1 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室，北京 100190
2 中国科学院力学研究所空天飞行高温气动国家重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学工程科学学院，北京 100049
高速气流作用下激光辐照结构诱导的热-力响应相似关系，因涉及多物理场之间的强耦合而非常复杂。笔者采用近似等效方法，将切向气流的作用等效为金属平板结构的力载荷和热载荷边界条件，建立了该耦合问题的无量纲控制方程，并结合主控因素分析，推导出了适用于高速气流与激光联合作用下的金属平板热-力响应特性的相似关系与尺度律。采用高速气流下强激光辐照金属平板的流-热-固多场耦合数值算例对该尺度律进行考核验证，结果表明：不同缩比率及不同马赫数条件下，满足该相似关系的缩比模型与原模型之间的热-力响应误差均在1%之内。本研究为高速气流条件下激光辐照缩比模型近似等效试验的开展奠定了理论基础。
激光技术 尺度律 方程分析法 金属平板 多场耦合 热-力响应 中国激光
2024, 51(12): 1202103
1 中交第一航务工程局有限公司 , 天津 300461
2 长安大学 公路学院, 西安 710000
在小净距大断面隧道后行洞爆破开挖过程中, 如何保证先行洞的爆破振动安全极为关键。以京秦高速双向六车道小峪隧道为工程依托, 监测分析了后行洞开挖过程中先行洞纵、横断面的爆破振动速度分布规律; 依据爆破振动跟踪监测结果, 动态调整优化后行洞的爆破设计参数, 并提出了相应的爆破振动安全控制措施。结果表明：小净距隧道后行洞开挖时, 先行洞边墙径向振动的速度最大, 且主要由掏槽孔爆破引起, 垂直向振速略低于切向振速, 但二者差别不大, 爆破振动能量主要集中在30~100 Hz频段; 对于先行洞纵断面上的振动分布, 峰值振速总体随爆心距衰减, 衰减速率也随之降低; 未开挖方向的振速相对较高, 约为同等距离已开挖向振速的1.2~1.6倍; 对于先行洞横断面上的振速分布, 迎爆侧的振速明显高于背爆侧, 其中边墙部位迎爆侧振速可达背爆侧的5~10倍; 现场针对爆源采用多级复式掏槽, 优化炮孔分布, 雷管段别增加至12段来减少相应的单段药量, 以及增大起爆间隔至60 ms来等措施控制爆破振动, 现场实践表明, 优化后的爆破设计可使先行洞边墙振速降低约50%。
小净距隧道 先行洞 爆破振动 分布规律 安全控制 neighborhood tunnel front tunnel blasting vibration distribution law safety control
针对扰动会对航空成像系统像旋补偿伺服机构跟踪精度产生影响的问题, 提出一种改进型复合控制算法。首先, 针对等效扰动, 提出一种基于有限时间双曲正弦跟踪微分器(FSTD), 用来构造改进非线性干扰观测器(NDO), 使系统对参数摄动不敏感且对扰动估计更加精确; 其次, 为了提升系统的跟踪精度, 结合变速趋近律的思想设计新型高阶滑模控制器(N-HSMC), 保证系统快速性的同时还能有效削弱抖振; 最后, 通过仿真对比验证了所提算法的有效性。
伺服系统 跟踪微分器 非线性干扰观测器 变速趋近律 滑模控制 servo system tracking differentiator Nonlinear Disturbance Observer (NDO) variable-speed reaching law Sliding Mode Control (SMC)
金丝楔形键合是一种通过超声振动和键合力协同作用来实现芯片与电路引出互连的技术。现今，此引线键合技术是微电子封装领域最重要、应用最广泛的技术之一。引线键合互连的质量是影响红外探测器组件可靠性和可信性的重要因素。基于红外探测器组件，对金丝楔形键合强度的多维影响因素进行探究。从键合焊盘质量和金丝楔焊焊点形貌对键合强度的影响入手，开展了超声功率、键合压力及键合时间对金丝楔形键合强度的影响研究。根据金丝楔焊原理及工艺过程，选取红外探测器组件进行强度影响规律试验及分析，指导实际金丝楔焊工艺，并对最佳工艺参数下的金丝键合拉力均匀性进行探究，验证了金丝楔形键合强度工艺一致性。
引线键合 楔形键合 超声键合 影响规律分析 wire bonding wedge bonding ultrasonic bonding analysis of influence law
1 中铁十六局集团 路桥工程有限公司, 北京 101500
2 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 100083
3 泰山学院 机械与建筑工程学院, 泰安 271000
目前隧道施工普遍应用矿山法, 爆破振动对隧道内围岩、支护结构的影响及其灾害控制一直是热点问题。为研究爆破振动在隧道内部的传播规律, 以某软弱围岩隧道为工程背景, 分别对错距三台阶齐爆和分爆的振动信号进行现场监测。采用萨道夫斯基公式非线性回归、Fourier变换方法对测试数据进行分析和研究。结果表明: 对于隧道同一断面, 拱顶具有振动速度大、振动主频高、衰减速度慢的特点; 三台阶间采用100 ms延时爆破时, 可以实现爆破能量在时空分布上的离散, 振动叠加效应明显减弱。设计单孔爆破试验, 掏槽区域中间设置试验孔, 试验孔与整个爆破网络的延期设置为100 ms获取单孔振动波形, 基于线性叠加原理, 计算不同延期时间下掏槽爆破合成振动波形来优选微差延期时间。结果表明: 孔间延期时间在4~7 ms时, 掏槽爆破引起的峰值振速急剧下降, 干扰降振的效果明显, 延时超过7 ms后, 峰值振速无显著差异; 掏槽孔延期时间取7 ms时减振效果最佳, 将最佳延期时间应用于现场爆破, 取得了良好的降振效果。
隧道工程 爆破振动 传播规律 线性叠加 最优延期时间 tunnel engineering blasting vibration propagation law linear superposition optimal delay time
1 武汉理工大学 资源与环境工程学院, 武汉 430070
2 武汉市公安局 治安管理局, 武汉 430077
3 华新水泥股份有限公司, 武汉 430200
4 五矿勘查开发有限公司, 北京 100044
裂隙岩体爆破数值模拟过程中, 裂隙分布模型的真实性, 是影响数值模拟结果的关键因素之一, 现有节理裂隙构建方法难以实现三维分布上的复杂表征或是实现操作过于繁杂。为探索在LS-DYNA软件中构建三维分布上真实、复杂表征的节理裂隙模型简单可行的操作方法, 通过MATLAB软件对爆破数值模型K文件进行解析重组, 按照节理裂隙三维分布规律进行勾勒并赋予节理裂隙材料本构, 构建出符合节理裂隙分布规律的节理岩体三维精细化数值模型。以某露天石灰石矿山为实例, 开展节理裂隙三维分布规律统计分析并在台阶爆破数值模型中进行还原, 基于裂隙岩体精细化数值模型, 开展露天台阶爆破数值模拟试验和现场爆破试验对比研究。结果表明: 采用解析重组方法构建的数值节理模型与实际节理裂隙的误差小于13%; 节理裂隙面使岩体内的损伤分布规律发生了变化, 与完整岩体相比, 损伤范围增加了12.04%, 粒径处于0~100 mm的占比降低了8.11%; 爆破模拟得到的损伤结果与现场破碎效果接近, 统计粒径在0~100 mm之间的碎块的占比, 误差为4.16%。解析重组法构建三维节理裂隙, 可行、操作简便, 数值模拟结果接近实际。
裂隙岩体 裂隙分布规律 地质模型 爆破数值模拟 爆破试验 jointed rock mass joint distribution law geological model LS-DYNA LS-DYNA blasting simulation blasting test
Author Affiliations
Abstract
1 University of Technology and Applied Sciences, P.O. Box 14, Ibri 516, Oman
2 Department of Mathematics, Sultan Qaboos University, P.O. Box 36, Al-Khod, Muscat 123, Oman
3 Department of Mathematics and Physics, Grambling State University, Grambling, LA-71245, USA
4 Mathematical Modeling and Applied Computation (MMAC) Research Group, Center of Modern Mathematical Sciences and their Applications (CMMSA), Department of Mathematics, King Abdulaziz University, Jeddah 21589, Saudi Arabia
5 Department of Applied Sciences, Cross-Border Faculty of Humanities, Economics and Engineering, Dunarea de Jos University of Galati, 111 Domneasca Street, 800201 Galati, Romania
6 Department of Mathematics and Applied Mathematics, Sefako Makgatho Health Sciences University, Medunsa-0204, Pretoria, South Africa
The present study is devoted to investigate the chirped gap solitons with Kudryashov’s law of self-phase modulation having dispersive reflectivity. Thus, the mathematical model consists of coupled nonlinear Schrödinger equation (NLSE) that describes pulse propagation in a medium of fiber Bragg gratings (BGs). To reach an integrable form for this intricate model, the phase-matching condition is applied to derive equivalent equations that are handled analytically. By means of auxiliary equation method which possesses Jacobi elliptic function (JEF) solutions, various forms of soliton solutions are extracted when the modulus of JEF approaches 1. The generated chirped gap solitons have different types of structures such as bright, dark, singular, W-shaped, kink, anti-kink and Kink-dark solitons. Further to this, two soliton waves namely chirped bright quasi-soliton and chirped dark quasi-soliton are also created. The dynamic behaviors of chirped gap solitons are illustrated in addition to their corresponding chirp. It is noticed that self-phase modulation and dispersive reflectivity have remarkable influences on the pulse propagation. These detailed results may enhance the engineering applications related to the field of fiber BGs.
Chirped gap solitons Bragg gratings Kudryashov’s law Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(2): 2023038
针对具有未知领导者控制输入的双积分形式的二阶多智能体系统的有限时间分布式协同控制问题进行了研究。首先, 为了快速、准确地估计领导者的控制输入信息, 提出了一种新的基于双曲正切函数的有限时间跟踪微分器, 并引入终端吸引子函数来消除抖振。其次, 设计了一种基于含减速点的新型变速趋近律的有限时间跟踪控制律, 系统在远离减速点时具有较快的收敛速度, 在靠近减速点时能有效削弱抖振。在此控制律的作用下, 跟随者利用所获得的控制输入信息, 可以更好地实现对领导者的速度和位置跟踪。最后, 仿真结果验证了所提算法的有效性。
多智能体系统 有限时间理论 跟踪微分器 变速趋近律 multi-agent system finite-time theory tracking differentiator variable speed reaching law
精准的航迹跟踪是无人机实现任务规划的必要条件。针对自适应优化制导律(AOGL)算法中, 权重矩阵依靠先验知识或者试探选取、缺乏理论指导且未必最优的问题, 提出了一种基于粒子群优化AOGL航迹跟踪方法。将权重矩阵中各元素经验值乘以待优化系数, 代入黎卡提方程, 推导出修正之后的制导律, 进而构造目标函数进行寻优求解。在不同的扰动风速条件下, 针对线性、圆形期望跟踪航迹分别进行数值仿真, 结果表明, PSO-AOGL航迹跟踪效果更优, 可有效降低跟踪位置误差。
无人机 航迹跟踪 粒子群算法 自适应优化制导律 UAV path following particle swarm optimization adaptive optimization guidance law
1 海军航空大学, 山东 烟台 264000
2 中国人民解放军91286部队, 山东 青岛 266000
针对固定翼无人机在侧风条件下的二维航迹跟踪问题, 在非线性制导律的基础上, 提出一种自适应引导长度的航迹跟踪算法。首先建立了引入风扰后的无人机运动学模型, 对定引导长度的非线性制导律进行理论分析, 并讨论了其抗风性能; 然后结合无人机自身性能和飞行速度, 提出自适应引导长度的方法, 并在侧向加速度指令中引入侧偏距积分以抵消侧风干扰, 同时针对无人机在航点切换时航迹误差偏大的问题, 设计了一种圆弧航点切换策略; 最后在侧风干扰的情况下进行数值仿真, 结果表明, 该方法能有效抑制侧风干扰, 在航点切换处具有较高的跟踪精度, 实现了固定翼无人机在侧风扰动条件下对期望航迹的精确跟踪。
无人机 航迹跟踪 非线性制导律 抗侧风 自适应引导长度 UAV trajectory tracking nonlinear guidance law crosswind resistance adaptive guidance length
