关键词： 电池模组   电热耦合特性   多状态协同估计   参数辨识   分数阶模型  

摘要： 针对电池电气特性与热特性之间复杂的耦合关系、温度对电池功率性能的影响以及荷电状态（State of charge，SOC）、温度状态（State of temperature，SOT）与峰值功率状态之间（State of power，SOP）的复杂关联等问题，本文提出一种考虑电热耦合特性的电池模组多状态协同估计方法。首先，分析电池电气特性与热特性之间的耦合关系，将分数阶等效电路模型与集总参数双态热模型结合，构建电池模组电热耦合模型。其次，针对“电热耦合关系”需要准确的荷电状态与温度状态来维持的问题，采用自适应扩展卡尔曼算法（Adaptive extended Kalman filter，AEKF）实现电池模组荷电状态与温度状态估计。最后，分析不同状态之间的关联特性，将电池的荷电状态与温度状态引入到多约束条件下的峰值功率状态估计中，实现电池模组多状态协同估计，提高电池状态估计的准确性。结果表明，该文所提方法能够在荷电状态初始误差为20%情况下，能够快速收敛，且均方根误差在0.52%以内，核心温度与表面温度估计误差分别在0.36℃和0.31℃以内。在40℃时，核心温度约束起作用，峰值功率估计结果显著降低，为动力电池的实时安全监控提供了有力保障。

关键词： 黄土隧道   基底加固   有限元分析   旋喷桩   变形机理  

摘要： 在超大断面湿陷性黄土隧道中，隧道基底的治理与施工沉降控制是其研究的重点与难点。本文以青海省G109小峡口改建工程中的大南山隧道为依托，利用MIDAS-GTS-NX有限元分析软件进行基底有、无旋喷桩加固两种工况的模拟，分析隧道基底加固效果，并与隧道现场监测数据进行对比验证。结果表明：施加旋喷桩能够提升围岩的承载力和稳定性，减小隧道基底的隆起和拱顶的沉降，提高隧道结构抵抗变形破坏的能力；旋喷桩可以改善隧道地基的土体性质，降低基底不均匀变形；旋喷桩加固后，在横向上桩身轴力和位移都呈现出中间大、两侧小的特点；旋喷桩的加入使得仰拱衬砌各部位的受力变形更加均匀；隧道拱顶位移的变形规律大致可以划分为3个时期：变形迅速发展时期—变形连续发展时期—变形稳定时期；修正后的指数函数模型可以用于隧道基底变形值的预测。隧道拱顶沉降的模拟值与实测值变化趋势基本相同，进一步验证了基底旋喷桩加固技术对该隧道具有切实的加固效果，可为类似的黄土隧道加固工程提供参考。

关键词： 单开门椎管扩大成形术   侧块螺钉   有限元分析  

摘要： 目的:应用有限元技术建立颈椎多节段椎管狭窄伴不稳模型,分析并比较后路单开门椎管扩大成形术联合单侧或双侧侧块螺钉固定时的稳定性区别.方法:基于宁波市第六医院2023年1月就诊的1例成年男性志愿者颈椎CT扫描数据,构建C0～T1带肌肉的颈椎有限元模型.该模型在屈伸、侧屈及旋转方向活动度(range of motion,ROM)与以往文献结果相近,应力分布合理,有较高可信度.在完整模型基础上通过有限元技术,分别生成颈椎多节段椎管狭窄及多节段椎管狭窄伴不稳的有限元模型.将上述两个模型左侧作为开门侧,删除全层椎板,并采用钛板固定,右侧为门轴侧做V形槽,分别建立多节段椎管狭窄开门模型(经典开门组)和多节段椎管狭窄伴不稳的开门模型(不稳开门组).在不稳开门组基础上,于C3～C7节段置入单侧或双侧侧块螺钉,分别生成单侧侧块螺钉固定模型(单侧螺钉组)和双侧侧块螺钉固定模型(双侧螺钉组),计算各组模型在屈伸、侧屈和旋转方向的ROM及应力分布情况.采用独立样本F检验对比各组的ROM,两组间比较采用SNK q检验.结果:单侧螺钉组和双侧螺钉组在C3～C7节段各运动方向ROM均低于不稳开门组(P＜0.05),双侧螺钉组在C3～C7节段屈伸和侧屈方向ROM低于单侧螺钉组(P＜0.05).单侧螺钉组中螺钉的应力峰值在左侧屈和左旋转方向较大,分别为402.9MPa和450.2MPa;双侧螺钉组中螺钉在前屈和后伸方向的应力峰值明显高于其余方向,分别为409.8MPa和651.0MPa.结论:与单纯行单开门椎管扩大成形术相比,联合单侧侧块螺钉固定或双侧侧块螺钉固定均显示出良好的力学稳定性.

关键词： 无人机   无线电能传输   磁耦合谐振   单管逆变   LCC-S/CLC补偿  

摘要： [目的]目前，无线电能量传输技术在无人机（Unmanned aerial vehicle, UAV）上的应用正成为研究的热点，但无人机的续航能力仍是发展主要面临的瓶颈之一。[方法]文章面向中小型无人机提出了一种具有强耦合能力并且能够实现恒压输出的无线电能传输系统。与目前主流的旋翼式无人机无线充电系统相比，该设计方案利用欠阻尼谐振原理，通过单个晶体管实现高频逆变，以更加小型化，轻量化替代了全桥与半桥逆变器。并且避免了桥臂直通问题，提高了电路的稳定性。同时，基于磁耦合谐振式无线电能传输系统，采用LCC-S/CLC补偿拓扑能够实现恒流/恒压输出，并且对磁耦合器进行设计，不但增强了耦合线圈接收侧与发射侧的耦合能力，而且减少了接收侧线圈匝数，满足无人机轻量化的需求。[结果]最后，在25 V输入下搭建了一个额定功率为100 W的模拟无人机充电实验平台，效率峰值可达到92%。[结论]仿真和实验结果验证了理论分析和计算，证明了基于单管逆变器的无线电能量传输系统的可行性。

关键词： 有限元分析   应力   温度   冲击尖峰  

摘要： 为研究MT-2型缓冲器内部结构磨损退化问题，采用ABAQUS仿真软件，结合其几何特征和作用原理，建立三维有限元模型，仿真分析了缓冲器在不同冲击速度下整个内部结构的应力、温度分布变化规律。实验结果表明在10.8km/h的冲击状态下缓冲器楔块以及动板结构不均匀区域出现最大应力可达980MPa，远超其屈服极限；楔块垂向接触面应力强度变化由强至弱依次为中上下、动板为上中下，易导致楔块以及动板出现凹型或梯度型磨耗；各接触主要摩擦面间温升现象与结构应力具有相似的分布变化规律。

关键词： 分布式混合电推进飞行器   分布式动力翼   方形涵道风扇单元   推进/气动耦合   松耦合设计   风洞试验  

摘要： 基于分布式混合电推进飞行器先进气动布局设计技术研究背景，针对分布式动力翼推进/气动耦合问题，提出了一种面向工程约束的方形涵道风扇单元松耦合设计思路和方法，通过耦合涵道壁面影响的转子叶片设计优化、基于给定转子叶片动量源模型的涵道壁面设计优化两模块的耦合迭代，有效降低设计问题复杂程度，实现对方形涵道风扇单元这种多参数复杂对象悬停特性与前飞特性兼顾的多目标设计优化，最终通过风洞测力和测压试验验证了松耦合设计思路和方法的有效性和可行性。

关键词： 深基坑   反压土   有限元分析   小应变刚度   本构模型  

摘要： 在大型深基坑工程中，反压土支护由于经济性好、施工方便而得到了越来越多的应用，但是现有基坑规范并未给出设计方法。亚洲最大的地下综合交通枢纽北京城市副中心站V区基坑采用两级反压土支护，开挖深度达34.4m，变形控制要求严格。通过三维数值模拟研究其支护效果，建立包含19个计算阶段的有限元模型，并基于相关试验结果确定了适用于北京地区土层的HSs模型参数。有限元预测结果表明该支护体系能够满足工程要求，反压土支护效果明显。同时，对比分析了小应变模型与常用的摩尔-库伦模型的计算结果，发现即便人为提高摩尔-库伦模型刚度，由于其单一模量的特点，仍无法得到合理的变形预测，深基坑变形计算中必须考虑土体小应变刚度特性，但是摩尔-库伦模型对支挡结构内力的计算结果与小应变模型比较接近。

关键词： 韧性损伤   孔洞形状   孔洞演化   神经网络  

摘要： 金属材料在外力和环境作用下，可能发生变形、断裂、腐蚀、磨损等不同形式的失效破坏，其中断裂是其中危害性和破坏性最为显著的一种。韧性断裂是金属中常见的一种断裂形式。从材料内部来看，金属的韧性断裂与微孔洞的形核、扩展和聚合的过程有关。这个过程受应力状态、孔洞体积分数、孔洞形状及温度等众多因素的影响。目前，考虑孔洞演化的韧性损伤模型多采用球形孔洞假设，在理论模型推导中考虑非球形孔洞及其演化对材料韧性损伤过程的影响具有较大难度。此外，在试样和构件尺度上开展韧性损伤的力学分析需要解决跨尺度关联难题。针对这些问题，本文建立了含不同初始形状孔洞的弹塑性代表体元模型，通过有限元模拟系统地分析了初始孔洞形状和应力状态对代表体元应力应变响应和韧性损伤演化的影响。基于代表体元模拟数据和神经网络模型，发展了考虑初始孔洞形状影响的韧性损伤本构代理模型。在此基础上开发了基于神经网络本构模型的有限元计算程序，并分析了初始孔洞形状对带缺口试样韧性损伤过程的影响。

关键词： 高混凝土坝   不确定量化   随机比例边界有限元法   八叉树网格   模型降阶  

摘要： 高混凝土坝在地震作用下的动力响应分析一直是工程抗震领域的热点，该分析过程中存在诸多随机性。本工作从改善网格精度和提高计算效率的角度出发，提出一种新颖的基于随机比例边界有限元法（SSBFEM）的高混凝土坝抗震不确定量化分析方法。该方法采用八叉树网格技术离散高混凝土坝-地基-库水系统，并构建了随机比例边界有限元法，分析随机参数对系统动力响应的影响。提出的计算方法通过商业软件ABAQUS的用户自定义单元集成八叉树网格和随机比例边界有限元法，为基于蒙特卡罗模拟（MCs）的不确定量化分析提供高精度样本。针对蒙特卡罗模拟计算耗时的特点，提出一种模型降阶（MOR）组合径向基函数（RBF）的快速算法。通过线性组合构造的低阶子空间，快速获得MCs所需的解，有效地提升了传统MCs的计算效率。最后，通过三个不同的工程实例，验证了所提出的不确定量化方法准确性和有效性。

关键词： 微机电系统   U型电热驱动器   V型电热驱动器   抗高过载   有限元分析  

摘要： 针对硅基U型和V型微电热驱动器在MEMS引信安全系统高过载使用环境中的应用，开展了微电热驱动器的抗高过载性能研究。以不同类型微电热驱动器在最高温度下拥有相同输出位移作为指标，确定了具有相同输出性能的U型和V型微电热驱动器的结构参数。并分别在不同方向、幅值和脉宽的冲击载荷下进行有限元仿真。由仿真结果得到两种驱动器各截面第一主应力值，根据单晶硅材料的许用应力确定针对两种微电热驱动器的冲击载荷脉宽-幅值临界曲线，以此将冲击载荷划分为安全载荷与失效载荷。搭建马希特锤冲击平台，对两种驱动器样机进行了多次冲击测试。结果表明：在脉宽为80μs -100μs的冲击载荷作用下，U型微电热驱动器在3781g-8036g的冲击载荷作用下发生断裂；而V型微电热驱动器可承受幅值18000g的冲击载荷不损坏，足以抵御引信安全系统跌落在硬目标上的勤务载荷。研究结果可为高过载环境下的微电热驱动器的选用、设计提供参考。