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关键词： 二硫化碳   苯   二氯甲烷   三氯甲烷   动力学参数   振动效应  

摘要： 原子分子的动力学参数,在天体物理、大气物理、环境科学和等离子体物理等领域都具有重要应用价值。二硫化碳和苯是重要的天文观测分子,二氯甲烷和三氯甲烷是重要的刻蚀分子。然而这四种分子的激发动力学参数的研究还不够系统和全面。另外,近些年的研究表明,分子振动会导致分子中的原子偏离其平衡构型,引起电子运动和振动运动的耦合,进而使得跃迁行为和跃迁动力学参数发生明显变化。在此背景下,本论文采用快电子能量损失谱方法,测量了二硫化碳、苯、二氯甲烷和三氯甲烷分子价壳层激发态的动力学参数,并结合理论计算,研究了振动效应对二硫化碳和苯分子价壳层激发态广义振子强度的影响。具体研究内容和成果如下: 1.在1500eV入射电子能量、80meV的能量分辨下,测量了二硫化碳分子价壳层激发态的广义振子强度、光学振子强度和积分截面,其中大部分数据为首次报道。同时,我们计算了~ 1Σu-、1Δu、1Σu+和1Πg考虑振动效应的广义振子强度,并分析了不同振动模式对1Πg的影响。发现二硫化碳分子的弯曲振动模式（Πu）对电子态1Πg的影响很大,使其分裂为1A2和1B2。这解释了光吸收实验中能观察到禁戒跃迁1Πg的现象,解决了能级标识的争议。另外,通过比较发现,对于7.781 eV处的跃迁4pσ1Πu,之前的光吸收实验可能受到线饱和效应的影响导致其所测光学振子强度偏低; 2.在1500 eV入射电子能量、80 meV的能量分辨下,测量了苯分子1.5°～9°的电子能量损失谱,获得了其价壳层激发态的广义振子强度、光学振子强度和积分截面,其中1B2u（谱带Ⅰ）的广义振子强度为首次报道。借助理论,我们重新分析了苯分子价壳层激发谱带中包含的激发态,并计算了考虑振动效应的广义振子强度。发现苯分子的v2(E2g)振动模式对禁戒跃迁1B2u（谱带Ⅰ）的影响最大,使其零动量转移处有一定的激发强度。v16(E2g)振动模式对电偶极禁戒跃迁1～1B1u+1～1E1g（谱带Ⅱ）的影响非常显著,让其表现出了电偶极允许跃迁的特性; 3.在1500 eV入射电子能量、70 meV的能量分辨下,测量了二氯甲烷分子的电子能量损失谱,得到了其价壳层激发态的广义振子强度、光学振子强度和积分截面,其中广义振子强度为首次报道。现有文献中Lange等人（文献[204]）与Russell等人（文献[200]）使用光吸收方法报道的光学振子强度有明显差异。通过交叉检验发现,本研究与Lange等人的结果符合得很好,而Russell等人与本研究和Lange等人的结果相比整体偏小; 4.在1500eV入射电子能量、80meV的能量分辨下,测量了三氯甲烷分子的电子能量损失谱,得到了其价壳层激发态的广义振子强度、光学振子强度和积分截面。通过对比发现,本工作得到的广义振子强度与Ying等人（文献[228]）的结果有一定差异,本工作外推的光学振子强度也高于Russell等人（文献[200]）报道的结果。结合二氯甲烷的研究,我们认为本论文给出了精度更高的三氯甲烷的动力学参数。 本工作不仅补充完善了这四种分子价电子激发态动力学参数的基础数据库,也增加了人们对这些分子电子结构的认识以及价电子跃迁机理的理解。

关键词： 药代动力学   辐射   动力学参数   药物代谢酶  

摘要： 辐射主要来自医用射线、工业用射线、核废物和天然射线等，分为电离辐射和非电离辐射。研究电离和非电离辐射对药物代谢的影响，了解辐射后药物在机体内的吸收、分布以及辐射条件下消除快慢等情况，可对临床用药进行合理的指导。本文综述了辐射对不同药物的药代动力学的影响，阐述辐射状态下不同药代动力学参数的变化，并讨论变化产生的原因。

关键词： 多体系统   区间参数   切比雪夫多项式   航天机构   动力学响应   不确定分析  

摘要： 随着航天技术与精密机械工程的不断发展,现代航天机构朝着高精度、高稳定度和高可靠性的目标迈进,对航天机构力学环境的要求越来越苛刻。航天机构作为复杂的多体机械系统,功能更强大、任务更复杂,其精确动力学建模与分析对提高航天器总体设计水平具有重要意义,对多体系统动力学行为的精细化仿真提出新要求。因此,对复杂多体系统的精确建模与动力学行为预示成为多体系统动力学研究的热点方向,也是工程技术人员关注的重点。然而实际工程中,由于制造工艺、加工误差、外界环境、认知不完备等因素的影响,多体系统物理模型的参数不可避免地呈现不确定性。为提高多体系统模型的鲁棒性,以获得更精确可靠且符合工程实际的系统动力学响应,有必要在多体系统动力学分析中考虑参数的不确定性对系统响应的影响。区间不确定分析方法只需要不确定参数的边界信息,如机械产品加工公差可作为区间参数的上下边界,即可对多体系统进行动力学响应的不确定分析。因此,本文针对含区间参数的多体系统动力学响应不确定性分析方法展开研究,并应用于航天机构中,为航天机构系统的动态性能评估与可靠性预测奠定理论基础。本文从以下几个方面开展工作: 首先,建立含区间参数多体系统动力学模型。首先忽略参数的不确定性,以绝对节点坐标法为框架,建立确定性多体系统动力学模型;接着给出了区间基础理论及基于切比雪夫多项式的区间扩张函数的表达过程。将区间参数引入确定性多体系统动力学模型,建立含区间参数的多体系统动力学模型,为下文开展含区间参数多体系统动力学响应不确定分析研究提供理论基础。 其次,开展含多个区间参数的多体系统的动力学响应研究,提出一种二元子区间分析方法(bivariate subinterval method,BSM)。该方法采用二阶泰勒多项式对高维响应在区间参数的中点处按维度展开,实现响应函数的二元分解;基于子区间分割获得一元响应函数和二元响应函数的边界,并得到系统输出响应边界。进一步,发展出一种基于子区间划分的二元子区间方法(subinterval division based BSM,SBSM),以克服BSM在应用于含较大不确定度区间参数的多体系统动力学响应不确定分析中计算精度较低的缺点。仿真算例证明BSM方法适用于含高维、小不确定度区间参数的多体系统响应边界预示;SBSM在应用于含大不确定度区间参数的多体系统动力学响应分析时具有一定优势。 再次,考虑多个区间参数之间的相关性,提出一种二元切比雪夫差分拉格朗日乘子法(bivariate Chebyshev difference Lagrangian multiplier method,BCDLM),实现含相关区间参数的多体系统动力学响应不确定分析及响应相关性研究。为同时考虑多个相关区间参数和独立区间参数,引入多椭球模型;基于二元切比雪夫多项式获得多体系统输出响应关于不确定参数的一阶偏导数和二阶偏导数。结合拉格朗日乘子法,进而得到系统输出响应边界和响应不确定域。算例分析表明,BCDLM能够实现含多个相关区间参数的多体系统的响应相关性分析,能够实现在每个瞬时时刻对多体系统响应不确定域的构建。 进一步,开展含区间参数多体系统长周期响应不确定分析。针对切比雪夫区间方法(Chebyshev interval method,CIM)在计算含区间参数多体系统长周期响应边界时出现精度下降问题,基于信号分解技术,提出基于希尔伯特黄变换(Hilbert Huang transformation,HHT)的切比雪夫区间分析方法(CIM-HHT),基于局域均值分解(local mean decomposition,LMD)的切比雪夫区间分析方法(CIM-LMD),以获得含区间参数的长周期动力学响应边界。进一步,针对二元切比雪夫区间算法(bivariate Chebyshev method,BCM)存在的精度下降问题,结合二元切比雪夫多项式和LMD分解,对LMD分解的瞬时幅值分量、相位分量和趋势分量进行二元函数分解,提出了二元切比雪夫局域均值分解区间分析方法(interval analysis method combing bivariate Chebyshev polynomials and local mean decomposition,BCLMD),可应用于含高维区间参数多体系统长周期响应不确定分析。 最后,将不确定分析方法应用于航天器多体系统动力学分析,开展参数不确定性对航天器系统动力学响应的影响分析。以含间隙太阳翼机构为研究对象,开展太阳翼系统展开机构参数不确定性和间隙尺寸不确定性对系统动力学响应的影响分析。发现扭簧刚度不确定性和间隙尺寸不确定性对太阳翼系统动力学响应有较大影响;参数不确定性与铰链间隙非线性的耦合效应使得响应边界呈现强烈的不确定性,同时加剧太阳翼在锁定保持过程中铰

关键词： 分布式驱动电动汽车   路面类型识别   路面不平度估计   路面附着系数估计   多源信息融合  

摘要： 车辆电动化、智能化是汽车行业发展的大趋势,准确的路面参数识别对于提高安全性和舒适性有着重要意义。现有的道路感知研究,多针对理想环境和单一参数,在复杂环境和变工况下的识别与估计精度尚有待提高。随着车载传感器数量和种类的不断增多,解决多传感器信息冗余,有效融合视觉、GPS、惯导等多源信息,实现复杂环境下道路环境精准识别,是保障车辆安全平稳驾驶的关键。本文以分布式驱动电动汽车为载体,重点对路面类型识别、路面不平度和路面附着系数准确估计展开研究,具体内容如下: 在路面类型识别方面,针对车载处理器算力不足,实时性要求高的问题。本文采用轻量化Bise Net V2语义分割网络分割路面区域,再利用Mobile Net V2轻量级卷积神经网络实现路面类型的准确辨识。通过在自建数据集上的进行实验,可以得出路面类型识别网络具有较高的精度。 在路面不平度估计方面,针对传统的路面不平度识别方法存在的测量成本高、测量效率低的等问题,提出一种基于改进的LSTM神经网络的解决方案。该方案利用LSTM神经网络获取路面不平度的时域信息,通过麻雀搜索算法(SSA)对LSTM神经网络的参数进行优化,并采用带遗忘因子的递推最小二乘法(FFRLS)对估计结果进行动态调整,以实现最佳的识别效果。通过将改进的算法在不同路面等级、不同行驶车速和不同噪声下进行实验,验证了改进的LSTM在识别路面不平度方面有着较高的精度和鲁棒性。 在路面附着系数估计方面,本文首先对比Burckhardt模型识别法与带遗忘因子的递推最小二乘法在低附着、高附着和对接路面下的估计效果,验证了Burckhardt模型识别法在不同工况下有着较高的精度;在此基础上,通过融合视觉和惯导等多源信息,提出了图像和动力学结合的附着系数识别算法。该算法不仅可以对前方路面附着系数进行预测,同时可以有效提高路面附着系数估计精度。算法在Presan、Carsim和Matlab/Simulink联合仿真平台以及实车环境下进行实验,验证了图像和动力学结合的附着系数估计算法在不同工况下的有效性。

关键词： 等效锥度   轮轨非线性接触   支持向量回归   机器学习  

摘要： 车轮是连接车辆和轨道的重要部件,其外形参数包括车轮廓形、径跳值和轮径差等,这些参数的变化对车辆运行状态有着深远的影响,车轮廓形的恶化会导致车辆出现蛇形运动的现象,径跳值和轮径差的恶化又会影响到车辆运行的安全性和平稳性。当前针对车轮参数对动力学的影响研究主要集中在常规动力学仿真中,难以实现对车辆动力学性能的快速求解。为进一步寻求更高效的车辆动力学性能评价方法,本文首先依托实测镟床数据,研究车辆非线性接触参数的计算方法和车轮主要尺寸参数的演变规律,并通过支持向量回归的数学建模手段,建立了基于车轮和钢轨的主要接触参数对车辆横向动力学性能做出评价的非线性接触评估模型,最后结合有关车轮尺寸参数对车辆动力学性能的影响分析结果,建立了基于神经网络算法的车辆动力学性能评估模型。本文具体研究如下: (1)通过MATLAB编程提取等效锥度曲线和非线性接触参数,并将编程计算结果与UIC519标准和UM软件结果进行对比验证,证明了MATLAB等效锥度计算程序的准确性,研究了车轮主要尺寸参数的演变规律。 (2)建立了车辆动力学仿真模型,探讨了车轮轮径差、径跳值、径跳阶次和非线性接触参数对车辆平稳性、稳定性和安全性的影响。结果表明径跳值对车体垂向平稳性的影响较大,基本上为正相关的关系;径跳值和阶次的增加会显著影响车辆运行的安全性,且二者对多数安全性指标的影响都会相互叠加,严重影响行车安全;在轮径差等值同相情况下,轮径差对构架横垂加速度均有正相关影响,且对构架横向加速度的影响更大,但在轮径差等值反相情况下,轮径差对构架横垂加速度影响较小;等值同相轮径差和等值反相轮径差在曲线工况下都会对车辆运行安全性产生影响,会造成轮轴横向力、脱轨系数和轮重减载率的增加,但相对来讲,等值反相轮径差对安全性的影响要强于等值同相轮径差。发现非线性等效锥度和NP指数对动力学性能的反映效果最佳,二者和车辆平稳性、构架横向加速度、轮重减载率和轮轴横向力有较强相关关系。其次,复合等效锥度和构架横向加速度的相关性较强,但在反映其他动力学指标时效果并不是很好。最后,等效锥度和大部分动力学相应之间的关系呈现先增加后下降的关系,其相关关系弱于其他非线性接触参数。 (3)对各类非线性轮轨接触参数和车辆横向稳定性指标之间的相关性做出分析,结合第3章中相关结论,选取其中相关性较高的参数,作为SVR模型输入,结合多种优化算法对SVR算法进行优化,在优化后的SVR模型的基础上,建立了基于非线性接触参数的高速列车横向动力学性能评估模型。结果表明模型计算结果和横向动力学仿真结果间有较为明显的正相关特性,对车辆横向动力学性能和轮轨的接触状态的评价有效。 (4)基于BP神经网络算法建立了基于不同速度的车辆动力学机器学习动力学代理模型,模型预测结果表明,代理模型在预测评估Sperling横垂平稳性指标、构架横向加速度、轮轨垂向力、轮轴横向力和轮重减载率时有较为准确的预测结论,且通过和第3章对比,得到模型在总结轮对尺寸参数对车辆动力学性能影响规律时有较为可靠的结果。

关键词： 滑雪模拟器   混联机构   动力学分析   洗出算法   感知逼真度评价   参数优化  

摘要： 随着2022年北京冬奥会的成功举办,冰雪运动在中国迅速普及,滑雪运动作为其中的重要组成部分,吸引了大量民众参与。同时由于滑雪运动存在危险性和训练场地的限制,促使了滑雪模拟器的研究与发展。本研究针对双板滑雪模拟平台,旨在通过运动学分析、动力学分析以及洗出算法参数优化,旨在提高滑雪模拟器的性能,为用户提供接近真实的滑雪体验;同时针对洗出算法性能的评价缺乏统一且有效的指标,本文以感知逼真度作为基础进行研究,制定可量化分析洗出算法性能的感知逼真度综合评价指标。 对本课题所研究的混联滑雪机构进行运动学分析,基于GF集理论分析其自由度,同时采用闭环矢量法计算机构的反解以及各并联支链的速度及加速度,求解混联机构工作空间,并通过ADAMS仿真软件进行相关验证。 采用牛顿-欧拉法建立滑雪平台机构并联部分的动力学模型,求解驱动力,并进行仿真验证。同时介绍人体的运动感知系统,明确人体运动感知机制及数学模型,为洗出算法的优化提供理论依据。 在洗出算法研究方面,本文在MATLAB/Simulink中搭建经典洗出算法模型,并结合平均绝对误差及皮尔逊相关系数,利用组合权重,制定感知逼真度综合评价指标。通过试值法、基于自适应遗传算法的单目标优化与多目标优化,分别得到三组经典洗出算法滤波器的相关参数。 介绍双板滑雪模拟器的组成部分,搭建控制系统模型。利用Unity3D虚拟滑雪场景,进行经典洗出算法优化有效性实验,通过感知逼真度综合评价指标对实验结果进行量化分析,获得三组洗出算法的感知逼真度指标值,验证基于自适应遗传算法的滤波器参数单目标优化与多目标优化的有效性。

关键词： 离心泵   转子动力学   不确定性分析   不平衡响应   流致振动  

摘要： 离心泵是将机械能转换为流体势能以及动能的重要设备,在石油、化工、航空、船舶等领域均被广泛的应用。转子系统是离心泵的核心部件,在离心泵的运转过程中不仅受到不平衡力的作用,还会受到流体激振力的影响。离心泵轴系的动力学行为直接地影响着离心泵的工作性能以及安全性,因此对其进行动力学建模以及特性研究具有重要的实际意义。传统的离心泵轴系动力学模型是基于各项参数的名义值建立的,而本文所研究的离心泵为立式长轴离心泵,其结构形式特殊,工作在液体介质中,并且多用于船舶海上运输,工作环境较为恶劣,其结构参数可能因此偏离名义值,导致振动响应超标以及预留安全裕度不足,因此确定性参数的转子模型难以满足实际情况的需要,需要对其开展不确定性分析。本文的主要工作与成果包括: (1)以立式长轴离心泵的转子系统为研究对象,基于Timoshenko梁理论建立了离心泵转轴的梁单元模型,将叶轮简化为刚性圆盘,推导了其运动方程,并计算了各轴承刚度,基于有限元思想对各单元矩阵进行了装配得到了离心泵轴系的动力学模型,在此基础上对其进行了临界转速的计算,通过与离心泵振动响应测试试验结果的对比,验证了所建立的离心泵轴系动力学模型的准确性。 (2)离心泵轴系的动力学特性受到多个不确定性参数影响,并且参数之间也存在着不同程度的交互效应。为了对多个不确定性参数进行筛选以及分类,对离心泵轴系展开了Sobol敏感性分析,研究了离心泵轴系中,各轴承刚度,转轴材料弹性模量、密度以及各参数之间的组合对离心泵轴系前两阶临界转速的影响,结果表明转轴材料弹性模量以及密度的影响较大,而轴承刚度主要影响二阶临界转速,并且根据各参数之间的交互效应将其分为两类,分别为轴承刚度不确定性以及转轴材料参数不确定性,为后续的不确定性分析提供了基础。 (3)对离心泵轴系展开了不平衡响应分析,不平衡力是一类典型的简谐激励,因此本文选用了模态叠加法计算转子振动响应。通过一个简单函数案例对比了不同包含函数的性能,结果表明Chebyshev包含函数能够更好地控制过估计现象。将Chebyshev区间分析方法与模态叠加法相结合构建了不平衡响应的区间法模型,通过与Monte Carlo仿真对比,表明该方法在保证分析精度的同时具有较高的计算效率。通过该区间法模型计算了不平衡响应在不同不确定性参数影响下的区间范围,研究结果表明,在参数不确定情况下,离心泵轴系的不平衡响应具有明显的区间特性,并且转轴材料参数是影响不平衡响应的主要参数。 (4)采用计算流体力学(CFD)对离心泵开展了离心泵内流场的仿真分析。通过定常仿真分析结果验证了所选取边界条件的正确性,以此为初始条件进行了离心泵内流场非定常仿真并得到了叶轮所受流体激振力的时域曲线与频谱图。将该流体激振力作为离心泵轴系动力学模型所受外力,进行了瞬态动力学仿真,得到了叶轮处的振动位移响应以及靠近叶轮轴承处的振动速度响应,结果表明在流体激振力作用下离心泵轴系发生了一定的共振现象。将瞬态动力学仿真与Chebyshev区间分析方法相结合,计算了振动频响曲线的区间边界,并且针对共振响应上界的过估计现象,提出了基于固有频率的共振响应区间分析方法,有效地抑制了过估计现象。为表征不确定性参数对离心泵轴系动力学特性的影响,选取了数个性能指标,并通过区间分析方法得到了其区间边界,结果表明在不确定性参数影响下,离心泵轴系的流致振动响应会出现较大范围的波动,其固有频率可能与流体激振力脉动频率重合导致剧烈的振动。