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当期目录

    2020年, 第54卷, 第12期 刊出日期:2020-12-28 上一期    下一期
    集成状态的广义功能建模方法
    赵萌, 陈泳, 汤超, 李浩敏, 谢友柏
    2020,54 (12):  1227-1234.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.093
    摘要 ( 471 )   HTML ( 136 )   PDF(4525KB) ( 254 )  

    随着复杂系统的研制过程中越来越多地采用基于模型的方法,形式化的功能建模方法得到了广泛关注.然而,现有的功能建模方法通常不关注系统结构的状态,容易导致功能模型的模糊和缺失.对此,开展了集成状态的广义功能建模方法研究.首先,提出组件的State-Behavior-Function模型,表达组件的结构状态、行为以及功能.随后,提出系统的广义功能建模方法,表达系统的不同结构状态以及对应于各状态的功能.最后,以某型离心机的功能建模过程为例进行验证,结果表明:集成状态的广义功能建模方法可支持工程师建立清晰和完整的系统功能模型.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    面向能耗控制的预知维护与刀具更换联合优化策略
    石郭, 司国锦, 夏唐斌, 潘尔顺, 奚立峰
    2020,54 (12):  1235-1243.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.134
    摘要 ( 467 )   HTML ( 6 )   PDF(1583KB) ( 274 )  

    随着制造业可持续发展和节能型制造模式的逐渐兴起,针对数控机床设备和刀具的能耗控制和维护决策需求,提出能耗控制导向的机床预知维护与刀具更换联合优化策略.以非增值能耗控制为研究重点,在数控机床能耗建模中拓展引入刀具的阶段磨损规律.首先,构建机床的健康演化规律函数,规划非增值功率最小化的机床预知维护计划.然后,基于机床预知维护计划的贯序输出,建立综合节能性与经济性的刀具更换联合层全局维护优化模型,动态输出刀具与机床联合层的刀具预防更换及机床预知维护的最佳周期间隔.算例分析表明,与传统的单设备维护策略相比,机床预知维护与刀具预防更换的联合优化策略能够显著降低非增值总能耗.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于通量校正传输算法的局部放电光学信号机理仿真
    张悦, 钱勇, 刘伟, 臧奕茗, 盛戈皞, 江秀臣
    2020,54 (12):  1244-1251.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.163
    摘要 ( 407 )   HTML ( 5 )   PDF(5199KB) ( 200 )  

    采用通量校正传输 (FCT)算法对二维平面针板结构的正流注模型进行仿真,模拟尖端缺陷局部放电过程,得到正流注移动过程中电子密度分布、净电荷密度分布及电场的变化规律.通过推导光子通量与光电离项的关系,分析光子分布函数,得到流注在空气中运动时光子通量(每秒钟产生的光子数密度)的变化规律.结果表明:空气中正流注的发光位置往往集中在快速移动的流注头部,光子通量的大小与该位置到阴极的距离近似呈指数关系,最大值约为1.4×1028 s-1·m-3.

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    考虑雷电流参数概率分布的雷击金属损伤估算方法
    厉天威, 刘磊, 陈坚
    2020,54 (12):  1252-1258.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.115
    摘要 ( 397 )   HTML ( 4 )   PDF(788KB) ( 136 )  

    以常用金属材料铝3003合金为例,基于实际雷电流的4种典型组成作用下的模拟雷电流金属损伤试验结果,分析了铝3003合金的损伤面积和损伤深度等损伤表征参数与雷电流参数的关系.以建筑物为算例,依据落雷密度、雷电截收面积、雷电流幅值与转移电荷量的联合概率分布等参数分析,计算了金属材料遭受雷电直击的年平均次数及其雷电流参数分布特征,建立了以铝3003合金和建筑物载体为算例的金属材料遭受雷电直击时考虑雷电流参数概率分布的损伤估算方法.结果表明:短时间首次回击电流分量和短持续时间后续回击电流分量作用下铝3003合金材料的损伤深度均小于0.1 mm,可忽略.铝3003合金材料的损伤面积与所遭受的雷电流幅值成正比,合金的损伤深度与雷电流的转移电荷量成正比.

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    合成孔径雷达图像舰船尾迹检测算法
    赵婷, 王申涛, 牛林, 席沛丽, 蔡云泽
    2020,54 (12):  1259-1268.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.311
    摘要 ( 453 )   HTML ( 5 )   PDF(11518KB) ( 102 )  

    针对合成孔径雷达(SAR)图像舰船尾迹检测问题,提出了基于解析字典的相干斑噪声抑制算法和基于Radon变换的尾迹检测算法.首先,利用基于解析字典的形态成分分离算法对SAR图像进行成分分离,得到含有舰船尾迹的结构成分图像和含有相干斑噪声及海杂波的纹理成分图像.然后,对包含舰船尾迹的结构成分进行局部Radon变换,并通过基于峰值聚类决策的舰船尾迹识别算法对真假局部峰值点进行判别,得到真实尾迹产生的局部峰值点,确定舰船尾迹的具体位置.实验结果表明,该算法能有效地完成SAR图像舰船尾迹检测.

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    基于动态独立成分分析和动态主成分分析的测地线流式核无监督回归模型
    来颜博, 阎高伟, 程兰, 陈泽华
    2020,54 (12):  1269-1277.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.171
    摘要 ( 460 )   HTML ( 5 )   PDF(1199KB) ( 168 )  

    针对工业过程中工况改变时,传统软测量模型难以适应数据分布变化,易出现模型性能恶化的问题.引入一种基于测地线流式核的迁移学习方法,同时针对该方法难以解决工业过程中动态特性提取和数据不完全服从高斯分布问题进行优化.首先构建增广矩阵以应对过程中的动态特性,对处理后的数据进行独立成分分析和主成分分析,用以提取源域与目标域的非高斯信息和高斯信息,并在格拉斯曼流形空间下对源域的非高斯信息和高斯信息分别适配目标域,最后使用最大均值差异方法对适配后的源域与目标域进行分布度量,并为基于源域构建的模型加权.结果表明该方法不仅降低了源域和目标域的分布差异,而且解决了工业过程中的动态特性提取和其数据不完全服从高斯分布的问题.通过在田纳西伊斯曼数据上的实验,证明了模型的有效性和实用性.

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    考虑设备故障的鲁棒调度计划模板的建模优化
    方佳, 陆志强
    2020,54 (12):  1278-1290.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.146
    摘要 ( 343 )   HTML ( 2 )   PDF(1868KB) ( 168 )  

    为了解决不确定环境下的飞机移动装配线调度问题,提出了依赖感知器的果蝇优化算法(PDFOA),生成具有较强鲁棒性的模板装配计划.PDFOA在借鉴果蝇优化算法的基础上设计了窄域嗅觉搜索操作与窄域视觉搜索操作,对邻域解进行高效的搜索与筛选.同时,为了加强算法的全局搜索能力,设置了果蝇“知识记忆库”记录寻优过程.最后,在各作业规模的算例下通过抽样仿真实验将PDFOA与禁忌搜索、遗传算法以及免疫粒子群优化算法进行对比,验证了PDFOA的有效性.

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    求解零空闲流水车间调度问题的离散正弦优化算法
    赵芮, 顾幸生
    2020,54 (12):  1291-1299.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.321
    摘要 ( 418 )   HTML ( 3 )   PDF(1184KB) ( 160 )  

    针对以最小化最大完工时间(makespan)为目标的零空闲流水车间调度问题(NIFSP),提出一种离散正弦优化算法(DSOA)进行求解.受正弦波形的启发,原始的正弦优化算法(SOA)是一种利用正弦函数对个体位置进行更新的全局优化算法.首先,重新定义了适应组合优化问题的位置更新策略,采用一种去除工件数大小可变的迭代贪婪算法来对个体位置进行更新,以提高算法的探索能力.其次,采用了交叉操作和保留精英解的选择策略,避免算法陷入局部最优.最后,为了提高局部搜索的开发能力和算法精度,引入了一种基于插入的局部搜索方法,以便于在当前最优解的周围寻找更好的解.此外,基于Taillard基准,给出了算法性能比较的仿真结果,实验结果验证了所提出的DSOA算法求解NIFSP的有效性.

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    波动承压水下基坑底部弱透水层的非Darcy渗流分析
    应宏伟, 许鼎业, 王迪, 章丽莎
    2020,54 (12):  1300-1306.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.036
    摘要 ( 403 )   HTML ( 1 )   PDF(912KB) ( 150 )  

    为了更好地解释由承压水引起的基坑突涌现象,从渗流固结的角度出发,将Hansbo非 Darcy 渗流方程引入饱和土的Terzaghi一维固结方程中.采用有限差分法,求得由波动承压水引起的超孔压数值解,并将其退化到Darcy渗流情况与已有解析解进行对比,分析了非Darcy参数、承压水波动周期和初始水位对弱透水层超孔压变化规律的影响.结果表明:在波动承压水作用下,弱透水层中的超孔压随波动时间的延长而增加,若干周期后达到稳定波动状态.非Darcy渗流试验常数和直线段的起始水力坡降越大,超孔压的传递滞后现象越明显,振幅越小;承压水波动周期越长或者初始水位越高,超孔压的振幅越大;基坑底板承受的初始承压水位越高,超孔压受到承压水变化的影响越明显.工程应用的实例表明,考虑土体非Darcy因素时可以适当降低承压水位的设计下降深度.

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    加强节点布置方式对双向土工格栅拉拔特性的影响
    张孟喜, 马原, 邱成春
    2020,54 (12):  1307-1315.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.275
    摘要 ( 454 )   HTML ( 1 )   PDF(3836KB) ( 121 )  

    随着土工加筋技术的发展,加筋材料形式趋向于三维化,通过在普通双向土工格栅横、纵肋交叉节点处布置一定厚度的加强块,形成了具有三维加筋效果的加强节点土工格栅,节点布置方式分为节点总厚度相等的上下双侧布置和上侧单侧布置两种方式.为了探索筋土界面之间复杂的相互作用机制,开展了一系列室内拉拔试验,探究了加强节点布置方式对筋土界面特性的影响,基于刺入剪切破坏理论分析了加强节点的作用机理并得到了极限拉拔阻力理论模型.结果表明:加强节点土工格栅的极限拉拔阻力与法向应力、节点厚度呈正相关关系.同一法向应力下,与普通土工格栅相比,两种节点布置方式工况的极限拉拔阻力均有一定程度的提高,提高率最高分别为118.33%和96.73%,表现为界面似摩擦系数、似黏聚力和综合摩擦角同时增加,且等节点厚度时上下双侧布置方式优于上侧单侧布置方式.基于刺入剪切破坏模式的理论值与试验值之间误差小于10%,加强节点显著提高了格栅的拉拔阻力.

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    基于砂土刚度衰减模型的修正p-y曲线法
    胡安峰, 南博文, 陈缘, 付鹏
    2020,54 (12):  1316-1323.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.094
    摘要 ( 463 )   HTML ( 0 )   PDF(1427KB) ( 154 )  

    现有的p-y曲线大多是基于小直径桩在有限循环次数下的加载试验得到,难以精确描述大直径桩基在长期水平循环荷载下的位移累积以及土体的循环弱化特性.基于此,首先对Abaqus进行二次开发,建立了能考虑砂土长期循环弱化效应的桩土系统刚度衰减模型,并在数值分析的基础上得到了长期循环荷载下大直径桩的p-y曲线.然后通过引入循环反力比的概念,获取了桩土系统的刚度衰减参数,同时实现了对初始地基反力模量的修正,进而提出了基于砂土刚度衰减模型的修正p-y曲线法.最后,通过与试验结果进行对比分析,验证了该方法的有效性.该修正p-y曲线法能够综合考虑荷载特性、循环次数、砂土刚度循环弱化等因素,可为长期水平循环作用下大直径桩基础的初步设计提供一种简明有效的分析方法.

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    基于NSGA-III的白车身焊装生产平台的离散拓扑优化
    高云凯, 马超, 刘哲, 田林雳
    2020,54 (12):  1324-1334.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.001
    摘要 ( 437 )   HTML ( 3 )   PDF(3514KB) ( 228 )  

    针对第3代非支配排序遗传算法 (NSGA-III)求解离散拓扑优化收敛性差的问题,提出一种改进的NSGA-III (mNSGA-III),用于某白车身焊装生产平台的结构优化.提出新型极值点选择算法,以稳定种群中个体的归一化过程.建立该生产平台的有限元模型,并以其总质量、最大应力和多个节点的z向位移最小为目标,进行离散拓扑优化.利用MATLAB集成MSC.Nastran软件,二次开发离散拓扑优化程序.通过优化、筛选,获得合理的杆件布置设计方案,使得结构总质量降低了30.1%,且刚度和强度均符合标准.优化结果表明,mNSGA-III 在求解高维多目标离散拓扑优化方面,具有计算过程稳定、收敛速度较快等优点,为大型钢结构的优化设计提供了新方法,具备工程实际应用价值.

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    基于惰性C(sp3)-H胺化反应设计合成新型伯胺-硫脲有机催化剂
    练鹏飞, 王训辉, 张书宇
    2020,54 (12):  1335-1339.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.144
    摘要 ( 454 )   HTML ( 0 )   PDF(597KB) ( 228 )  

    为了将碳氢活化策略应用于新型有机催化剂的合成,将开发的惰性C(sp3)-H胺化方法作为关键步设计合成了新型伯胺-硫脲催化剂.首先,使用以苯丙氨酸为母核的底物,偶氮二甲酸二叔丁酯作为氮源,利用Pd催化的惰性C(sp3)-H胺化方法获得相应的氨基化产物,并经简单转化获得有机催化剂中常见的手性1,2-二胺优势骨架.然后,进一步衍生合成了新型手性伯胺-硫脲双功能有机催化剂,并用核磁共振波谱、高分辨质谱等对其结构进行表征.最后,合成的催化剂还成功应用于催化异丁醛与硝基烯烃的不对称Michael加成反应.由于过渡金属催化的C-H活化具有简洁、高效、原子经济、无需预官能团化等优点,将其应用于小分子催化剂的开发无疑会使得催化剂的合成更为高效,结构更加多样.

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    基于渐消记忆递推最小二乘法的电动汽车电池荷电状态在线估计
    陈玉珊, 秦琳琳, 吴刚, 毛俊鑫
    2020,54 (12):  1340-1346.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.172
    摘要 ( 601 )   HTML ( 1 )   PDF(1323KB) ( 653 )  

    电动汽车中,先进的电池管理系统可以为电池的安全高效使用提供保障.荷电状态(SOC)无法直接测量得到,电池管理系统的主要任务是准确、可靠地估计电池的SOC.为了估计电池的SOC,选择一阶电阻电容(RC)等效电路模型描述电池的外特性,模型参数中包含开路电压(OCV),通过渐消记忆递推最小二乘法(FFRLS)辨识模型参数,再用SOC-OCV模型实时计算.使用马里兰大学高级生命周期工程研究中心(CALCE)电池组提出的镍钴锰酸锂(LNMC)/石墨电池在动态应力测试(DST)和北京动态应力测试(BJDST)工况下的数据检验算法,结果表明,SOC估计误差在DST工况下不超过 3.419 0%,在BJDST工况下不超过 4.233 5%,实现了SOC的在线估计.

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