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期刊信息/Journal information
湖南大学学报（自然科学版）
湖南大学
湖南大学学报（自然科学版）

湖南大学

王道平

月刊

1674-2974

hdxbzkb@hnu.cn

0731-88822870

410082

湖南省长沙市岳麓区湖南大学期刊社行政办公室

湖南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Hunan University(Natural Sciences)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、湖南大学主办的综合性学术理论刊物，双月刊，面向国内外公开出版发行。主要报道湖南大学自然科学领域最新研究成果，也适当发表国内外同行专家的优秀学术论文。
正式出版
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    面向滑台试验的乘员体压采集系统设计与应用

    白中浩王博韬费敬刘煜...
    1-10页
    查看更多>>摘要：为了满足汽车碰撞滑台试验瞬时、大冲击工况下的乘员体压数据连续、高速采集需求，设计了一套基于STM32H723ZGT6高性能MCU和阵列压力传感器的高速乘员体压采集系统。提出高性能硬件、本地采集、本地存储、试验后上传的设计方案，应用高性能微控制器和内存扩展的方式提高数据采集实时性、稳定性，对坐垫、靠背共4 576个力敏点数据的采集频率能够达到200 Hz，满足滑台试验数据采集需求，同时能够控制系统成本。提出一种基于单通道图像特征提取的乘员体压数据分析方法。在刚性座椅滑台试验中，志愿者在4种座椅状态下，对乘员体压数据进行采集，获取乘员骨盆滑移轨迹、最大滑移量、最大窗口压力均值及其电压变化趋势、坐垫全域和3个子区域重量变化趋势并进行数据可视化，所获数据特征与高速摄像获得的乘员姿态响应基本相符。

    压力测量数据分析滑台试验乘员

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    基于骨架几何位置调整的座椅抗鞭打性能优化

    马志雄施金金郭韬嵘刘鹏举...
    11-17页
    查看更多>>摘要：为了减小鞭打试验伤害评估中普遍较高的颈部损伤指标(Neck Injury Criterion，NIC)和上颈部伸张弯矩，基于某汽车座椅的LS-DYNA有限元模型和物理试验结果，首先对其基本结构和后碰撞下的运动响应进行分析，使用多体动力学分析软件(Mathematical Dynamic Model，MADYMO)建立座椅鞭打试验的多体动力学模型。然后，通过伤害机理分析和对座椅主要设计参数的灵敏度分析，确定座椅结构中的主要几何结构参数，并据此建立数值模型。最后，利用多目标优化算法，获得相应的座椅抗鞭打性能优化方案。结果表明，通过调整座椅骨架横梁及头枕位置，提高乘员头部和下颈部运动一致性，使NIC降低58。5%，上颈部伸张弯矩满足最高性能限值。

    汽车安全座椅鞭打试验MADYMO多目标优化

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    自行车种类及骑行姿态对骑车人下肢损伤机理的影响

    王丙雨邹俊刘天泉韩勇...
    18-26页
    查看更多>>摘要：为了研究汽车-自行车碰撞过程中，自行车种类及骑行姿态对骑车人下肢运动学及损伤的影响，建立共享自行车和山地自行车有限元模型，采用脚前部、脚上部和脚下部3种骑行姿态，选取碰撞速度为40 km/h，骑行速度为10 km/h，构建6种碰撞工况来考察骑车人下肢运动学响应和损伤状况的差异性。结果表明，相比于共享自行车，带有高横杠车架结构的山地自行车使得骑车人的被撞侧腿部承受更大的弯矩，且该结构限制了骑车人下肢的移动，从而影响膝关节的运动学响应和韧带损伤。在脚下部的骑行姿态下，骑车人承受下肢严重损伤的概率要更大，胫骨承受较大弯矩为257。5 N∙m，内侧副韧带出现最大拉伸长量为19。3 mm。因此，自行车种类对骑车人下肢运动学响应产生较大影响，骑行姿态对下肢损伤产生较大影响。

    汽车自行车自行车种类骑行姿态下肢损伤

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    自动紧急转向工况下驾驶员离位响应的一体化仿真研究

    任立海谭政陈浩李星月...
    27-36页
    查看更多>>摘要：为了探究自动紧急转向过程中驾驶员的动态响应，采用主动安全技术和被动安全防护策略相结合的方式，进行特定自动紧急转向场景下驾驶员离位响应的一体化仿真研究。基于模型预测控制算法建立自动紧急转向控制模型，使用PreScan、CarSim和Simulink等软件进行联合仿真，获取车辆在转向过程中的动态响应;结合主动人体模型和驾驶员侧约束系统模型，分析车辆及驾驶员的运动特征以及主动卷收器安全带对驾驶员离位的改善效果。结果表明，在72 km/h的行驶速度下，车辆和驾驶员在纵向换道距离分别为40 m、50 m和60 m的左侧自动紧急转向过程中运动响应分为右倾和左倾两个阶段;右倾阶段车辆横向加速度、侧倾角以及主动人体模型的最大离位量明显高于左倾阶段;随着纵向换道距离的增加，驾驶员头部的最大横向离位量由89。56 mm降低到70。22 mm和53。05 mm;主动卷收器安全带的应用有效改善了驾驶员的离位程度，驾驶员头部最大横向离位量分别降低 18。90%、49。56%和67。62%，胸部最大横向离位量分别降低12。70%、41。63%和53。69%，提高了驾驶员在自动紧急转向阶段的安全性。

    汽车工程汽车安全一体化仿真自动紧急转向驾驶员离位

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    基于特征参数分析的中国MPDB工况特征波形获取与应用

    于潇杨笑婷费敬黎震...
    37-46页
    查看更多>>摘要：为了表征汽车碰撞工况下具有代表性的特征波形，明确相应的乘员损伤响应特征，基于正面50%重叠渐近可变形移动壁障(Mobile Progressive Deformable Barrier，MPDB)碰撞工况4种车型的波形数据，提出一种可行的特征波形处理办法。归纳统计各车型波形的特征参数分布规律，针对样本进行时间和加速度的归一化特征平均处理再进行时间缩放，保持波形形状特征和连续性，获得MPDB工况的特征波形。根据动量守恒定律，将特征波形等效为双梯形波，以满足台车试验和仿真的应用稳定性需求。通过MPDB特征波形和等效双梯形波作用下人体模型的仿真应用，对比分析乘员运动响应与损伤，乘员损伤参数结果相差最小可至1%。结果表明，采用归一化特征平均方法获得的波形时间和强度符合波形样本的特征参数规律，等效双梯形波能够很好地捕捉特征波形作用下的乘员运动损伤响应。

    加速度参数提取双梯形波乘员损伤

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    考虑驾驶员不满度的车辆自主换道纵横向控制

    郭烈卫立任关龙新谭镇宇...
    47-57页
    查看更多>>摘要：针对高速公路自主换道场景，开展考虑驾驶员不满度换道决策和轨迹跟踪控制的辅助驾驶功能研究。首先，在换道决策中考虑驾驶员心理因素，建立基于驾驶员不满度和最小安全距离的换道决策模型。然后，基于跟踪误差模型建立横向线性二次调节器(Linear Qua-dratic Regulator，LQR)控制器，得到最优反馈前轮转角。由于存在权重矩阵Q和R需要反复调试的问题，提出基于遗传算法(Genetic Algorithm，GA)的横向LQR控制器，获得最优的权重矩阵Q和R，提升算法的鲁棒性。同时建立纵向LQR控制器保持期望车速。利用PreScan、MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台对自主换道策略进行验证，在不同固定车速换道工况下验证横向LQR控制器的鲁棒性和可靠性。在换道安全性不满足工况下，期望车速能够被纵向LQR控制器稳定跟随，最大车速误差绝对值为0。69 km/h。比较了LQR控制器和GA+LQR控制器的横向控制性能，采用GA+LQR控制器使横向和航向跟踪精度分别提升了66。7%和27%。结果证实纵向LQR控制器和优化后的横向LQR控制器在不同换道工况下均具有良好的跟踪精度。

    自主换道换道决策线性二次调节器遗传算法驾驶员不满度

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    特种车辆传动主轴运行载荷实时评估方法研究

    贾然刘勇王立勇周如意...
    58-66页
    查看更多>>摘要：为提升履带装甲车辆综合传动装置疲劳损伤的快速计算能力及其剩余寿命的准确评估性能，提出一种满足多工况条件的传动主轴运行载荷实时评估模型。提取特种车辆典型运行工况的特征参数，并采用K均值聚类及支持向量机方法实现特种车辆典型运行工况的实时判别;构建基于卷积-长短期记忆神经网络的多工况传动主轴运行载荷实时评估模型，采用贝叶斯算法对模型中学习率、神经网络隐含层单元数等超参数进行优化，以提高传动主轴运行载荷评估的准确性;依据特种车辆典型工况下的运行数据开展模型实例验证。结果表明，在换挡工况、转向工况及爬坡工况下，模型对传动主轴运行载荷评估结果的平均绝对百分比误差分别为0。150、0。014、0。006(5°坡工况)及0。004(10°坡工况)，表明了本文模型在变工况条件下综合传动装置传动主轴运行载荷评估的有效性。

    传动装置主轴变工况载荷评估

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    深低温氢气润滑箔片气体动压轴承特性研究

    张凯冉神坤肖宏远刘天宇...
    67-76页
    查看更多>>摘要：针对实际工程运用中氢气润滑箔片气体动压轴承出现的湍流效应，结合氢气润滑箔片气体动压轴承所处的深低温状态，利用壁面定律修正经典气体雷诺方程，耦合Link-Spring力学模型后求解并获得了以深低温氢气作为润滑介质的箔片气体动压轴承静动态特性;对比箔片气体动压轴承在深低温氢气与其他润滑气体介质时的静态特性，分析偏心率、环境压力、宽径比和名义间隙等参数对箔片气体动压轴承静动态特性的影响。结果表明，相较于常温常压空气和低温高压氮气，以低温高压氢气为润滑介质的箔片气体动压轴承的承载力相对较低，但可通过增大轴承的偏心率、工作环境压力、宽径比、动力黏度和减小轴承的名义间隙等方式增大承载力;轴承的直接动态刚度系数随环境压力的增大而增大，随名义间隙的增大而减小。

    箔片气体动压轴承深低温氢气轴承性能

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    S-CO2介质止推箔片气体动压轴承特性研究

    李文俊杨靖贵曲智旭朱鹏程...
    77-88页
    查看更多>>摘要：针对超临界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide，S-CO2)润滑波箔型止推箔片气体动压轴承，通过反向传播(Back Propagation，BP)神经网络算法提出S-CO2的物性模型，并考虑轴承工作时的非理想气体效应，提出考虑湍流效应气体润滑模型、箔片结构力学模型和气膜平均温升计算方法，对止推箔片气体动压轴承的静动态特性进行研究，并分析不同结构参数对箔片气体轴承静动态特性的影响规律。结果表明，本文提出的物性模型准确度高，相关系数高达99。997%。以S-CO2为润滑介质的止推箔片气体动压轴承具有更高的承载力，且在适当范围内减小最小初始气膜厚度或增加膜厚比可以提高轴承的承载力。以S-CO2为介质的止推箔片气体动压轴承的动态刚度系数和动态阻尼系数均远高于常温常压空气介质下的止推箔片气体动压轴承。随着最小初始气膜厚度减小，轴承的动态刚度系数和动态阻尼系数均迅速增加。

    止推箔片气体动压轴承超临界二氧化碳(S-CO2)反向传播神经网络静态特性动态特性

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    胶泥缓冲器与高射机枪动力学性能优化匹配

    徐忠四肖有才符振荣
    89-97页
    查看更多>>摘要：为了改善机枪的射击稳定性从而提高射击精度，设计一款应用于12。7 mm重型机枪的单出杆式黏弹性胶泥缓冲器，用变刚度Kelvin模型对其进行数学建模。用正交试验法对黏弹性胶泥缓冲器的刚度、阻尼系数和预压力进行优化匹配分析，获得胶泥缓冲器与高射机枪动力学匹配最好的一组性能优化参数。优化匹配的黏弹性胶泥缓冲器与弹簧缓冲器动力学性能仿真比较结果表明，使用胶泥缓冲器的12。7 mm重型机枪后坐力更小，后坐速度变化更平稳，枪口波动更小。

    黏弹性胶泥缓冲器阻尼系数性能优化匹配射击精度正交试验

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