检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学学报 2021年第11期43卷 1482-1490页

作者：邓飞跃丁浩吕浩洋郝如江刘永强石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

深度神经网络技术用于机械设备故障诊断展现出了巨大潜力,但繁重复杂的计算量对计算机硬件提出了严苛的要求,严重限制了其在实际工程中的应用.基于此提出一种新型的轻量级神经网络ShuffleNet,用于高速列车轮对轴承故障诊断研究.该网络... 详细信息

深度神经网络技术用于机械设备故障诊断展现出了巨大潜力,但繁重复杂的计算量对计算机硬件提出了严苛的要求,严重限制了其在实际工程中的应用.基于此提出一种新型的轻量级神经网络ShuffleNet,用于高速列车轮对轴承故障诊断研究.该网络模型基于模块化设计思想,包含多个高效率的ShuffleNet单元,通过运用分组卷积与深度可分离卷积技术极大改善了传统卷积操作的运算效率;同时使用通道混洗方法克服了通道分组带来的约束,改进了网络的损失精度.实验分析表明,所提网络模型可有效用于复杂工况下高速列车轮对轴承故障诊断,相比传统卷积神经网络、残差网络和Xception等当前深度神经网络模型,在保证诊断精度的同时,运行效率得到大幅提升.这为深度神经网络技术应用于工程实际,克服计算机硬件条件限制提供了一条新的途径.

关键词：轮对轴承高速列车故障诊断深度神经网络 ShuffleNet单元

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一种含惯容和接地刚度的动力吸振器参数优化

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力学学报 2021年第5期53卷 1412-1422,I0003页

作者：隋鹏申永军杨绍普石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

大多数机械振动属于有害振动,不仅会产生噪声还会降低设备的使用寿命和工作性能.接地刚度和惯容这两种器件均能改变系统的固有频率,在振动控制领域中有着良好的效果.但目前的大部分研究仅着眼于单一元件对系统产生的影响,而此类吸振器... 详细信息

大多数机械振动属于有害振动,不仅会产生噪声还会降低设备的使用寿命和工作性能.接地刚度和惯容这两种器件均能改变系统的固有频率,在振动控制领域中有着良好的效果.但目前的大部分研究仅着眼于单一元件对系统产生的影响,而此类吸振器逐渐难以满足设备对振动控制需求的增长.在Voigt型动力吸振器模型的基础上,提出了一种含有惯容和接地刚度的新型动力吸振器模型,详细研究了该模型的最优设计参数,推导出最优设计公式的解析解.首先通过牛顿第二定律建立起二自由度系统的运动微分方程,计算出系统解析解,发现系统存在3个与阻尼比无关的固定点,利用固定点理论得到了动力吸振器的最优频率比.为保证系统稳定性,筛选最优接地刚度比时,发现不恰当的惯容系数会导致系统产生失稳现象,进而推导出惯容最佳工作范围,最终得到了最优接地刚度比和近似最优阻尼比.分析了惯容系数取值在最佳范围以外时系统的工作情况,并给出了实际应用中的建议.通过数值仿真验证了推导得到解析解的正确性.与多种已有的动力吸振器在简谐激励和随机激励的工况下进行对比,说明了该模型能够大幅降低主系统振幅,拓宽减振频带,为设计新型吸振器提供了理论依据.

关键词：动力吸振器惯容接地刚度参数优化

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基于分数阶磁流变液阻尼器模型的车辆悬架组合控制

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力学学报 2021年第7期53卷 2037-2046页

作者：张文静牛江川申永军温少芳石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

磁流变液阻尼器的分数阶Bingham模型结构形式简单,而且可以更好地描述系统的滞回特性.建立了含有分数阶Bingham模型的单自由度1/4车辆悬架系统模型,利用磁流变液阻尼器对在路面简谐激励下的非线性车辆悬架系统进行振动控制.研究了含有... 详细信息

磁流变液阻尼器的分数阶Bingham模型结构形式简单,而且可以更好地描述系统的滞回特性.建立了含有分数阶Bingham模型的单自由度1/4车辆悬架系统模型,利用磁流变液阻尼器对在路面简谐激励下的非线性车辆悬架系统进行振动控制.研究了含有分数阶Bingham模型的悬架系统在天棚阻尼半主动控制下的主共振响应,利用平均法得到了系统的近似解析解.求解了系统定常解的幅频响应方程,并根据李雅普诺夫稳定性理论得到了悬架系统的稳定性条件.通过绘制数值解和解析解的幅频响应曲线对比图,验证了近似解析解的正确性.利用簧载质量垂直方向的加速度均方根值分析了半主动控制对车辆乘坐舒适性的影响,发现天棚阻尼半主动控制策略在低频激励区域反而会降低车辆的乘坐舒适性.因此提出了一种被动控制与半主动控制相结合的组合控制策略,并分析了半主动控制参数对振动控制效果的影响.分析结果表明,该组合控制策略不但能够提高车辆的乘坐舒适性,而且能有效抑制悬架系统的主共振振动幅值.

关键词：非线性车辆悬架分数阶Bingham模型主共振平均法组合控制

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单边碰撞分数阶Rayleigh振子的随机P-分岔

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振动与冲击 2022年第23期41卷 160-167页

作者：孙万奇王军申永军张建超石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

基于非光滑变换和随机平均法分析了随机激励下含有分数阶微分的Rayleigh振子碰撞振动系统的随机P-分岔问题。基于Caputo定义计算了分数阶导数,将分数阶微分等效为相应的阻尼力与恢复力,并用非光滑变换将原系统等效为一个新的不含速度跳... 详细信息

基于非光滑变换和随机平均法分析了随机激励下含有分数阶微分的Rayleigh振子碰撞振动系统的随机P-分岔问题。基于Caputo定义计算了分数阶导数,将分数阶微分等效为相应的阻尼力与恢复力,并用非光滑变换将原系统等效为一个新的不含速度跳的系统;基于随机平均法建立了随机伊藤方程,得到了随机响应的Markovian近似,进而计算出系统的概率密度函数及其稳态解;引入突变理论推导出随机P-分岔的临界参数条件表达式,并分析了分数阶系数、分数阶阶次、恢复系数等主要参数对分数阶Rayleigh振子碰撞系统发生分岔的影响。

关键词：单边碰撞分数阶随机平均法非光滑变换随机P-分岔

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基于恒等映射多层极限学习机的高速列车踏面磨耗预测模型

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力学学报 2022年第6期54卷 1720-1731,I0005页

作者：王美琪王艺陈恩利刘永强刘鹏飞石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

针对高速列车车轮踏面磨耗单一模型无法对各种复杂工况下列车车轮踏面磨耗进行定量计算的问题,提出一种基于恒等映射多层极限学习机的高速列车车轮踏面磨耗测量方法.首先将恒等映射引入到多层极限学习机中,提出一种基于恒等映射的多层... 详细信息

针对高速列车车轮踏面磨耗单一模型无法对各种复杂工况下列车车轮踏面磨耗进行定量计算的问题,提出一种基于恒等映射多层极限学习机的高速列车车轮踏面磨耗测量方法.首先将恒等映射引入到多层极限学习机中,提出一种基于恒等映射的多层极限学习机模型(identity multilayer extreme learning machine,I-MLELM),采用机器学习公共数据集对该模型进行性能验证,数值结果表明I-ML-ELM模型具有较好的准确性与泛化性;然后基于车辆-轨道耦合动力学理论建立高速列车的车辆-轨道耦合动力学模型,模拟列车运行的不同工况,观测和分析高速列车的车轮踏面磨耗情况,并通过I-ML-ELM预测模型对高速列车车轮踏面磨耗量进行学习及预测;最后应用高速列车车轮踏面磨耗的实际测量值对I-ML-ELM预测模型进行进一步的验证,结果表明:I-ML-ELM预测模型的各项性能参数指标在整体上优于以下五种网络:ELM,FLN,ML-ELM,ML-KELM和DLSFLN,通过高速列车线路实测数据的进一步验证表明,本文提出的基于I-ML-ELM的高速列车车轮踏面磨耗预测模型能较好地反映不同参数对高速列车车轮踏面磨耗值的影响规律.

关键词：车轮踏面磨耗极限学习机磨耗预测模型辨识高速列车

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分数阶单自由度线性振子双侧对称碰撞振动分析

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振动与冲击 2021年第16期40卷 20-28页

作者：刘汝逾牛江川申永军杨绍普石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

基于含分数阶微分的单自由度线性双侧刚性碰撞模型,研究了双侧对称碰撞振动系统在简谐激励下的稳定性和分岔行为。利用平均法得到分数阶线性系统的等效刚度和等效阻尼,获得碰撞振动的稳态解;利用迭代法得到更精确的瞬态固有频率,从而获... 详细信息

基于含分数阶微分的单自由度线性双侧刚性碰撞模型,研究了双侧对称碰撞振动系统在简谐激励下的稳定性和分岔行为。利用平均法得到分数阶线性系统的等效刚度和等效阻尼,获得碰撞振动的稳态解;利用迭代法得到更精确的瞬态固有频率,从而获得碰撞振动的瞬态解。在此基础上,得到了双侧对称碰撞振动系统的近似解析解。根据近似解析解,分析了对称n-1-1周期运动的存在条件,并利用Poincaré映射研究了n-1-1周期运动的稳定性。详细分析了当外界激励频率、分数阶阶次和间隙变化时系统的分岔行为。分析结果表明,在双侧对称分数阶振动碰撞系统中,存在着擦边分岔、音叉分岔、倍周期分岔和混沌运动。

关键词：碰撞振动分数阶微分稳定性分岔

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一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

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振动与冲击 2021年第6期40卷 55-63,183页

作者：赵权李韶华冯桂珍石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统。将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置... 详细信息

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统。将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系统准零刚度的影响机理。建立了系统非线性动力学方程,采用平均法求解了系统在车体简谐位移激励下的动力学响应,分析了系统参数和激励幅值对位移传递率的影响。在此基础上,设计制作了准零刚度隔振系统,进行了不同激励幅值、激励频率下的测试,得到了实测的位移传递率幅频响应曲线,并与理论计算结果进行了比较。另外,还通过TruckSim/Simulink联合仿真进行了车载随机激励工况仿真分析。研究表明,试验与理论结果吻合较好,验证了准零刚度隔振系统理论建模和分析方法的正确性。准零刚度的起始隔振频率在1.4 Hz左右,优于线性系统的起始隔振频率2.9 Hz。与车体相应相比,隔振后的位移响应均方根值降低80%以上,加速度均方根值降低90%左右,且稳态时准零刚度隔振系统的稳定性较好,具有良好的隔振性能。

关键词：车载精密仪器准零刚度(QZS) 非线性低频隔振

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受火后钢筋RPC简支梁受力性能试验研究

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建筑结构学报 2021年第9期42卷 110-117页

作者：李海艳李金书张博扬刘金喜石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学工程力学系河北石家庄050043

为了研究受火后活性粉末混凝土(RPC)构件的力学行为及其变形性能,完成5根受火后钢筋RPC简支梁受弯试验,获得了梁的正截面剩余承载力、荷载-跨中位移曲线及裂缝发展规律,考察了配筋率、荷载水平、受火时间等因素对受火后钢筋RPC简支梁受... 详细信息

为了研究受火后活性粉末混凝土(RPC)构件的力学行为及其变形性能,完成5根受火后钢筋RPC简支梁受弯试验,获得了梁的正截面剩余承载力、荷载-跨中位移曲线及裂缝发展规律,考察了配筋率、荷载水平、受火时间等因素对受火后钢筋RPC简支梁受力性能的影响,并将试验结果与常温下受力性能进行对比分析.结果表明:配筋率为2.20％～5.13％、受火时间135 min时,受火后钢筋RPC简支梁均保持为适筋破坏,且配筋率越大,剩余承载力越高,荷载水平越高、受火时间越长,剩余承载力越低;通过简化计算模型得到受火后钢筋RPC简支梁正截面剩余承载力计算值,与试验值吻合较好;受火后配筋率不低于3.94％的各试验梁剩余承载力与常温下相比降低了10％左右,钢筋RPC简支梁受明火作用后的承载力损失较小.

关键词：钢筋RPC梁受火试验受弯试验破坏模式受力性能

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单轴滚动台车轮多边形磨耗激振试验及动态仿真

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振动与冲击 2022年第8期41卷 102-109页

作者：刘鹏飞杨绍普刘永强顾晓辉刘泽潮刘红军石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

应用高速列车单轴滚振试验台,通过打磨轨道轮模拟短波不平顺,开展了车轮多边形磨耗的激振试验。建立了试验台动力学分析模型,研究了300 km/h速度范围内高阶车轮多边形、单一谐波激扰对轮对系统振动特性的影响;测试结果与时-频域计算结... 详细信息

应用高速列车单轴滚振试验台,通过打磨轨道轮模拟短波不平顺,开展了车轮多边形磨耗的激振试验。建立了试验台动力学分析模型,研究了300 km/h速度范围内高阶车轮多边形、单一谐波激扰对轮对系统振动特性的影响;测试结果与时-频域计算结果进行对比,发现通过在轨道轮上打磨多边形,能够激发轮轨系统数千Hz的高频振动,在轴箱振动中,多边形磨耗的单边长度诱发的基频及其倍频占据了主导,轮对和轴箱的垂向自振也贡献了较大振动能量;计算结果能较好反映车轮多边形激发的2500 Hz以下的基频及倍频振动,其时域的幅值特性和频域的主频分布规律与测试结果也比较吻合;在轨道轮上设置单一谐波,可激发轮轨系统数百至上千Hz的中高频振动,运行速度增加后,谐波激扰区信号明显加强。当运行速度增至200 km/h和300 km/h时,仿真模型分别能够较好反映1000 Hz和250 Hz以下的轮对振动,而对更高频率振动则较难捕捉。研究结果表明,单轴滚振试验台能够用于开展短波不平顺的高频激振试验,就该试验台而言,相应的动力学模型在中高频振动仿真分析具有一定的适用性。

关键词：高速列车车轮多边形试验台激振测试动力学仿真

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接地式三要素型动力吸振器性能分析

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力学学报 2019年第5期51卷 1466-1475页

作者：邢子康申永军李向红石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学数理系石家庄050043

利用固定点理论优化接地类型的动力吸振器得到的结果可能不是全局最优参数,在选择其他参数时主系统可以获得更小的振幅,接地类型动力吸振器的优化问题值得进一步研究.因此,以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,通过研究系统参数变化... 详细信息

利用固定点理论优化接地类型的动力吸振器得到的结果可能不是全局最优参数,在选择其他参数时主系统可以获得更小的振幅,接地类型动力吸振器的优化问题值得进一步研究.因此,以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,通过研究系统参数变化对固定点位置与主系统最大振幅的影响,得到了此吸振器的局部最优参数并分析了它的性能.首先建立了此系统模型的运动微分方程,得到了主系统振幅放大因子,发现系统存在3个与阻尼无关的固定点.固定点中幅值较大点随系统参数变化的趋势可以代表最大振幅随系统参数变化的趋势,因此利用盛金公式得到了固定点幅值的表达式.为了更加精确,进一步使用数值算法得到了最大振幅与系统参数的关系图,发现系统中存在局部最优参数.通过对比接地式吸振器与接地三要素型吸振器的最大振幅随系统参数变化的趋势,得到了接地式三要素型吸振器的局部最优参数,并发现当固有频率比小于局部最优频率比时,接地式三要素型吸振器模型主系统的最大振幅要远小于接地式动力吸振器模型.

关键词：振动控制动力吸振器固定点理论参数优化

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