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三维空间土壤-触土部件相互作用SPH模型与试验验证
1
作者
任逸
方瀚祯
+3 位作者
刘航
刘鹏
李守太
胡嫚
《农业工程学报》
北大核心
2025年第3期53-62,共10页
触土部件在耕作、翻土和深松等作业中发挥着关键作用。然而,传统的力学分析方法难以准确量化土壤微观运动形态及三维空间中土壤-触土部件相互作用,在一定程度上限制了耕作效果的评估和触土部件的设计优化。该文采用光滑粒子流体动力学(s...
触土部件在耕作、翻土和深松等作业中发挥着关键作用。然而,传统的力学分析方法难以准确量化土壤微观运动形态及三维空间中土壤-触土部件相互作用,在一定程度上限制了耕作效果的评估和触土部件的设计优化。该文采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,在三维空间中构建了土壤-触土部件相互作用模型,研究基于土壤弹塑性本构理论,提出了基于虚拟平面和罚函数的三维接触算法,用于处理复杂空间触土部件的接触问题。采用C++语言借助GPU(graphics processing unit)加速技术在CUDA(compute unified device architecture)并行计算平台上实现了算法的数值求解。为验证模型的有效性,首先通过砂土坍塌试验验证了三维空间土壤弹塑性本构模型,并设计制作了小型土壤切削试验装置进行砂土切削试验,对比分析了数值模拟和物理试验中砂土切削力的变化规律。该研究还讨论了不同耕作深度、耕作速度、触土部件入土角对触土部件切削力的影响,探讨了模型在农业实践中的适用性。结果表明,所提出的模型不仅能够准确描述土壤切削形态,在切削力数值预测方面的相对误差仅为7.02%,展现出较高的精度。研究结果可为土壤-触土部件相互作用模型的建立提供思路,为农业机械触土部件的设计优化提供了新的数值分析工具。
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关键词
土壤切削
弹塑性本构模型
触土部件
三维接触算法
光滑粒子流体动力学
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职称材料
线控四轮转向车辆路径跟踪稳定性控制
2
作者
屈翔
张晓姗
+2 位作者
李亚娟
陈豪
周卓
《重庆理工大学学报(自然科学)》
北大核心
2024年第12期26-34,共9页
针对高速和不同路面附着系数下车辆路径跟踪过程中的稳定性问题,设计一种考虑整车操纵稳定性的路径跟踪控制策略。根据线控四轮转向结构和工作原理,建立线控四轮转向数学模型及Simulink/Carsim联合仿真整车模型。在此基础上,利用线控四...
针对高速和不同路面附着系数下车辆路径跟踪过程中的稳定性问题,设计一种考虑整车操纵稳定性的路径跟踪控制策略。根据线控四轮转向结构和工作原理,建立线控四轮转向数学模型及Simulink/Carsim联合仿真整车模型。在此基础上,利用线控四轮转向前后轮都可控制的优点,以跟踪期望路径为目标,通过设计前轮滑模变结构控制策略,得到附加前轮转角来控制车辆行驶轨迹;然后以参考模型的质心侧偏角和横摆角速度为目标,设计积分滑模稳定性控制策略对后轮进行控制。基于CarSim和Simulink联合仿真结果表明,该控制策略在有效跟踪期望路径的同时,能够在高速和低路面附着系数下实现对整车的稳定性控制。
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关键词
线控四轮转向
路径跟踪
滑模控制
稳定性控制
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职称材料
考虑模糊变量的声子晶体带隙特性研究及优化
3
作者
汪柯宇
胡启国
+2 位作者
白熊
周小明
郝建旭
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期348-354,共7页
针对声子晶体设计中存在模糊变量导致带宽不可靠问题,建立新型二维多组元局域共振型声子晶体,通过数值计算得到带隙曲线并探究带隙产生机制,并基于分析包覆层几何参数和材料参数对带隙影响结果,考虑将环状包覆层材料参数作为模糊变量,...
针对声子晶体设计中存在模糊变量导致带宽不可靠问题,建立新型二维多组元局域共振型声子晶体,通过数值计算得到带隙曲线并探究带隙产生机制,并基于分析包覆层几何参数和材料参数对带隙影响结果,考虑将环状包覆层材料参数作为模糊变量,几何参数作为设计变量,通过拉丁超立方体抽样进行实验设计建立基于Kriging模型的声子晶体带隙优化模型,利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对Kriging模型进行全局寻优,得到声子晶体最优设计解。结果表明,优化后带隙宽度从101.17 Hz变为224.164 Hz,增大121.5%,且带宽边界均在设计目标范围内,所提出的Kriging带隙优化模型在避免大量数值计算的同时,考虑了模糊变量的影响,具有较高的预测精度和可靠性,为声子晶体设计提供新研究思路。
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关键词
声子晶体
模糊变量
带隙
KRIGING模型
麻雀搜索算法
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职称材料
题名
三维空间土壤-触土部件相互作用SPH模型与试验验证
1
作者
任逸
方瀚祯
刘航
刘鹏
李守太
胡嫚
机构
西南大学工程技术学院
辰致科技有限公司
出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第3期53-62,共10页
基金
重庆市技术创新与应用发展(专项重点项目)(cstc2021jscxgksbX0002)。
文摘
触土部件在耕作、翻土和深松等作业中发挥着关键作用。然而,传统的力学分析方法难以准确量化土壤微观运动形态及三维空间中土壤-触土部件相互作用,在一定程度上限制了耕作效果的评估和触土部件的设计优化。该文采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,在三维空间中构建了土壤-触土部件相互作用模型,研究基于土壤弹塑性本构理论,提出了基于虚拟平面和罚函数的三维接触算法,用于处理复杂空间触土部件的接触问题。采用C++语言借助GPU(graphics processing unit)加速技术在CUDA(compute unified device architecture)并行计算平台上实现了算法的数值求解。为验证模型的有效性,首先通过砂土坍塌试验验证了三维空间土壤弹塑性本构模型,并设计制作了小型土壤切削试验装置进行砂土切削试验,对比分析了数值模拟和物理试验中砂土切削力的变化规律。该研究还讨论了不同耕作深度、耕作速度、触土部件入土角对触土部件切削力的影响,探讨了模型在农业实践中的适用性。结果表明,所提出的模型不仅能够准确描述土壤切削形态,在切削力数值预测方面的相对误差仅为7.02%,展现出较高的精度。研究结果可为土壤-触土部件相互作用模型的建立提供思路,为农业机械触土部件的设计优化提供了新的数值分析工具。
关键词
土壤切削
弹塑性本构模型
触土部件
三维接触算法
光滑粒子流体动力学
Keywords
soil cutting
elastic-plastic constitutive model
soil-engaging component
contact algorithm
smooth particle hydrodynamics
分类号
S222 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
线控四轮转向车辆路径跟踪稳定性控制
2
作者
屈翔
张晓姗
李亚娟
陈豪
周卓
机构
重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室
辰致科技有限公司
重庆青山工业
有限
责任
公司
中国长安汽车集团
有限公司
出处
《重庆理工大学学报(自然科学)》
北大核心
2024年第12期26-34,共9页
基金
重庆市科委应用开发计划项目(cstc2014yykfB70008)。
文摘
针对高速和不同路面附着系数下车辆路径跟踪过程中的稳定性问题,设计一种考虑整车操纵稳定性的路径跟踪控制策略。根据线控四轮转向结构和工作原理,建立线控四轮转向数学模型及Simulink/Carsim联合仿真整车模型。在此基础上,利用线控四轮转向前后轮都可控制的优点,以跟踪期望路径为目标,通过设计前轮滑模变结构控制策略,得到附加前轮转角来控制车辆行驶轨迹;然后以参考模型的质心侧偏角和横摆角速度为目标,设计积分滑模稳定性控制策略对后轮进行控制。基于CarSim和Simulink联合仿真结果表明,该控制策略在有效跟踪期望路径的同时,能够在高速和低路面附着系数下实现对整车的稳定性控制。
关键词
线控四轮转向
路径跟踪
滑模控制
稳定性控制
Keywords
four-wheel steer-by-wire
path tracking
sliding mode control
stability control
分类号
U461 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
考虑模糊变量的声子晶体带隙特性研究及优化
3
作者
汪柯宇
胡启国
白熊
周小明
郝建旭
机构
重庆交通大学机电与车辆工程学院
中国国家油气钻井装备工程技术研究中心
有限公司
宝鸡石油机械
有限
责任
公司
辰致科技有限公司
出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期348-354,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51375519)
重庆市教委科学技术研究项目重点项目(KJZD-K202000703)
国家油气钻井装备工程技术研究中心开放基金项目(BOMCO-J118-JKY008-2022)资助。
文摘
针对声子晶体设计中存在模糊变量导致带宽不可靠问题,建立新型二维多组元局域共振型声子晶体,通过数值计算得到带隙曲线并探究带隙产生机制,并基于分析包覆层几何参数和材料参数对带隙影响结果,考虑将环状包覆层材料参数作为模糊变量,几何参数作为设计变量,通过拉丁超立方体抽样进行实验设计建立基于Kriging模型的声子晶体带隙优化模型,利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对Kriging模型进行全局寻优,得到声子晶体最优设计解。结果表明,优化后带隙宽度从101.17 Hz变为224.164 Hz,增大121.5%,且带宽边界均在设计目标范围内,所提出的Kriging带隙优化模型在避免大量数值计算的同时,考虑了模糊变量的影响,具有较高的预测精度和可靠性,为声子晶体设计提供新研究思路。
关键词
声子晶体
模糊变量
带隙
KRIGING模型
麻雀搜索算法
Keywords
Phononic crystal
Fuzzy variable
Band gap
Kriging model
Sparrow search algorithm
分类号
TB535 [理学—声学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
三维空间土壤-触土部件相互作用SPH模型与试验验证
任逸
方瀚祯
刘航
刘鹏
李守太
胡嫚
《农业工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
线控四轮转向车辆路径跟踪稳定性控制
屈翔
张晓姗
李亚娟
陈豪
周卓
《重庆理工大学学报(自然科学)》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
考虑模糊变量的声子晶体带隙特性研究及优化
汪柯宇
胡启国
白熊
周小明
郝建旭
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
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