读 下载(2.11 MB)
    基于一维瞬变流理论及气体热力学特性,提出了气垫式水下岩塞爆破的水力过渡过程数值仿真模型,分析了岩塞爆破后在巨大气团及冲击力下的爆破过渡过程水力特性及爆破参数影响规律.结果表明:水库水位、水库-拦污栅井水位差及集渣坑初始水位为气垫式水下岩塞爆破关键参数,均决定了集渣坑内气室的压缩状态及初始压力,且库井水位差越小,水库水位及集渣坑初始水位越高,岩塞爆破后产生的系统冲击压力越大,拦污栅井及闸门井最高水位越高;集渣坑最低水位随库井水位差的减小而降低,但随集渣坑初始水位的升高而升高,提高集渣坑初始水位可避免爆后瞬间气室体积膨胀而导致的气体进入输水管道现象.根据结果对爆破参数提出了合理化建议,为岩塞爆破段的设计及爆破试验提供参考.
  • 机械工程
  • 刘海平, 肖凯莉, 朱冬梅 doi: 10.13245/j.hust.220120 P119-124 在线阅读 下载(1.84 MB)
    将惯容器引入到含X形机构的几何非线性隔振器,提出一种含X形机构的惯容型隔振器.按照惯容器不同安装方式分别建立隔振系统动力学模型.利用谐波平衡法获得隔振系统的稳态解析解,并采用四阶龙格库塔法计算得到其时域响应以验证解析解的有效性.在此基础上,将力传递率作为隔振性能的评价指标,开展关键设计参数影响分析.计算结果表明:惯容器使隔振系统产生一个反共振频率,当激励频率处于反共振频率附近时,系统的隔振效果最好,从而获得更好的低频隔振性能.
  • 曹毅, 居勇健, 黄河, 孟刚 doi: 10.13245/j.hust.220121 P125-131 在线阅读 下载(1.99 MB)
    为综合出更多具有两条连续确定转轴的PRR型两转一移(2R1T)三自由度并联机构,提出一种简单有效的型综合方法.首先,给出了具有两条连续确定转轴的PRR型并联机构的概念,基于螺旋理论给出转轴连续确定的条件;然后,根据虚拟链法和PRR型并联机构的结构特性,得到该类并联机构的约束螺旋分布情况;接着,基于PRR型并联机构的约束特性,将支链分为三类并综合了其具体结构;最后,确定了PRR型并联机构的具体型综合步骤,给出了不同冗余约束情况下的约束分布及其对应的支链布置条件.根据该型综合方法,完成了两条转轴连续且确定的PRR型2R1T并联机构的型综合,为该类机构的应用奠定了理论基础.
  • 船舶工程
  • 张赣波, 赵耀, 周维新 doi: 10.13245/j.hust.220122 P132-137 在线阅读 下载(992.25 KB)
    为设计隔振效果和鲁棒性俱佳的反共振隔振系统,以多周期结构反共振隔振器(AVI)作为技术途径,将反共振隔振器结构看作惯容-弹簧无源机械网络,采用网络综合理论建立了其驱动点函数统一表达式.根据综合方法得到了反共振隔振器一般结构形式,揭示了其结构周期性规律.将多周期结构反共振隔振器作为单层隔振装置,推导了无量纲传递函数,以传递曲线共振峰值及其频带评价反共振隔振性能.针对2及3以上周期结构,分别采用三固定点调谐优化和粒子群优化两种方法开展了参数优化设计,在优化状态下分析了隔振效果与质量比和周期结构数的关系,讨论了在调谐比和阻尼比参数变动情况下隔振效果的稳定性.研究结果表明:相比于单周期结构,多周期结构反共振隔振器可有效提高隔振效果,改善鲁棒性;将周期结构数上限取为4较合适.
  • 徐海祥, 卜瑞波, 冯辉 doi: 10.13245/j.hust.220123 P138-143 在线阅读 下载(3.32 MB)
    为能够实时跟踪周围船舶目标,提出一种船舶多目标实时跟踪方法.利用训练好的检测器来检测航行中会遇到的各种船舶,然后通过改进的DeepSort跟踪算法将检测结果进行关联匹配,从而完成多个船舶目标的实时跟踪.通过生成船舶重识别数据集来训练DeeSort算法中的特征提取网络,并改进了表观匹配中特征向量集的更新方式,使得空间有限的集合存储更多种表观特征.实验结果表明:提出的算法能够显著提升跟踪性能,其中轨迹切换身份的次数降低11%,轨迹被打断的次数降低5.8%,且不会增加计算时间,能够满足海上船舶目标感知的准确性和实时性要求.
  • 高鹏骋, 黄桥高, 潘光, 赵嘉祯 doi: 10.13245/j.hust.211019 P144-148 在线阅读 下载(1.58 MB)
    为探究扑翼自身刚度和运动参数对其水动力特性的影响,依托仿生扑翼推进试验平台,实现扑翼的俯仰-升沉结合运动.使用六轴力/力矩传感器记录扑翼运动过程中的力学参数,同时利用高速相机记录扑翼运动情况;对力学数据进行均值化及归一化处理得出扑翼水动力特性随刚度及运动参数的变化规律;对图像进行处理,绘制出扑翼尾端点运动轨迹.试验结果表明:低刚度扑翼在低频下推力表现优异;扑翼刚度对推力稳定性起着重要作用;扑翼运动轨迹随着刚度增加,从杂乱无章演变为8字形,最终演变为弧线形.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
    CN 42-1658/N
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