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基于分数阶Zener模型的VTI黏弹性介质频变Q效应数值模拟
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作者 张亚兵 刘洋 陈同俊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3510-3526,共17页
黏弹性是地球介质的基本属性.地震波在黏弹性介质中传播会发生振幅衰减和速度频散,导致能量和走时出现变化,影响地震资料的准确成像及解释.因此,研究地震波在黏弹性介质中的传播规律具有重要意义.当前,主要利用常Q(不随频率变化)模型(C... 黏弹性是地球介质的基本属性.地震波在黏弹性介质中传播会发生振幅衰减和速度频散,导致能量和走时出现变化,影响地震资料的准确成像及解释.因此,研究地震波在黏弹性介质中的传播规律具有重要意义.当前,主要利用常Q(不随频率变化)模型(CQM)表征地震波在地球介质中的传播规律,与高温、高压或含流体介质中观测到的Q随频率变化规律不符.基于分数阶Zener模型(FZM),通过改变分数阶大小,本文研究了Q的频变特性随分数阶的变化规律.考虑速度和Q各向异性,推导了VTI介质的FZM黏弹性波方程,提出了VTI介质的频变Q效应数值模拟方法.数值算例表明:当Q随频率变化较小时,FZM与CQM方法的结果相似;当Q随频率变化剧烈时,FZM与CQM方法的模拟结果差异较大. 展开更多
关键词 分数阶zener模型 黏弹性波 频变Q VTI介质 数值模拟
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基于分数阶Zener模型的高速铁路扣件动静刚度比限值研究
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作者 李佳明 韦凯 +1 位作者 张校恺 王显 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4451-4460,共10页
目前,高速铁路扣件动静刚度比的设计更多的是凭经验进行,且仅针对低频,缺乏可靠的理论基础。基于此,使用能够较好反映黏弹性材料刚度频变特性的分数阶Zener模型,采用编程和Simpack-Simulink联合仿真的方法,首先建立车辆-轨道耦合动力学... 目前,高速铁路扣件动静刚度比的设计更多的是凭经验进行,且仅针对低频,缺乏可靠的理论基础。基于此,使用能够较好反映黏弹性材料刚度频变特性的分数阶Zener模型,采用编程和Simpack-Simulink联合仿真的方法,首先建立车辆-轨道耦合动力学模型,验证2种方法模拟扣件系统黏弹性特征的正确性和可行性;然后通过修改分数阶Zener模型的松弛时间得到具有不同动静刚度比的扣件模型,以焊缝不平顺与高铁谱作为轨道不平顺激励,分别模拟高铁350 km/h匀速、350 km/h减速和450 km/h减速不同扣件系统动静刚度比条件下列车的运营状态;最后,以动态轮重减载率为限定指标研究不同运营时速下的扣件系统动静刚度比取值范围,讨论扣件静刚度降低对轮重减载率的影响。研究结果表明:列车在减速条件下的动态轮重减载率相较于匀速条件呈现出明显的上升趋势;当列车以350 km/h减速运行时,扣件在过车频率下的动静刚度比不应超过1.7,此时对应的扣件低频(3~5 Hz)动静刚度比为1.34;当列车以450 km/h减速运行时,扣件在过车频率下的动静刚度比建议不超过1.6,此时对应的扣件低频(3~5 Hz)动静刚度比建议不超过1.27;满足钢轨最大位移限值条件下,降低扣件静刚度可为扣件动静刚度比的设计提供更多余量。以上研究可为450 km/h速度运行下的高速铁路轨道刚度设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 轨道交通 扣件动静刚度比 轮重减载率 分数zener Simpack-Simulink联合仿真
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冻结钙质黏土三轴剪切分数阶双曲线模型参数确定及验证 被引量:1
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作者 姚兆明 汤海东 赖龙辉 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期192-200,共9页
钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题,一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象,开展不同温度和围压下的... 钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题,一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象,开展不同温度和围压下的三轴剪切试验,得到了温度、围压对应力-应变的影响规律,建立了剪切强度与冻结温度、围压间的关系。针对冻结钙质黏土三轴剪切应力-应变性质介于理想弹性与理想塑性之间的特性,将分数阶微积分引入到双曲线模型,建立能同时考虑温度和围压影响的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型。对应变进行分数阶变化,得到分数阶应变与应力间的线性关系,进而分别建立温度、围压影响下的方程组。通过求解线性方程组,得到分数阶双曲线模型参数。对比分数阶双曲线模型计算的应力值、邓肯-张模型计算的应力值和冻结钙质黏土的试验值可知,所建立的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型能够很好地描述钙质黏土的应力-应变规律,拟合精度更高。所建立的模型概念清晰,参数少、易于确定且物理意义明确,便于工程运用。 展开更多
关键词 钙质黏土 双曲线模型 应力-应变曲线 分数微积分
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侧限作用下土工格栅蠕变特性及分数阶时效损伤本构模型
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作者 靳静 陈何塘 +3 位作者 梁小勇 于远亮 杨广庆 寇凌曦 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第4期56-67,共12页
为研究土工格栅在铁路路基工程中交通荷载作用下的变形机制和力学响应,分别开展不同侧限作用下高密度聚乙烯(HDPE)土工格栅室内蠕变试验和有限元模拟;基于损伤力学原理和BFGS算法,构建分数阶时效损伤本构模型,对模型参数取值进行敏感性... 为研究土工格栅在铁路路基工程中交通荷载作用下的变形机制和力学响应,分别开展不同侧限作用下高密度聚乙烯(HDPE)土工格栅室内蠕变试验和有限元模拟;基于损伤力学原理和BFGS算法,构建分数阶时效损伤本构模型,对模型参数取值进行敏感性分析。结果表明:土工格栅的蠕变与应力比密切相关,当侧限作用相同时,应力和应变随着应力比的提高呈现递增趋势;侧限作用可有效限制土工格栅水平方向的变形,并提高土工格栅抗蠕变能力;试验初期,应力比是影响土工格栅应变增长速率的主要因素,会导致应变迅速累积,而随着时间的推移,侧限作用起主导作用,应变最终趋于稳定;侧限作用由50 kPa增至200 kPa时,纵肋中间部分应变降幅为38.6%,纵肋相邻横肋部分应变降幅为56%,横肋几乎不发生变形;侧限作用与损伤呈负相关,土工格栅应变速率随着泊松比的增加急剧增长,随黏滞系数的增大而减小。 展开更多
关键词 路基 土工格栅 侧限作用 蠕变 分数本构模型 BFGS算法
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南海珊瑚泥一维压缩分数阶元件模型研究
5
作者 沈扬 翁禾 马可 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第9期1804-1811,共8页
南海珊瑚泥广泛分布于中国南海海域,研究珊瑚泥的沉降变形规律对南海的开发有着重要意义。南海珊瑚泥的一维压缩具有典型的软土变形特征,同时由于其特殊的性质,其变形速度与常见软土相比较快,适合进行变形模型的研究。针对软土的一维压... 南海珊瑚泥广泛分布于中国南海海域,研究珊瑚泥的沉降变形规律对南海的开发有着重要意义。南海珊瑚泥的一维压缩具有典型的软土变形特征,同时由于其特殊的性质,其变形速度与常见软土相比较快,适合进行变形模型的研究。针对软土的一维压缩变形常使用元件模型进行模拟,但由于元件模型中反映长期变形的元件参数为定值,并不能准确反映延时塑性变形。应用分数阶理论的Abel黏壶比牛顿黏壶能更反应土体延时塑性变形特征,故引入Burgers模型进行修正,得到分数阶修正Burgers模型。对近似天然条件下的珊瑚泥进行每一级历时8~14 d的一维固结压缩试验,使用前11 h的读数分别对Merchant模型,Burgers模型和分数阶修正Burgers模型进行自拟合,并使用拟合得到的模型参数对11 h后的变形进行预测。对比3种模型11 h内的自拟合精度和11 h后的预测精度,并对各个模型的参数及各部分变形情况进行分析。研究发现,分数阶修正Burgers模型的自拟合精度为Merchant模型的23~65倍,为Burgers模型的6~18倍;预测精度为Merchant模型的5~35倍,为Burgers模型的262~6213倍。 展开更多
关键词 珊瑚泥 分数模型 Abel黏壶 BURGERS模型
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基于分数阶微积分模型DWI全容积直方图分析对乳腺良恶性病变的鉴别诊断价值 被引量:3
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作者 张宝媞 汪飞 +6 位作者 孙宜楠 章少兰 汪敏敏 高何燕 程兰兰 刘孟潇 朱娟 《放射学实践》 北大核心 2025年第3期331-338,共8页
目的:探讨基于分数阶微积分(FROC)模型DWI全容积直方图参数在鉴别乳腺良、恶性病变中的应用价值。方法:回顾性分析本院91例乳腺良恶性病变患者的临床及影像资料。所有患者均行常规MRI平扫、动态增强扫描及多b值DWI扫描,经后处理得到FROC... 目的:探讨基于分数阶微积分(FROC)模型DWI全容积直方图参数在鉴别乳腺良、恶性病变中的应用价值。方法:回顾性分析本院91例乳腺良恶性病变患者的临床及影像资料。所有患者均行常规MRI平扫、动态增强扫描及多b值DWI扫描,经后处理得到FROC-DWI[异常扩散系数(D)、体素内扩散异质性参数(β)和空间参数(μ)]及ADC图全容积直方图参数。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较良恶性病变组的D、β、μ及ADC图全容积直方图参数的差异。通过二元Logistic回归构建综合模型,采用受试者操作特征(ROC)曲线评价综合模型及各直方图参数对乳腺良、恶性病变的诊断效能。结果:除D_(熵)、β_(最大值、峰度、90th、最小值)及ADC_(熵)外,其他FROC-DWI及ADC图全容积直方图参数在乳腺良、恶性病变组间差异均有统计学意义(P<0.05)。在各直方图参数组中,D50th、β_熵、μ偏度、ADC50th的ROC曲线下面积(AUC)最高(分别为0.889、0.813、0.759、0.894)。纳入组间差异有统计学意义的FROC-DWI及ADC图全容积直方图参数建立综合模型1,AUC为0.960;纳入组间差异有统计学意义的FROC-DWI全容积直方图参数建立综合模型2,AUC为0.962。结论:基于FROC-DWI全容积直方图参数在鉴别乳腺良、恶性病变中具有一定价值,在各直方图参数组中,D50th、β_(熵)、μ_(峰度)、ADC_(50th)的诊断价值最高;多直方图参数联合诊断可进一步提高诊断效能。 展开更多
关键词 乳腺肿瘤 分数微积分模型 直方图 扩散加权成像 磁共振成像
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考虑时效损伤的炭质泥页岩分数阶蠕变模型研究
7
作者 徐心语 胡斌 +2 位作者 董承旺 张红军 李海英 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期141-152,共12页
为探究边坡失稳的内在致灾机理,针对软弱夹层这一重要影响因素进行研究。以炭质泥页岩软弱夹层为主要研究对象,进行炭质泥页岩的分级剪切蠕变试验,揭示其蠕变规律,确定了其不同法向应力水平下的长期强度。通过对传统Maxwell体进行改进,... 为探究边坡失稳的内在致灾机理,针对软弱夹层这一重要影响因素进行研究。以炭质泥页岩软弱夹层为主要研究对象,进行炭质泥页岩的分级剪切蠕变试验,揭示其蠕变规律,确定了其不同法向应力水平下的长期强度。通过对传统Maxwell体进行改进,将传统黏性元件替换为分数阶元件,引入考虑时效损伤的黏塑性体,建立考虑时效损伤的炭质泥页岩分数阶蠕变模型;基于1stOpt软件中的优化Levenberg-Marquardt法对炭质泥页岩试验蠕变曲线进行拟合,对模型的准确性进行了验证,并对模型进行参数敏感性分析。研究结果表明:与传统西原模型相比,改进的模型对试验数据有更好的拟合度,能够完整表征炭质泥页岩的减速、等速和加速蠕变阶段,尤其与加速蠕变阶段蠕变曲线的表征高度吻合;蠕变曲线变化由参数γ、A、v控制,材料参数A、v反映了炭质泥页岩的物理力学强度。研究结果可为含炭质泥页岩软弱夹层的边坡稳定性分析提供一定的参考。 展开更多
关键词 边坡失稳 分数元件模型 时效损伤 蠕变损伤模型 1stOpt 敏感性分析
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分数阶微积分扩散模型在恶性肿瘤诊断与疗效预测中的研究进展
8
作者 李雯欣 王效春 《磁共振成像》 北大核心 2025年第6期228-234,共7页
恶性肿瘤是世界范围内导致居民死亡的重要原因之一,其在遗传学与组织学上的异质性显著影响诊疗效果。传统影像学技术在恶性肿瘤的评估中取得了显著的进展,广泛应用于临床。基于分数阶微积分理论开发的分数阶微积分(fractional order cal... 恶性肿瘤是世界范围内导致居民死亡的重要原因之一,其在遗传学与组织学上的异质性显著影响诊疗效果。传统影像学技术在恶性肿瘤的评估中取得了显著的进展,广泛应用于临床。基于分数阶微积分理论开发的分数阶微积分(fractional order calculus,FROC)扩散模型,通过多参数联合量化水分子扩散特征及组织均匀性,无创评估肿瘤内部异质性,与传统影像学技术形成互补,其应用已拓展至中枢神经、消化、泌尿及女性生殖系统等多领域肿瘤的诊断及疗效预测。然而,临床推广仍面临着技术标准化缺失及多中心兼容性不足等挑战。本文分析了FROC模型在各系统恶性肿瘤诊断与疗效预测中的应用及价值,并总结了当前研究的不足之处,为未来肿瘤异质性评估指明发展方向。 展开更多
关键词 恶性肿瘤 磁共振成像 分数微积分扩散模型 诊断 疗效预测
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基于分数阶KeLvin-Vigot模型橡胶衬套对汽车平顺性分析
9
作者 杨小龙 张艳龙 《农业装备与车辆工程》 2025年第3期54-58,共5页
为了准确描述汽车振动时的动态响应,引入分数阶Kelvin-Vigot(FKV)模型橡胶衬套,构建了十自由度汽车振动模型,并考虑将人体作为多自由度引入模型当中。通过数值仿真对比分析了考虑和未考虑FKV模型橡胶衬套时汽车振动时域响应量和频域响应... 为了准确描述汽车振动时的动态响应,引入分数阶Kelvin-Vigot(FKV)模型橡胶衬套,构建了十自由度汽车振动模型,并考虑将人体作为多自由度引入模型当中。通过数值仿真对比分析了考虑和未考虑FKV模型橡胶衬套时汽车振动时域响应量和频域响应量,同时对人体各部位进行加权,通过计算总加权加速度均方根值来评估汽车的平顺性。研究结果表明,采用分数阶Kelvin-Vigot模型的橡胶衬套后,车身的垂向加速度和俯仰角加速度峰值都有显著降低,分别减小约30%和18%,对应功率谱密度(PSD)和人体加权加速度均方根值也有所下降,进一步证实橡胶衬套在提升汽车平顺性方面发挥了积极作用。 展开更多
关键词 悬架系统 橡胶衬套 分数Kelvin-Voigt模型 平顺性
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考虑时效损伤的砂泥岩填料分数阶蠕变模型
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作者 陶澄臻 黄海健 +2 位作者 袁后培 江信东 曹利军 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第5期88-97,共10页
水运工程中填料蠕变特性关系到码头地基的长期稳定性,目前鲜有对砂泥岩填料蠕变模型的研究。为构建能较为准确描述砂泥岩填料蠕变特性的本构模型,开展不同配合比条件下的剪切蠕变试验。基于试验成果,确定基础模型,结合Riemann-Liouvill... 水运工程中填料蠕变特性关系到码头地基的长期稳定性,目前鲜有对砂泥岩填料蠕变模型的研究。为构建能较为准确描述砂泥岩填料蠕变特性的本构模型,开展不同配合比条件下的剪切蠕变试验。基于试验成果,确定基础模型,结合Riemann-Liouville型分数阶微积分算子理论和损伤力学理论,构建一个新的考虑时效损伤的分数阶蠕变模型。模型验证分析发现:随着泥岩颗粒含量的增加,砂泥岩填料的长期强度逐渐递减,促进填料损伤的发展;模型四个主要参数η_(α1)、η_(α2)、α_(1)和α_(2)的敏感性从强到弱依次为:η_(α2)、η_(α1)、α_(2)和α_(1);新建模型模拟值与砂泥岩填料试验数据吻合较好,平均R^(2)可达0.99,证明新建模型的可行性和合理性。研究成果可为砂泥岩填料蠕变特性及码头地基长期稳定性研究提供参考。 展开更多
关键词 砂泥岩填料 泥岩颗粒含量 时效损伤 分数 蠕变模型
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车载动力电池分数阶模型构建方法综述
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作者 武龙星 魏心愿 +1 位作者 孙朋 刘春辉 《电源技术》 北大核心 2025年第9期1791-1800,共10页
随着汽车产业电气化进程的发展,电池管理系统对电动汽车的智能化运行至关重要,而准确的电池状态估计又依赖于电池模型的有效选择。分数阶模型可以在计算效率和精度之间取得良好平衡,展现出广阔的应用前景。对分数阶模型的建模展开综述:... 随着汽车产业电气化进程的发展,电池管理系统对电动汽车的智能化运行至关重要,而准确的电池状态估计又依赖于电池模型的有效选择。分数阶模型可以在计算效率和精度之间取得良好平衡,展现出广阔的应用前景。对分数阶模型的建模展开综述:概述了不同电池模型的建模机理,并重点讨论了分数阶模型的原理、结构及相较于其他模型的优势与适用场景;探讨了分数阶-热模型耦合在精确协同监控电池温度与电化学性能方面的潜力;在此基础上,对分数阶模型在电池管理领域未来的研究方向与挑战进行了展望。旨在为车用锂离子电池分数阶模型的理论研究及工程应用提供有益参考,以期促进其在先进电池管理系统中的集成与发展。 展开更多
关键词 电池管理系统 分数模型 动力电池
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变系数分数阶扩散模型在多孔介质中的应用
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作者 颜琪 鲁祯昊 +4 位作者 王虹静 范文萍 马铭伟 牛雅楠 王梁俊豪 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第1期84-91,共8页
针对多孔介质中的反常扩散行为,提出了利用变系数的时间分数阶扩散模型模拟煤炭介质中甲烷的反常扩散现象.将常系数时间分数阶分形扩散模型推广至变系数情形,并建立了变系数分数阶模型的非均匀网格数值求解格式;在模型数值解的基础上,... 针对多孔介质中的反常扩散行为,提出了利用变系数的时间分数阶扩散模型模拟煤炭介质中甲烷的反常扩散现象.将常系数时间分数阶分形扩散模型推广至变系数情形,并建立了变系数分数阶模型的非均匀网格数值求解格式;在模型数值解的基础上,基于实验测量数据,提出了高效的布谷鸟搜索算法,同时估计了模型中的多个重要参数.最后通过数值实验,验证了变系数分数阶扩散模型及布谷鸟算法在研究多孔介质中反常扩散现象正反问题中的有效性. 展开更多
关键词 变系数分数扩散模型 数值格式 多参数识别 布谷鸟算法
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两阶段分数阶羊布鲁氏菌病传播模型的非线性自适应控制
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作者 曹博强 亢婷 《应用数学》 北大核心 2025年第3期703-710,共8页
通过分析布鲁氏菌在羊群中的传播机理并引入三个控制变量(对易感成年羊接种疫苗、环境消杀和易感人群健康教育),建立两阶段分数阶布鲁氏菌病传播动力学模型.进一步,应用径向基函数神经网络的万能近似原理,设计控制变量的表达式并分析误... 通过分析布鲁氏菌在羊群中的传播机理并引入三个控制变量(对易感成年羊接种疫苗、环境消杀和易感人群健康教育),建立两阶段分数阶布鲁氏菌病传播动力学模型.进一步,应用径向基函数神经网络的万能近似原理,设计控制变量的表达式并分析误差模型的稳定性.结果表明,在设计的控制变量作用下,易感成年羊数量、环境中布鲁氏菌载量和易感人群数量均能保持在相应的目标值附近.最后,两个数值算例表明所提出的自适应控制器不仅可以保证所建立控制模型的稳定性,而且混合控制措施可以有效地保护更多的人免受布鲁氏菌感染. 展开更多
关键词 分数布鲁氏菌病模型 段结构 自适应控制 疫苗接种 消杀 健康教育
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基于分数阶点堆模型的反应堆功率变论域模糊FOPID控制
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作者 孙贺涛 刘磊 +2 位作者 冯章俊 张玉衡 栾秀春 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第10期2369-2376,共8页
过去大部分自适应模糊FOPID控制器设计过程采用固定论域策略,在系统行为预测及反应堆功率精细化调节方面存在短板,本研究基于分数阶点堆方程及热工水力效应建立了分数阶堆芯模型,开展了模型动力学验证工作,设计了变论域模糊FOPID控制器... 过去大部分自适应模糊FOPID控制器设计过程采用固定论域策略,在系统行为预测及反应堆功率精细化调节方面存在短板,本研究基于分数阶点堆方程及热工水力效应建立了分数阶堆芯模型,开展了模型动力学验证工作,设计了变论域模糊FOPID控制器并进行了多瞬态条件下的仿真研究。仿真结果表明:相较于传统定论域的自适应模糊FOPID控制器,所设计的变论域模糊FOPID控制器调节时间更短、调节误差和超调量更小,鲁棒性更强,能够更好地应对堆芯功率阶跃变化、反应堆内外部扰动工况及功率线性调节的任务。 展开更多
关键词 反应堆功率控制 分数点堆模型 变论域模糊控制 FOPID控制器
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卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型 被引量:3
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作者 刘家顺 周妮 +2 位作者 左建平 郑智勇 金佳旭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2937-2948,共12页
为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结... 为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系。基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点t_1和等速蠕变与加速蠕变分界点t_2的新方法。引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型。基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析。结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义。 展开更多
关键词 弱胶结软岩 卸围压 分数积分 蠕变损伤本构模型 长期强度
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基于ESO分数阶滑模调节的PMSM模型预测转矩控制 被引量:5
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作者 侯利民 李锐 +1 位作者 王巍 王禹 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期433-438,449,共7页
为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数... 为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数阶滑模控制器来削弱系统抖振并提高鲁棒性;利用转矩和磁链无差拍预测控制,减少了遍历次数并降低了计算复杂度。通过仿真和半实物平台进行了验证,所得结果表明,所提出的方法能有效提升系统的鲁棒性,使电机具有良好的动态和静态性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 分数滑模 扩张状态观测器 模型预测转矩控制
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深部硬脆性岩石分数阶蠕变损伤模型研究 被引量:1
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作者 邵珠山 朱意明 +3 位作者 陈浩哲 韩邹红 黄新彩 张媛媛 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期853-860,共8页
硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述... 硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述衰减和稳定蠕变阶段的黏弹性特征;根据连续损伤力学理论,引入损伤因子,建立了考虑时效损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体,以描述加速蠕变阶段的力学行为。将胡克体、改进分数阶非线性黏滞体和分数阶非线性损伤黏塑性体串联,建立一个硬脆性岩石非线性蠕变损伤模型,并验证其合理性,试验曲线与模型理论曲线吻合良好,说明该模型能较好描述硬脆性岩石蠕变全过程。对模型参数进行敏感性分析,讨论其对蠕变行为的影响,结果表明相关参数对准确描述硬脆性岩石的蠕变特征有重要作用。 展开更多
关键词 蠕变模型 硬脆性岩石 分数微积分 时效损伤
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人工冻土分数阶导数应力-应变指数模型参数确定及验证 被引量:5
18
作者 姚兆明 宋梓豪 +1 位作者 陈军浩 左维亚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期285-294,共10页
人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑,其力学特性既不符合胡克定律,也不遵守牛顿黏性定律,而是遵守介于它们之间的某种关系,分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验... 人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑,其力学特性既不符合胡克定律,也不遵守牛顿黏性定律,而是遵守介于它们之间的某种关系,分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验,得到冻结温度对应力-应变的影响规律。将分数阶导数引入指数模型,将它改进为人工冻土单轴压缩下应力-应变分数阶指数模型。通过对建立的模型两边取自然对数,得到不同温度下应力-应变线性方程组,求解建立方程组确定出分数阶导数模型参数。为进一步验证所建立模型的适用性,引用一组南京冻结粉质黏土三轴剪切试验,在分数阶系数中考虑围压的影响,将它改进为能考虑围压影响的应力-应变分数阶指数模型。将改进的人工冻土应力-应变分数阶指数模型的计算结果与试验结果进行比较,结果表明:计算结果与试验结果吻合度较高,能准确地预测单轴压缩、三轴压缩剪切应力-应变曲线的变化趋势。改进后的分数阶导数模型参数较少且有明确的物理意义,便于工程应用。当前的模型仅仅适用于应变硬化型,为了能进一步描述应变软化型的力学特性,下一步将在模型中考虑损伤进而建立应变软化型分数阶指数模型。同时,如何在模型中反映冻土的结构性与各向异性对应力-应变的影响也将是下一步的研究内容。 展开更多
关键词 人工冻土 指数模型 应力-应变曲线 分数导数
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基于分数阶模型多新息UKF动力电池SOC估算研究 被引量:1
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作者 郑轶 许永红 +1 位作者 张红光 童亮 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第9期1777-1788,共12页
动力电池管理技术是保障新能源汽车高效、安全和可靠运行的核心和关键。动力电池的荷电状态(SOC)是动力电池管理技术的基础,然而动力电池SOC的不确定影响因素太多,如何精确估算动力电池的SOC成为关键问题。针对SOC难以精确获得的问题,... 动力电池管理技术是保障新能源汽车高效、安全和可靠运行的核心和关键。动力电池的荷电状态(SOC)是动力电池管理技术的基础,然而动力电池SOC的不确定影响因素太多,如何精确估算动力电池的SOC成为关键问题。针对SOC难以精确获得的问题,搭建了动力电池测试平台,开展了动力电池的常规性能测试、寿命测试,建立了基于分数阶理论的动力电池分数阶模型,将多新息理论与分数阶模型无迹卡尔曼滤波算法结合,提出了分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波(FOMIUKF)算法,并采用该算法对动力电池进行SOC估算。在不同的环境温度、动态工况、SOC初始值条件下对基于不同算法的动力电池SOC估算精度进行了对比分析。结果表明:基于FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的平均绝对误差和均方根误差的值最小。在不同的动态工况下,采用FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的平均绝对误差的最大值约为1.04%,对SOC估算结果的均方根误差最大值约为0.8586%,这表明采用FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的精度高于EKF、UKF、FOUKF算法。 展开更多
关键词 动力电池 分数模型 多新息无迹卡尔曼滤波算法 荷电状态
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砂岩单轴压缩黏弹塑性分数阶蠕变模型研究 被引量:2
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作者 何峰 杨松 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1299-1305,共7页
为建立参数少、计算简便、蠕变过程描述准确的蠕变模型,基于岩石力学及分数阶理论,引入分数阶软体元件,将其与弹性、塑性、黏性元件相结合,得到了创新的黏弹塑性蠕变模型,推导蠕变模型的本构方程,并对砂岩单轴压缩蠕变试验数据进行参数... 为建立参数少、计算简便、蠕变过程描述准确的蠕变模型,基于岩石力学及分数阶理论,引入分数阶软体元件,将其与弹性、塑性、黏性元件相结合,得到了创新的黏弹塑性蠕变模型,推导蠕变模型的本构方程,并对砂岩单轴压缩蠕变试验数据进行参数辨识、曲线拟合和对比分析,进而对蠕变模型进行验证。结果表明:引入的分数阶软体元件应变随时间呈幂函数趋势增长,可表征非线性蠕变阶段,详细地分析了弹性元件、塑性元件、黏性元件及分数阶软体元件在蠕变过程中不同阶段发挥的作用;推导得到模型在ε·(t→∞)=0(σ<σ_(s))、ε·(t→∞)>0(σ<σ_(s))、ε·(t→∞)>0(σ≥σ_(s))情况下的本构方程,以及计算简便的参数辨识方法,试验数据拟合曲线的拟合度均在0.9以上,验证了蠕变模型的合理性和科学性;所建立的六参数黏弹塑性分数阶模型能全面地描述蠕变的整个过程,并且与其他模型对比模型参数更少、计算量更小。 展开更多
关键词 分数理论 蠕变模型 参数辨识 非线性拟合
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