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融合改进A*与VO算法的船舶避碰策略研究
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作者 廖功铭 任鸿翔 +1 位作者 王德龙 梁霄 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期32-38,共7页
针对船舶在复杂海域下的静态路径规划及动态避碰问题,提出一种融合改进A*算法与VO算法的船舶避碰策略。通过引入栅格障碍占比改进启发函数,并添加安全距离参数和3次折线优化等方法提高了A*算法效率,为船舶规划一条安全、高效的航行路径... 针对船舶在复杂海域下的静态路径规划及动态避碰问题,提出一种融合改进A*算法与VO算法的船舶避碰策略。通过引入栅格障碍占比改进启发函数,并添加安全距离参数和3次折线优化等方法提高了A*算法效率,为船舶规划一条安全、高效的航行路径。针对多船会遇,提出基于四元船舶领域模型的速度障碍法,并融合动态窗口法对速度区间进一步约束。最后通过仿真实验验证算法在多船避碰中的有效性。 展开更多
关键词 船舶避碰 A*算法 四元船舶领域 速度障碍法
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考虑屈服和疲劳多失效模式的船舶结构可靠性分析
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作者 周陈炎 张佳宁 陈玲 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期20-24,共5页
船舶结构安全评估时存在着大量不确定因素,使用确定性方法进行评估具有局限性。为合理评估服役船舶结构的安全性,提出一种基于多失效模式的结构可靠性评估方法。以船体屈服和疲劳失效为例,基于时域法求解出船体结构热点的应力时历。分... 船舶结构安全评估时存在着大量不确定因素,使用确定性方法进行评估具有局限性。为合理评估服役船舶结构的安全性,提出一种基于多失效模式的结构可靠性评估方法。以船体屈服和疲劳失效为例,基于时域法求解出船体结构热点的应力时历。分别建立船体屈服和疲劳可靠性分析的极限状态方程,以单失效模式可靠度计算理论为基础,考虑串联系统,计算出多失效模式下结构热点和系统整体的失效概率。结果表明,考虑多失效模式的船体结构失效概率远大于单一失效模式下的失效概率。若用单一构件中的最大失效概率代表系统整体的失效概率,船体结构安全性能会被高估。该方法未来可进一步引入新的失效模式,为完善多失效模式下的船体结构可靠性评估提供一定的参考。 展开更多
关键词 多失效模式 屈服 疲劳 可靠性 失效概率
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基于缺口应力法的船舶焊接结构疲劳强度分析
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作者 甄春博 刘世豪 +2 位作者 张爱锋 邢世柱 张润泽 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第4期458-465,共8页
针对船舶结构疲劳强度问题,利用缺口应力法对典型结构节点的焊趾和焊根部位进行疲劳强度分析.首先,介绍缺口应力法和船舶结构缺口疲劳分析流程.然后,针对成品油船双层底结构设置6种典型节点型式,采用有限元子模型技术,进行疲劳热点部位... 针对船舶结构疲劳强度问题,利用缺口应力法对典型结构节点的焊趾和焊根部位进行疲劳强度分析.首先,介绍缺口应力法和船舶结构缺口疲劳分析流程.然后,针对成品油船双层底结构设置6种典型节点型式,采用有限元子模型技术,进行疲劳热点部位的局部缺口应力分析,得到了焊趾和焊根部位的缺口应力集中系数.最后基于协调共同结构规范(HCSR)计算船舶结构疲劳载荷及工况,对6种典型节点型式进行疲劳分析.结果表明,相同工况下各热点部位焊趾处的缺口应力集中系数均小于焊根处,节点型式3具有较小的疲劳损伤值,该节点型式可提高船体的抗疲劳性能. 展开更多
关键词 船舶结构 疲劳强度 缺口应力 子模型 协调共同结构规范
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开敞及碎冰水域船舶水动力数值预报研究
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作者 张金龙 张佳宁 +1 位作者 李志富 石玉云 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期51-58,共8页
为了掌握冰水混合环境中航行船舶的载荷特性,选用带有舵的KCS船体模型。基于RANS方程数值求解的方法,预报不同网格下船模阻力的大小,验证数值计算的准确性。然后通过离散元法对冰水阻力数值计算,分析船舶-流体-碎冰间耦合特性,确定3个... 为了掌握冰水混合环境中航行船舶的载荷特性,选用带有舵的KCS船体模型。基于RANS方程数值求解的方法,预报不同网格下船模阻力的大小,验证数值计算的准确性。然后通过离散元法对冰水阻力数值计算,分析船舶-流体-碎冰间耦合特性,确定3个方向上冰载荷的变化规律。分析冰水阻力、冲量、碎冰能量与航速、碎冰尺寸、密集度之间的关系,对比开敞水域和碎冰水域中波面起伏的变化情况。研究表明,数值仿真结果与试验值偏差在0.5%~2.6%之间。碎冰水域较开敞水域波面起伏更小,船模尾部波高大于艏部。冲量、冰水阻力、碎冰能量均随航速、碎冰尺寸、密集度的增大而增大。 展开更多
关键词 离散元 密集度 碎冰尺寸 阻力预报 水动力
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极地半潜式海洋平台在不同环境载荷下的动态响应分析 被引量:1
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作者 张奥博 闯振菊 +3 位作者 刘社文 李春郑 季顺迎 屈衍 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期422-434,共13页
北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载... 北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。 展开更多
关键词 北极油气资源 半潜式海洋平台 波浪载荷 冰载荷 冰与结构相互作用
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基于自适应粒子群算法的船舶机舱双层布局优化研究
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作者 杨帆 张佳宁 +1 位作者 刁峰 苏勇瑞 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第17期69-76,共8页
为提高船舶机舱的智能设计水平,提出一种针对于船舶机舱设备布局的智能优化方法。以某船机舱为例,通过分析船舶机舱设备对于机舱内部温度的耐受性、通风需求、以及设备自重对于船舶重心位置的影响,建立船舶机舱设备的分层评分机制,实现... 为提高船舶机舱的智能设计水平,提出一种针对于船舶机舱设备布局的智能优化方法。以某船机舱为例,通过分析船舶机舱设备对于机舱内部温度的耐受性、通风需求、以及设备自重对于船舶重心位置的影响,建立船舶机舱设备的分层评分机制,实现设备在机舱内部的分层布置。从设备系统群关系、流通成本、倾斜力矩、吊装需求等6个角度出发对机舱双层布局进行分析并建立数学模型,运用罚函数法处理约束条件,运用自适应粒子群算法求解该数学模型,得出布局方案并进行合理性分析。使用该方法优化之后,同一系统或邻接性较强的设备紧密布置,非邻接性设备分散布置,设备之间的流通成本降低约12%,吊装距离减少约100%,倾斜力矩之和降低约130%。结果分析表明,该方法能有效地解决船舶机舱的布局优化问题,可为解决类似的布局优化问题提供参考。 展开更多
关键词 机舱布局 评分机制 数学模型 自适应粒子群算法
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基于DEM-FEM法的碎冰区船舶冰致疲劳损伤分析 被引量:1
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作者 周陈炎 张佳宁 +1 位作者 黄炼 陈玲 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期64-68,共5页
极地运输船在碎冰区航行时会不断与海冰发生碰撞,致使内部产生周期性损伤,加剧了船体结构的疲劳问题。为此,本文建立一种基于离散元-有限元(DEM-FEM)的碎冰区航行船舶冰致疲劳损伤评估方法。首先,根据实际海冰分布,构造出一种混合海冰... 极地运输船在碎冰区航行时会不断与海冰发生碰撞,致使内部产生周期性损伤,加剧了船体结构的疲劳问题。为此,本文建立一种基于离散元-有限元(DEM-FEM)的碎冰区航行船舶冰致疲劳损伤评估方法。首先,根据实际海冰分布,构造出一种混合海冰模型和数值碎冰航道。利用离散元法(DEM)计算出船体-碎冰碰撞下的冰载荷时历。将冰载荷时历施加到船体上,利用有限元法(FEM)计算出各疲劳子工况下的热点应力时历。采用改进四峰谷值雨流计数法统计热点应力时历的应力水平,基于线性累积损伤准则的S-N曲线法计算出各热点总的疲劳损伤度。最后,将本方法的计算结果与LR规范算法的结果进行对比分析,验证该方法的适用性。本方法可为碎冰区航行船舶的冰致疲劳损伤评估提供一定参考。 展开更多
关键词 离散元-有限元 混合碎冰模型 冰载荷 疲劳损伤
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自主水下机器人极近海底直航运动性能预报
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作者 吴利红 李超 +4 位作者 刘社文 封锡盛 李硕 阎述学 曾俊宝 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第6期1047-1053,共7页
针对自主水下机器人极近海底航行的可行性和安全性问题,本文采用坐标转换法和移动网格法对不同极近海底距离、不同航速的自主水下机器人直航运动进行水动力预报。数值结果表明:自主水下机器人在极近海底壁面附近航行时,海底会对自主水... 针对自主水下机器人极近海底航行的可行性和安全性问题,本文采用坐标转换法和移动网格法对不同极近海底距离、不同航速的自主水下机器人直航运动进行水动力预报。数值结果表明:自主水下机器人在极近海底壁面附近航行时,海底会对自主水下机器人产生复杂的“坐底”效应。移动网格法相对坐标转换法,自主水下机器人的阻力偏小。随着间隙变小,移动网格法能预报垂向力由吸力变为斥力,艉倾变为埋艏的动态过程,而坐标转换法则不能。这种差异源于2种方法采用了不同的坐标系、产生的不同边界层厚度,以及流体的惯性量大小。当间隙小到边界层影响范围内,移动网格法更适合模拟极近海底操纵运动,为这种工况下的安全航行提供技术保障。 展开更多
关键词 自主水下机器人 海底 坐标转换法 移动网格法 直航 坐底效应 水动力 计算流体力学
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碳纤维增强热塑性复合材料的变温单点飞切去除特性
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作者 鲍永杰 殷国运 +3 位作者 郑植 杨宇星 陈晨 程东 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期616-625,共10页
基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材... 基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材料加热温度,分析切削力热的变化趋势以及温度对材料去除的影响.当飞切速度从3 m/s增大到7 m/s时,切向力和法向力分别增大130.60%和147.80%;当飞切深度从0.05 mm增加到0.10mm时,切向力和法向力分别增大72.44%和58.13%;当纤维角度从0°增大到30°、45°、60°、90°时,切向力分别增大12.50%、37.50%、75.00%、137.50%.CFRTP在20.0℃下以剪切破坏为主,在高温下以拉伸破坏为主且易出现分层和纤维拉拔现象.随切削温度升高,热塑性树脂软化,CFRTP层间强度和承载性能降低,切削力下降,有效切断的纤维数量降低,加工表面质量变差. 展开更多
关键词 碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP) 单点飞切试验 切削温度模拟 去除特性 金刚石磨粒
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弹性环阻尼器应变特性分析及实验研究 被引量:1
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作者 李盛翔 杨明林 +2 位作者 宋儒佳 李文龙 王永亮 《推进技术》 北大核心 2025年第1期275-284,共10页
弹性环应变特性是影响弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)疲劳特性的重要因素。本文针对弹性环应变特性,分别利用有限元方法和有限体积法建立了弹性环和油膜的仿真分析模型,通过分域耦合的迭代方法进行求解,获得了弹性环应变的动力响应。并... 弹性环应变特性是影响弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)疲劳特性的重要因素。本文针对弹性环应变特性,分别利用有限元方法和有限体积法建立了弹性环和油膜的仿真分析模型,通过分域耦合的迭代方法进行求解,获得了弹性环应变的动力响应。并设计了ERSFD应变特性实验台,开展了应变特性测试实验。研究结果表明:弹性环应变时域信号,有1/2周期趋近于0,类似半波正弦的脉冲循环信号,说明稳态进动过程中,远离进动位置的弹性环与轴颈相互分离或接触不紧密。弹性环受拉伸交变应力影响较大,其中靠近外凸台的小孔内出口处的最大等效应变为1.771×10^(-3),受拉伸交变应力的影响最大。 展开更多
关键词 航空发动机 弹性环式挤压油膜阻尼器 流固耦合 应变特性 有限元
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变马赫数下凹坑结构对高负荷扩压叶栅性能的影响研究
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作者 陆华伟 史远鹏 +2 位作者 孔晓治 王龙 辛建池 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期868-875,1031,共9页
为了探究凹坑形状对高负荷压气机叶栅气动性能的影响,本文采用数值模拟方法,研究了球形以及轴向、展向长轴的椭球形凹坑对高负荷扩压叶栅NACA65-K48在设计冲角、0.5<Ma<0.8下气动性能的影响。不同形状的凹坑布置在10%~32%弦长处,... 为了探究凹坑形状对高负荷压气机叶栅气动性能的影响,本文采用数值模拟方法,研究了球形以及轴向、展向长轴的椭球形凹坑对高负荷扩压叶栅NACA65-K48在设计冲角、0.5<Ma<0.8下气动性能的影响。不同形状的凹坑布置在10%~32%弦长处,展向间隔5 mm,通过对比不同马赫数下不同凹坑结构叶栅的性能参数以及流场结构,结果表明:由于凹坑的存在,增强了近壁面湍动能强度,提高了流体抗分离能力,3种结构的凹坑都降低了总压损失,减弱了吸力面分离泡和角区分离;附面层厚度增加和三维流动效应使得所有凹坑叶栅的尾迹损失均有所增加;设计马赫数下球形凹坑效果最好,可降低6.48%的总压损失,但在Ma=0.8下展向长轴的椭球形凹坑可使总压损失系数减少10.23%。 展开更多
关键词 高负荷扩压叶栅 球形凹坑 椭球形凹坑 流动损失 转捩 角区分离 气动性能 漩涡结构
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Ti/CFRP叠层钻削温度分布数值仿真与分析
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作者 陈晨 王爱旭 +2 位作者 赵晴 史战立 鲍永杰 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1446-1454,共9页
钛合金/碳纤维复合材料叠层结构一体化加工过程中热量累积导致碳纤维复合材料基体受热退化出现热损伤。同时,叠层界面区域2种材料非连续接触,热量在叠层界面传热过程更为复杂。本文基于Cohesive单元建立叠层界面传热模型并结合测温实验... 钛合金/碳纤维复合材料叠层结构一体化加工过程中热量累积导致碳纤维复合材料基体受热退化出现热损伤。同时,叠层界面区域2种材料非连续接触,热量在叠层界面传热过程更为复杂。本文基于Cohesive单元建立叠层界面传热模型并结合测温实验,拟合得到叠层界面导热率为70±10 W/(m·K)。在此基础上,考虑圆锥形热源分布以及叠层界面对热量传递的影响,建立叠层结构钻削温度预测仿真模型,温度预测误差小于17.2%。并基于此模型获得叠层结构不同钻削时刻温度分布特点以及碳纤维复合材料铺层方向对温度场分布的影响。结果表明:钻削Ti/CFRP叠层结构过程中,叠层界面温度较高,界面孔壁处易出现热损伤。叠层界面温度受Ti对碳纤维复合材料传热影响较大,温度场呈离心率较小的椭圆形分布,钻削Ti/多向碳纤维复合材料层合板温度场椭圆形离心率更小,温度沿纤维方向相差较小。 展开更多
关键词 Ti/CFRP叠层结构 钻削温度 ABAQUS 界面导热率 圆锥热源 界面传热
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风冰耦合下的碎冰区海上风机疲劳损伤分析
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作者 周陈炎 张佳宁 陈玲 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第8期31-35,共5页
疲劳破坏是海上风机结构失效的主要模式之一,而高纬度海域由于存在海冰灾害,必须考虑冰载荷对风机结构的影响。以带抗冰锥体的5MW单桩式风机为对象,建立了一种风冰联合作用下的耦合数值模型。首先,根据叶素-动量(BEM)理论计算出风载荷... 疲劳破坏是海上风机结构失效的主要模式之一,而高纬度海域由于存在海冰灾害,必须考虑冰载荷对风机结构的影响。以带抗冰锥体的5MW单桩式风机为对象,建立了一种风冰联合作用下的耦合数值模型。首先,根据叶素-动量(BEM)理论计算出风载荷时历。基于计算流体力学-离散元的耦合方法(CFD-DEM)构建出数值碎冰池,模拟出风机与碎冰之间的相互作用力。将风、冰载荷加载到风机有限元模型上进行瞬态动力学分析,获得各疲劳子工况下的热点应力。最后,根据S-N曲线的时域法计算得到评估位置的总疲劳损伤。结果表明:风速与结构疲劳损伤呈现正相关关系,但在切入风速和切出风速附近损伤增长率平缓。结构疲劳损伤对海冰漂速的敏感度与海冰密集度有关。风、冰载荷之间并不是相互独立,两者相互影响。本方法可为寒区风机的疲劳损伤评估提供一定的参考。 展开更多
关键词 风冰耦合 BEM CFD-DEM 碎冰 疲劳损伤
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基于舱室结构特征的水下爆炸冲击响应快速预报方法
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作者 梁潇帝 刘寅东 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期207-216,共10页
提出一种水下近场非接触爆炸荷载作用下舰船结构冲击响应峰值快速预报新方法。建立多舱段舰船模型,采用拉丁超立方抽样方法设计试验工况,每组工况在不同肋位横剖面处各层甲板、双层底内外底的典型位置布置样本测点,提取每组样本测点的... 提出一种水下近场非接触爆炸荷载作用下舰船结构冲击响应峰值快速预报新方法。建立多舱段舰船模型,采用拉丁超立方抽样方法设计试验工况,每组工况在不同肋位横剖面处各层甲板、双层底内外底的典型位置布置样本测点,提取每组样本测点的冲击响应峰值,建立冲击响应峰值数据库。采用非支配排序遗传算法-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)优化的BP(back propagation)神经网络方法建立船体结构冲击响应峰值快速预报模型。分别将炸药参数(TNT(trinitrotoluene)当量、爆距、攻角),船体结构形式参数(甲板、横纵舱壁数量和位置等)和测点与炸点相对位置作为神经网络输入,以峰值加速度、峰值速度、峰值位移作为神经网络输出进行训练。训练完成后对6组爆炸工况的冲击响应峰值进行精度验证。结果表明,与现有有限元仿真预报方法相比该研究简单实用,与现有快速预报方法相比该研究考虑了船体结构形式特征对水下爆炸冲击响应的影响,更符合对船体结构水下爆炸冲击响应快速预报的要求。 展开更多
关键词 舰船结构冲击响应 水下近场爆炸 冲击响应预报 NSGA-Ⅱ BP神经网络
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基于模糊动态窗口的无人艇多动态障碍物路径规划
15
作者 林泽琼 刘海生 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期62-68,共7页
针对无人艇在多动态障碍物下避障、快速规划路径进行导航决策的要求,传统的动态窗口算法(DWA)存在运行效率低、容易陷入局部优化、复杂环境下搜索能力差等问题。在具有多个动态障碍物的复杂环境中,引入一种模糊逻辑算法对DWA算法进行改... 针对无人艇在多动态障碍物下避障、快速规划路径进行导航决策的要求,传统的动态窗口算法(DWA)存在运行效率低、容易陷入局部优化、复杂环境下搜索能力差等问题。在具有多个动态障碍物的复杂环境中,引入一种模糊逻辑算法对DWA算法进行改进,提高了路径评估函数的灵活性。模糊控制系统通过输入无人艇、终点和周围障碍物的信息,输出评价函数的相应系数权值。在无人艇搜索路径过程中,实时调整轨迹评价函数的权重,以达到优化路径的目的。仿真实验表明,模糊改进的动态窗口方法可以使规划的路径更平滑,获得更短的路径,同时有效地减少了无人艇的路径搜索时间。在具有多个动态障碍物的环境中,可以有效地实现动态避障。 展开更多
关键词 无人艇 动态窗口法 模糊算法 多动态障碍物 路径规划
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尾流板对深海采矿收集器尾部羽流扩散抑制作用研究
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作者 周银清 赵勇 +1 位作者 白天保 黄昆 《海洋工程》 北大核心 2025年第4期37-46,共10页
近年来,深海多金属结核采矿研究活动大幅增加,但深海采矿对环境影响程度仍有待确定,尤其是采矿车尾部沉积物羽流的排出对海底环境的影响程度。为了模拟商业采矿过程中羽流排放阶段的演变和扩散过程,基于欧拉-欧拉颗粒流模型,通过改变深... 近年来,深海多金属结核采矿研究活动大幅增加,但深海采矿对环境影响程度仍有待确定,尤其是采矿车尾部沉积物羽流的排出对海底环境的影响程度。为了模拟商业采矿过程中羽流排放阶段的演变和扩散过程,基于欧拉-欧拉颗粒流模型,通过改变深海采矿车尾流板角度设计5种不同羽流排放数值模型,分析了尾流板和沉积物羽流在采矿距离一定时的动态相互作用,确定了不同羽流排放速度和采矿车速度以及不同排放质量流量下尾流板对沉积物羽流的影响。研究得出:当尾流板与羽流排放方向夹角为60°时对沉积物羽流排放阶段的扩散有明显抑制作用,有助于在实地采矿时减小羽流扩散范围;羽流排放速度与采矿车行进速度比率0.5<V_(p)/V_(m)<1.0时,尾流板对沉积物羽流的截留效果最好。对深海采矿沉积物羽流扩散抑制作用的研究可为减小深海采矿作业造成的环境影响提供一定参考。 展开更多
关键词 深海采矿 羽流 尾流板 欧拉-欧拉模型 环境影响评估
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加工偏差对压气机转子气动稳定性影响的不确定性研究
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作者 孔令晨 李相君 +2 位作者 鲁庆 朱政宇 周倩 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期447-456,共10页
为了研究叶片加工偏差对压气机稳定性的影响,在构建叶片表面加工偏差的同时考虑了叶型轮廓间的相关性从而建立了一种几何不确定性降阶模型。通过CFD计算裕度改进量后使用神经网络预测不确定输入变量与裕度改进量的关系。使用伪蒙特卡洛... 为了研究叶片加工偏差对压气机稳定性的影响,在构建叶片表面加工偏差的同时考虑了叶型轮廓间的相关性从而建立了一种几何不确定性降阶模型。通过CFD计算裕度改进量后使用神经网络预测不确定输入变量与裕度改进量的关系。使用伪蒙特卡洛方法生成大量样本并进行敏感性分析。此外,根据敏感性分析的结果,进一步观测流场的细微变化来了解加工偏差影响压气机稳定性的机理。结果表明:尽管在加工偏差作用下稳定裕度平均值几乎等同于设计值,但考虑极限情况下加工偏差可使稳定裕度下降约3%。对稳定裕度影响最明显的2个参数分别是叶根弦长和叶顶最大厚度,它们通过影响叶片吸力面的径向二次流进而影响叶顶的堵塞。此外,还观察到叶顶最大厚度的减小还会影响吸力面的附面层分离从而产生额外影响。 展开更多
关键词 加工偏差 轴流压气机 气动稳定性 神经网络 不确定性分析
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UHMWPE表面磨损区变质层演化过程与力学特性研究
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作者 谷靖萱 郑庭 张会臣 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第6期837-850,共14页
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为人工关节的主要衬垫材料,材料磨损及磨屑形成是影响其植入寿命的关键问题.本文中通过表征UHMWPE表面磨损区域微观形貌和微观组织变化规律,分析磨损区域变质层的演化规律与力学特性.在摩擦磨损试验的基础上... 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为人工关节的主要衬垫材料,材料磨损及磨屑形成是影响其植入寿命的关键问题.本文中通过表征UHMWPE表面磨损区域微观形貌和微观组织变化规律,分析磨损区域变质层的演化规律与力学特性.在摩擦磨损试验的基础上,通过压痕试验和划痕试验发现,随摩擦速度和压力增加,磨损区表面硬度增加,且沿滑动方向的划痕阻力减小.借助拉曼光谱分析发现,即随摩擦速度增加,磨损区域表层材料的结晶度增加,即聚乙烯分子链会形成长程有序的分布状态.借助分子动力学模拟方法分析了金刚石压头在UHMWPE表面压痕和划痕的分子过程,分子模拟结果显示压痕深度和划痕阻力也随UHMWPE结晶度增加而降低.当UHMWPE表面结晶度较高时,聚乙烯分子更容易在金刚石压头的挤压作用下发生塑性流动;相反,结晶度较低时,彼此缠结聚乙烯分子链不利于其塑性流动,导致沿摩擦方向的划痕阻力增加.因此,磨损后的UHMWPE表面形成了微观组织和力学性能差别于基体的磨损变质层.随摩擦工况加剧或时间延长,磨损变质层内的或者与基体相连的聚乙烯分子链发生断裂,将造成UHMWPE表面疲劳断裂或形成剥层磨损.本研究中UHMWPE磨损区变质层的演化与力学性能变化规律,对于评价人工关节使用性能具有重要参考价值. 展开更多
关键词 超高分子量聚乙烯 磨损 变质层 力学性能 微观结构
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刚性动压气体止推轴承结构优化研究
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作者 王永亮 宋儒佳 +1 位作者 张阔 刘艳鹏 《推进技术》 北大核心 2025年第6期275-285,共11页
针对带有楔形区域的刚性动压气体止推轴承,为研究其支撑区域楔形面结构参数对轴承承载性能的影响,提出了一种结构优化方法,并给出了高承载性能的结构参数选取公式。将轴承支撑区域沿径向离散化并建立一维支撑区域模型,通过仿真分析获得... 针对带有楔形区域的刚性动压气体止推轴承,为研究其支撑区域楔形面结构参数对轴承承载性能的影响,提出了一种结构优化方法,并给出了高承载性能的结构参数选取公式。将轴承支撑区域沿径向离散化并建立一维支撑区域模型,通过仿真分析获得最优的进口气膜厚度与节距比分别同轴承数的变化关系并获得拟合关系式。通过优化实例发现,相比于优化前,优化后100 kr/min下的最大气膜压力提升了约61.11%,轴承承载力提高了约58.17%,摩擦力矩减小了约10.80%。通过不同转速下的静特性对比验证发现,在100 kr/min附近,优化后的轴承承载力明显高于优化前,在转速大于30 kr/min时的承载力提升幅度随着转速升高而变大。优化后轴承的摩擦力矩变低且变低的幅度随着转速升高而逐渐变大。研究结果表明:本文的优化方法与拟合关系式能够优化刚性动压气体止推轴承的承载能力。 展开更多
关键词 气体止推轴承 优化方法 离散化 结构参数 承载能力
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变曲率复合材料螺旋桨叶的赋形几何误差仿真
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作者 鲍永杰 张乐强 +2 位作者 刘真 冀秀坤 杨宇星 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第6期1284-1292,共9页
复合材料螺旋桨叶的变曲率、变厚度和叠层特征会导致预浸料赋形过程中存在几何误差.为了明确叶片曲率与铺层应变对赋形几何误差的影响规律,通过对桨叶铺层进行三维扫描获取点云数据,建立桨叶模具预浸料铺放过程的数值模型,对预浸料铺放... 复合材料螺旋桨叶的变曲率、变厚度和叠层特征会导致预浸料赋形过程中存在几何误差.为了明确叶片曲率与铺层应变对赋形几何误差的影响规律,通过对桨叶铺层进行三维扫描获取点云数据,建立桨叶模具预浸料铺放过程的数值模型,对预浸料铺放过程进行有限元模拟.通过对比铺层应变试验和仿真结果验证所提出的铺放仿真模型的有效性.提出基于法向量方向变形误差累积的评价方法,对铺层试验和仿真结果进行层间误差提取,并结合叶片曲率特征分析桨叶赋形误差.结果表明,仿真与试验的赋形几何误差的横向偏差约为10.18%、纵向偏差约为14.22%.桨叶赋形几何误差分布形式与其铺放过程应变分布规律一致,曲率的波动性对赋形几何误差的影响大于曲率自身差异性的影响.赋形几何误差分布随铺层数量增加趋于V型特征,且受曲率波动性的影响越来越明显. 展开更多
关键词 赋形几何误差 预浸料铺层 复合材料 螺旋桨叶 法向量变形
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