Продольная сила: Продольная сила — внутренний силовой фактор

Содержание

Продольная сила — внутренний силовой фактор

Приветствую тебя, читатель портала о сопромате и не только – SoproMats. В сегодняшней статье поговорим о таком важном внутреннем силовом факторе как продольная сила. Расскажем, что это за сила, зачем нужна и все в таком духе. Обещаем максимально подробно раскрыть данную тему, а также дать ссылки на смежные статьи, которые касаются продольной силы. Например, укажем ссылку, где можно почитать о построении эпюры распределения продольных сил и т.д.

Что такое продольная сила?

Продольная сила – это внутренний силовой фактор, который возникает в поперечных сечениях элементов, работающих на центральное растяжение (сжатие). Конечно, продольная сила может возникать не только в элементах, которые работают только на растяжение и сжатие. Она может возникать в сечениях, как ОДИН ИЗ силовых факторов, совместно с поперечной силой или изгибающим моментом. Но это все возможно при сложных видах сопротивления конструкций. В данном уроке мы будем говорить только о чистом растяжении или сжатии.

Зачем нужна?

Этот силовой фактор используется в расчетах на прочность и жесткость элементов конструкций, работающих на растяжение (сжатие). Зная продольную силу можно определить нормальные напряжения в поперечных сечениях элементов, после чего подобрать их размеры, которые бы удовлетворяли условию безопасной прочности, либо проверить прочность, если размеры элемента изначально заданы. Также можно определить осевые перемещения поперечных сечений, после чего сделать вывод о жесткости детали.

Как определяется?

Как и другие внутренние силовые факторы, продольная сила определяется методом сечений. Для того чтобы определить продольную силу в произвольном сечении элемента, его мысленно рассекают в этом сечении на две части, рассматриваются равновесие одной из частей, заменив действие отброшенной части продольной силой. Из уравнения статики, в частности, суммы проекций на одну из осей, выражается продольное усилие. Для построения эпюр, эту процедуру проводят несколько раз, для каждого участка стержня (бруса). Более детально этот процесс рассмотрим ниже, когда будем изучать подробный способ построения эпюры.

Как обозначается?

Продольная сила обозначается буквой N с индексом, который совпадает с названием продольной оси, направленной в сторону растяжения или сжатия нагруженного элемента и перпендикулярной поперечным сечениям. Чаще всего, эта ось обозначается буквой – x. Потому в нашем уроке будем использовать обозначение продольной силы — Nx.

В чем измеряется?

Продольная сила, как и обычные внешние сосредоточенные силы, измеряется в ньютонах. На практике, в расчетах используются килоньютоны (кН). Также иногда в литературе можно встретить размерность – кгс и тс.

Полезные статьи о продольной силе

Здесь буду публиковать ссылки на полезные статьи, которые тесно связанны с продольной силой.

Построение эпюры

В этой статье, про построение эпюр продольных сил, Вы узнаете, как рассчитывается эпюра продольных сил на примере ступенчатого бруса, на который действуют различные виды нагрузок. Кроме того, в ней рассмотрено три методики расчета, что позволит всесторонне разобраться в этом вопросе.

Продольные силы и их эпюры

Содержание:

Продольные силы и их эпюры

  • Продольная сила и ее контур Растяжение и сжатие очень распространены в строительных конструкциях и механических элементах. Например, происходит натяжение троса — подъемный трос (рис. 16, а), буксирный трос — при буксировке автомобиля, вес заводской трубы (рис. 16, б), колонна, поддерживающая потолок, и т.

Д. В зависимости от того, как зафиксирован шток и от характера влияния нагрузки, могут возникать различные типы растяжения или сжатия. Если внутренняя сила поперечного сечения стержня уменьшается только до одного фактора силы —

продольной силы N (также называемой нормальной силой, потому что она Людмила Фирмаль

перпендикулярна поперечному сечению стержня), и О) б) Рисунок 16 А Поскольку оставшаяся внутренняя сила равна нулю, происходит чистое (центральное) расширение или сжатие. В этой главе рассматривается только центральное действие продольных сил. Другие более сложные случаи расширения или сжатия описаны в разделе. Xi. Внешние силы, которые вызывают растяжение или

сжатие, приложенные к концу или середине стержня, также должны быть направлены вдоль этой оси или уменьшены до результата, направленного вдоль этой оси. Чтобы определить продольную силу, стержень мысленно рассекают плоскостью, перпендикулярной оси стержня, и заменяют двумя продольными силами N, а две части из равновесия являются значениями этой силы Это зависит от Мы

  • согласны думать, что сила N положительна, если она вызывает натяжение (ведущее от сечения), и отрицательна, если она вызывает сжатие (ведущее к сечению). Части. Часть взаимодействия между Рисунок 17 А Если направление силы N неизвестно, мы рекомендуем положительное значение. Если при решении уравнения равновесия сила N получена со знаком плюс, стержень в этом разделе будет растянут, а при наличии знака минус он будет сжат. Так, например, чтобы определить нормальную силу сечения стержня m-n, показанного на рисунке, рассмотрите баланс левой части зажима 17а (рис. 17, б). Создание уравнения £ X = 0, D ‘-P = 0; N = + P Знак плюс

означает, что вал выдвинут. Если сложно, рекомендуется построить прозрение внутренне и в х с и л. Диаграмма продольной силы N представляет собой график, где каждая ордината равна значению продольной силы для определенного сечения. Сюжет обычно строится на базовой линии, проведенной параллельно оси стержня. Чтобы построить кривую N, необходимо установить закон изменения продольной силы вдоль длины стержня и определить значение N нескольких поперечных сечений. Поэтому для стержня, показанного на рисунке 18a, нормальные силы в сечениях / b / 2 и / 3 различны

на рисунке 18a. Это установлено с учетом равновесия отсечки, показанного на рисунке 18. 18, b, c, d Применение статическог
Людмила Фирмаль

о уравнения EL = O к этим частям дает Nt-30 T, N 2 = 40T и N 3–20 T. Поскольку нормальная сила не изменяется по длине каждого участка, условие равновесия отрезанной части, значение нормальной силы Ni, например, сечение I — I График нормальной силы показан на рисунке для примера, который рассмотрел 20 случаев / Р на графике. 18, д. График N является сложным, если внешняя нагрузка с силой р распределена вдоль оси стержня. Закон (рис. 19, а и б). Чтобы решить эту проблему, рассмотрим равновесие микроэлементов, разрезанных двумя сечениями на расстоянии dx друг от друга (рис. 19, в). Внутренняя сила N прикладывается к нижней части режущего элемента, а сила N + dN применяется к верхней части. Из состояния равновесия S X = О элемента выреза стержня, + dN-N-pdx = O о, о И- = р. (2.1) о X N x-J pdx, ок. Другими словами, величина нормальной силы в любом сечении равна сумме проекций всех внешних сил в отсечной части на ось стержня. Рисунок 19 А Применяется к (интеграция) 21

Легко видеть, что это верно даже в случае концентрации. Поэтому в будущем, когда вы будете наносить N, вы не увидите отрезанную часть стержня, а сразу запишите значение нормальной силы, основанное на указанных правилах. 2 22 Сила второго сечения / V2 изменяется линейно. х = ОН 2-ЗР ´, х = l2 Н 2-3П-4Р = —Р. Используя две полученные ординаты, график IV был построен на графике / 2 (рис. 20, б). В разделах 111-111 выгодно рассмотреть отрезанную часть на правой стороне стержня, заданную условиями равновесия. N 3 = -P-

Смотрите также:

Продольная сила — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Продольная сила

Cтраница 1

Продольная сила в поперечном сечении при изгибе равна нулю, а потому площадь сжатой зоны сечения равняется площади растянутой зоны. Таким образом, нейтральная ось в сечении, совпадающем с пластическим шарниром, делит это поперечное сечение на две равновеликие часта. Следовательно, при несимметричном поперечном сечении нейтральная ось не проходит в предельном состоянии через центр тяжести сечения.  [1]

Продольная сила в поперечном сечении при изгибе равна нулю, а потому площадь сжатой зоны сечения равняется площади растянутой зоны. Таким образом, нейтральная ось в сечении, совпадающем с пластическим шарниром, делит это поперечное сечение на две равновеликие части. Следовательно, при несимметричном поперечном сечении нейтральная ось не проходит в предельном состоянии через центр тяжести сечения.  [2]

Продольная сила равна нулю.  [3]

Продольная сила в поперечных сечениях горизонтального стержня равна нулю, а вертикального — постоянна. Знак минус на эпюре ( см. рис. 7.23, г) указывает, что стержень / / сжат.  [4]

Продольная сила во всех поперечных сечениях одинакова; изгибающие моменты имеют наибольшие значения в сечении заделки, следовательно, это сечение оказывается опасным.  [5]

Продольная сила в произвольном поперечном сечении бруса численно равна алгебраической сумме проекций на его продольную ось всех внешних сил, приложенных по одну сторону от проведенного сечения.  [6]

Продольная сила в этом сечении А Р, эту силу находим, проектируя на ось бруса г внешние и внутренние силы, действующие на оставленную часть.  [7]

Продольная сила численно равна сумме проекций на ось Oz всех внешних сил, действующих на отсеченную часть рамы.  [8]

Продольная сила / V, входящая в это условие прочности, должна быть выражена с помощью метода сечений через действующие на брус внешние силы.  [9]

Продольная сила во всех поперечных сечениях бруса одинакова Л / Х; эпюра N дана на рис. 244 6, знак минус на эпюре указывает на то, что сила сжимающая.  [10]

Продольная сила во всех поперечных сечениях бруса одинакова, а наибольший изгибающий момент возникает в защемленном сечении МЛшахР /, следовательно, это сечение и будет опасным.  [11]

Продольная сила во всех поперечных сечениях бруса одинакова: N X; эпюра N дана на рис. 2.39, б, знак минус на эпюре указывает на то, что сила сжимающая.  [12]

Продольная сила для стержня на рис. 66, а в два раеа больше.  [13]

Продольная сила / V с помощью метода сечений всегда может быть выражена через внешние силы.  [14]

Продольная сила приводит к увеличению продольных напряжений, возникающих от действия внутреннего давления.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Продольная сила. Напряжения и деформации

Задача 2.1.1: Для стержня, схема которого изображена на рисунке, продольная сила N в сечении 2-2 будет…

Варианты ответов:

1) равной нулю; 2) равномерно распределенной по сечению;

3) растягивающей; 4) сжимающей.

Решение:

1), 3) Ответ неверный! Скорее всего, допущена ошибка при определении продольной силы. Условие равновесия для правой части стержня от сечения 2-2 − , ,

2) Ответ неверный! Продольная сила – это равнодействующая нормальных напряжений, равномерно распределенных по площади поперечного сечения. Продольная сила – это сосредоточенная сила.

4) Ответ верный. Для определения продольной силы следует рассмотреть равновесие отсеченной правой части стержня откуда . В сечении 2-2 действует сжимающая продольная сила.

 

Задача 2.1.2: Сплошной однородный стержень круглого поперечного сечения диаметром d нагружен так, как показано на рисунке. Нормальные напряжения в сечении равны…

Варианты ответов:

1) ; 2) 0; 3) ; 4) .

Решение:

1) Ответ неверный! Площадь круглого поперечного сечения равна , где d – диаметр круга. Условие равновесия имеет вид .

2) Ответ верный. Нормальные напряжения при растяжении − сжатии определяются по формуле . Продольная сила N определяется из условия равновесия для отсеченной части стержня Откуда В результате .

3) Ответ неверный! Неправильно определена продольная сила N. Продольная сила N находится из условия равновесия оставленной части: , , откуда

4) Ответ неверный! Нормальные напряжения при растяжении − сжатии находят по формуле , где N – продольная сила в рассматриваемом сечении; А – площадь поперечного сечения.

 

Задача 2.1.3: Из гипотезы плоских сечений следует, что вдали от мест нагружения, резкого изменения формы и размеров поперечного сечения нормальные напряжения при растяжении − сжатии прямолинейных стержней распределяются по площади поперечного сечения …

Варианты ответов:

1) по закону квадратной параболы, достигая максимума на нейтральной линии;

2) по линейному закону, достигая минимума на нейтральной линии;

3) неравномерно, в зависимости от формы поперечного сечения;

4) равномерно.

Решение:

1), 2) Ответ неверный! Понятие «нейтральная линия» используется при изгибе. При растяжении − сжатии из гипотезы плоских сечений следует, что нормальные напряжения распределяются равномерно по площади поперечного сечения стержня.

3) Ответ неверный! Из гипотезы плоских сечений следует, что нормальные напряжения при растяжении − сжатии распределяются равномерно по площади поперечного сечения стержня. От формы поперечного сечения напряжения в данном случае не зависят.

4) Ответ верный. Гипотеза плоских сечений (Я. Бернули, 1654 − 1705) гласит: поперечные сечения стержня, плоские и нормальные до деформации к его оси, остаются плоскими и нормальными к оси и после деформации. Из гипотезы следует, что нормальные напряжения при растяжении − сжатии распределяются равномерно по площади поперечного сечения стержня.

 

Задача 2.1.4: Распределение нормальных напряжений при растяжении − сжатии вдали от мест нагружения, резкого изменения формы и размеров поперечного сечения существенно зависит от…

Варианты ответов:

1) величины и способа приложения внешних сил;

2) величины приложенных внешних сил;

3) способа приложения внешних сил;

4) от формы поперечного сечения

Решение:

1), 3) Ответ неверный! Согласно принципу Сен-Венана на достаточном удалении от места нагружения распределение напряжений зависит только от статического эквивалента приложенных внешних сил. От способа приложения внешних сил распределение напряжений зависит существенно лишь вблизи места нагружения.

2) Ответ верный. Согласно принципу Сен-Венана, если тело нагружается статически эквивалентными системами сил и размеры области их приложения невелики (по сравнению с размерами тела), то в сечениях, достаточно удаленных от мест приложения нагрузок, величина напряжений весьма мало зависит от способа нагружения.
Т.е. на достаточном удалении от места нагружения распределение напряжений зависит только от статического эквивалента приложенных внешних сил. От способа приложения внешних сил распределение напряжений зависит существенно лишь вблизи места нагружения. Кроме того, вблизи мест резкого изменения формы, перепадов размеров поперечного сечения наблюдается распределение напряжений, существенно отличающееся от характерного для данного вида нагружения.
Явление возникновения значительных местных напряжений называется концентрацией напряжений, а причина, вызвавшая концентрацию, − концентратором напряжений.

4) Ответ неверный! Нормальные напряжения при растяжении-сжатии определяются по формуле . Здесь N − продольная сила; А − площадь поперечного сечения стержня. Таким образом, нормальные напряжения при растяжении − сжатии от формы поперечного сечения не зависят.

 

Задача 2.1.5: Для стержня круглого поперечного сечения, схема которого изображена на рисунке, абсолютное удлинение равно…

Варианты ответов:

1) ; 2) ; 3) ; 4) 0

Решение:

1) Ответ верный.


Удлинение стержня В нашем случае , , Площадь сечения . Окончательно .

2) Ответ неверный! Напомним, что удлинение стержня в случае, когда и , находится по формуле . Здесь и (для круга).

3), 4) Ответ неверный! Скорее всего, допущена ошибка при определении продольной силы. Условие равновесия , ,

 

Задача 2.1.6: Стержень нагружен системой сил. Модуль упругости материала Е, площадь поперечного сечения А, размер а, значение силы F заданы. Продольная линейная деформация на участке СК равна …

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Решение:

1) Ответ верный. Сделаем произвольное поперечное сечение на участке СК и рассмотрим равновесие правой отсеченной части.

Уравнение равновесия имеет вид:
Откуда Далее определяем нормальное напряжение: Из закона Гука вычислим значение продольной линейной деформации:
Второй способ определения величины .
Сначала определяем абсолютное удлинение участка СК:

а затем продольную линейную деформацию на этом участке:

2) Ответ неверный! При определении продольной линейной деформации неправильно записано выражение закона Гука .
При втором способе определения величины неправильно записано выражение для относительной продольной деформации. .

3), 4) Ответ неверный! Неправильно определена величина продольной силы.


Откуда

 

Продольная сила. Напряжения и деформации

Продольная сила N на участке равна сумме сил слева (или справа) от участка. Удобно рассчитывать N от свободного конца, чтобы не вычислять реакцию опоры.

Абсолютное удлинение ΔL стержня с длиной L и площадью сечения А равно

ΔL = N·L/(E·A). Часто встречается круглое сечение A=π·d2/4.

Продольная деформация ε на участке равна ε= N·/(E·A).

Знак деформации или удлинения (растягивающая или сжимающая) зависят от знака продольной силы.

Из гипотезы плоских сечений следует, что вдали от мест нагружения, резкого изменения  формы и размеров поперечного сечения нормальные напряжения σ при растяжении − сжатии прямолинейных стержней распределяются по площади поперечного сечения равномерно и равны σ=N/A.

Распределение напряжений по длине стержня, как и N, зависит от приложенных сил.

  1. Испытание конструкционных материалов на растяжение и сжатие.

Материал является хрупким, если образец из него разрушается при очень малых остаточных деформациях. (от 0,1 до 5%). Вид разрушенн0го образца (чугун) после испытания представлен на рисунке.

Стальной образец, предназначенный для испытания на растяжение при статическом нагружении, имеет вид

Вид образца после разрушения представлен на рисунке (образуется шейка).

Диаграммой растяжения образца является диаграмма

После испытаний образца длиной L0 на растяжение относительное остаточное удлинение при разрыве δ в процентах составляет δ=100·(L-L0 )/ L0, где L- длина расчетной (без шейки) части после разрыва.

Относительное остаточное сужение после разрыва в процентах определяется как отношение площади шейки при разрыве к начальной площади сечения образца, умноженное на 100.

Чем меньше δ и , тем более хрупкий материал.

Чугун и сталь–материалы изотропные. Примером анизотропного материала является древесина

  1. М еханические свойства материалов

На диаграмме растяжения участок ВС соответствует напряжению – предел текучести ( ),

точка D – пределу прочности — ( ), точка А – пределу пропорциональности.

Максимальная сила разрыва , которую может выдержать образец, .

До предела пропорциональности модуль упругости постоянный и равен .

Допускаемое напряжение [] для материала будет равно , где — нормативный коэффициент запаса.

Конструкционные материалы делятся на хрупкие и пластичные в зависимости от величины относительного остаточного удлинения при разрыве.( 0,05 (или 5%))

Коэффициентом Пуассона называется отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной деформации, взятое по абсолютной величине.

Наклеп (нагартовка) – повышение упругих свойств  материала  в результате предварительного пластического деформирования.

Модуль сдвига — коэффициент пропорциональности между касательным напряжением ( ) и угловой деформацией ( ), . Может быть определен при кручении круглого образца длиной L между крайними сечениями А и В и с моментом инерции сечения по формуле по известному углу поворота сечений .

Модуль сдвига связан с модулем упругости и коэффициентом Пуассона зависимостью .

Продольная сила, метод сечений, эпюры продольных сил

Приветствую тебя, читатель портала о сопромате и не только – SoproMats. В сегодняшней статье поговорим о таком важном внутреннем силовом факторе как продольная сила. Расскажем, что это за сила, зачем нужна и все в таком духе. Обещаем максимально подробно раскрыть данную тему, а также дать ссылки на смежные статьи, которые касаются продольной силы. Например, укажем ссылку, где можно почитать о построении эпюры распределения продольных сил и т.д.

Основные понятия

Брусом (балкой) называют тело, вытянутое вдоль оси. То есть длина преобладает над шириной и высотой.

Если имеются только осевые (продольные) силы, то объект подвергается растяжению/сжатию. В этом случае в материале возникают только нормальные поперечному сечению силы противодействия и тело считают стержнем.

Статическая определимость подразумевает достаточность схемы для установления внутренних усилий противодействия. Участок – часть балки с неизменным сечением и характерной нагрузкой.

Правила построения учитывают знаки усилий. Растягивающие принимают положительными, сжимающие – отрицательными.

В системе СИ силы измеряются в ньютонах (Н). Длины в метрах (м).

Как определить?

Как же определить эту самую силу? Для этого воспользуемся методом сечений. Мысленно рассечем тело, нагруженное растягивающей силой F, в произвольном месте. Отбросим одну из частей бруса и заменим действие отброшенной части нормальной силой N. Если спроецировать все силы на ось z и записать условие равновесия то получим:

∑Fkz =-N+F=0; N=F.

То есть продольная сила N численно равна внешней силе F. Причем не трудно догадаться, что значение силы N будет постоянно по всей длине бруса.

Для наглядности построим эпюру продольных сил. Причем при построении необходимо учитывать правило знаков.

Если силы растягивающие, то условно считаем их положительными. Если сжимающие, то считаем их отрицательными.

В нашем случае сила F стремится растянуть брус, эпюру откладываем сверху со знаком «+».

Внутренние силы при растяжении-сжатии

Центральное растяжение-сжатие возникает в случае, когда на концах стержня вдоль его оси действуют две равные противоположно направленные силы. При этом в каждом сечении по длине стержня возникает внутреннее усилие (продольная сила $N$ кН), которая численно равна сумме всех сил, которые действуют вдоль оси стержня и расположены с одной стороны от сечения.

Из условий равновесия отсеченной части стержня $N = F$.

Продольная сила при растяжении считается положительной, при сжатии – отрицательной.

Пример определения внутренних сил.

Рассмотрим брус, нагруженный внешними силами вдоль оси. Брус закреплен в стене (закрепление «заделка») (рис. 20.2а). Делим брус на участки нагружения.

Участком нагружения считают часть бруса между внешними силами.

На представленном рисунке 3 участка нагружения.

Воспользуемся методом сечений и определим внут­ренние силовые факторы внутри каждого участка.

Расчет начинаем со свободного конца бруса, что­бы не определять величины реакций в опорах.

Продольная сила положи­тельна, участок 1 растянут.

Продольная сила положительна, участок 2 растянут.

Продольная сила отрицательна, участок 3 сжат.

Полученное значение N3 равно реакции в заделке.

Под схемой бруса строим эпюру продольной силы (рис. 20.2, б).

Эпюрой продольной силы называется график распределения продольной силы вдоль оси бруса.

Ось эпюры параллельна продольной оси.

Нулевая линия про­водится тонкой линией. Значения сил откладывают от оси, положительные — вверх, отрицательные — вниз.

В пределах одного участка значение силы не меняется, поэто­му эпюра очерчивается отрезками прямых линий, параллельными оси Oz.

Напряжения. Действующие и допускаемые напряжения

Величина внутренней силы дает представление о сопротивлении поперечного сечения в целом (интегрально), но не дает представления об интенсивности работы материала в отдельных точках сечения. Так, при равной продольной силе материал в стержне с большим сечением будет работать менее интенсивно, менее напряженно чем меньший.

Напряжения – внутренние силы, приходящиеся на единицу площади сечения. Напряжения, направленные перпендикулярно (по нормали) к сечению называются нормальными.

Пример построения эпюр и решения задач

Построить эпюру сил для следующего случая (рис. 2):

Рис. 2

Дано:

Решение.

Разбиение на участке вполне очевидно. Найдем сопротивление на выделенных:

Распределенная нагрузка зависит от длины, на которой приложена. Поскольку нарастает линейно, значение N2 будет постепенно увеличиваться/уменьшаться в зависимости от знака q.

Эпюра такого вида усилия представляет собой прямоугольный треугольник с катетами l3 и ql3 (в масштабе). Поскольку распределение линейно.

По полученным данным строим эпюру (рис. 3).

Рис. 3

$\sigma = \frac{N}{A}$

Единицы измерения напряжений — Па, кПа, МПа.

Знаки напряжений принимают так, как и для продольной силы.

Действующие напряжения — напряжения, которые возникают в рассматриваемом сечении.

Любой стержень в момент разрушения имеет определенные напряжения, которые зависят только от материала стержня и не зависят от площади сечения.

Допускаемые напряжения $\left$ – такие напряжения, которые не должны быть превышены в запроектированных конструкциях. Допустимые напряжения зависят от прочности материала, характера его разрушения, степени ответственности конструкции.

Принцип Сен-Венана: в сечениях, достаточно удаленных от места приложения нагрузки, распределение напряжений не зависит от способа приложения нагрузки, а зависит только от его равнодействующей.

то есть, распределение напряжений в сечении I-I для трех различных случаев, показанных на рисунке, принимается одинаковым.

Рисунок — иллюстрация принципа Сен-Венана

Абсолютная и относительная деформация

При растяжении возникает удлинение стержня – разница между длиной стержня до и после погрузки. Эта величина называется абсолютной деформацией.

$\Delta l = {l_1} — l$

Относительная деформация – отношение абсолютной деформации к первоначальной длине.

$\varepsilon = \frac{{\Delta l}}{l}$

$\sigma = E \cdot \varepsilon $

Таблица — физико-механические характеристики материалов

Материал

Модуль упругости, х10

10

Па

Коэффициент Пуассона

Сталь

19 – 21

0,25 – 0,33

Чугун

11,5 – 16

0,23 – 0,27

Медь, латунь, бронза

10

0,31 – 0,42

Алюминий

7

0,32 – 0,36

Кирпичная кладка

0,3

0,2

Бетон

1 – 3

0,1 – 0,17

Каучук

0,0008

0,47

Типы пиления

Пила представляет собой режущий острый инструмент с большим количеством лезвий, которые способны работать в пропиле закрытого типа. Пропил – это довольно узкая щель, появляющаяся в древесине при вырезании стружек острыми зубьями рабочего инструмента. Обычно у пропила выделяют боковины, а также дно, именно с ними лезвие вступает во взаимодействие. В зависимости от угла наклона и местоположения пилы по отношению к древесине выделяют несколько типов пиления.

  • Продольное. В этом случае плоскость располагается параллельно либо примерно параллельно древесным волокнам. По такому механизму функционирует лесопильные рамы, а еще ленточно- и круглопильные станки, используемые для распиливания бревен, а также брусьев на доски, когда материал раскраивается в продольном направлении и по длине, и по ширине.
  • Поперечное. Здесь пила располагается перпендикулярно либо примерно перпендикулярно относительно волокон. В этом случае само пиление производится ручным способом при помощи поперечных пил и ножовок, а также на торцовочных станках. Этот метод обработки волокон древесины используется для раскроя на округлые заготовки, удаления дефектов древесины, а также для придания пиломатериалам необходимого качества и габаритов.
  • Смешанное. В этом случае плоскость инструмента может располагаться в диапазоне от 10 до 80 градусов по отношению к древесине.

Говоря о том, какой метод пиления лучше, следует отметить, что поперечное считается более упрощенным, поскольку в этой схеме отсутствует сложный редуктор, который требуется для поворота оси на 90 градусов, шестеренки функционируют гораздо эффективнее, благодаря этому поперечные пилы выносливее, риск выхода мотора из строя гораздо ниже и в целом инструмент служит дольше.

В то же время следует понимать, что некоторые виды работ невозможно сделать никаким другим способом, кроме продольного. Именно поэтому стоит остановиться подробнее на основных параметрах продольного пиления.

Конструкция пильного диска

Для эффективного продольного пиления необходимо правильно выбрать лезвия. Отмечено, что чем больше зубья, тем проще проходит такое пиление (для сравнения, при работе с поперечными пропилами крупные зубья действуют очень грубо и буквально рвут древесину, что приводит к появлению сколов). Впадины между такими зубцами также обязательно должны быть как можно более глубокими – в этом случае отвод стружки будет более качественным. Оптимальное число зубьев для продольной резки варьируется от 20 до 24 шт.

Если в работе вам нужно проводить оба вида пиления, то лучше отдать предпочтение инструменту на кругах с зубцами среднего размера общим числом 46–48 шт.

Применять при работе с продольными пропилами мелкозубчатые диски не следует, это чревато снижением скорости работы, значительным перегревом устройства и такими неприятными последствиями:

  • пильный диск начинает накаливаться;
  • пила нередко уходит вбок от линии распила;
  • в участках перегрева материал начинают «вспучиваться» и трение значительно увеличивается;
  • пила деформируется и больше напоминает пропеллер, нежели режущую поверхность.

Для того чтобы снизить вероятность стремительного перегрева, в пильном полотне делают небольшие прорези и отверстия, которые выступают в качестве термокомпенсаторов. Они обычно размещаются с краю по радиусам.

На некоторых моделях они частично заполняются медными составами, что снижает уровень шума и способствует быстрому охлаждению двигателя. Круги для пиления обычно выливают из одного металла (они получили название монолитные) либо с включением напаек из различных твердых сплавов. Каждый из вариантов имеет свои плюсы и минусы.

  • Монолитные, как правило, быстро тупятся, поэтому их приходиться точить и исправлять. Впрочем, эта процедура довольно простая и несложная, поэтому ее вполне можно проводить самостоятельно в домашних условиях. Обычно подобные диски используют как для продольного, так и для поперечного пиления. Стоимость такого оборудования довольно демократична.
  • Твердосплавные круги стоят гораздо дороже, в то же время период их использования до самой первой заточки продолжительнее. Заточку этого инструмента можно проводить только на специализированном оборудовании. Несмотря на это, именно такие полотна более востребованы у потребителей, поскольку их стоимость окупается намного раньше, чем возникает необходимость в переточке. Твердосплавные диски хорошо работают не только по древесине, но и по таким материалам, как металл, ламинат или прессованные плиты.

Отдельное внимание следует уделить нескольким параметрам электрических пил для продольного использования.

  • Радиальное либо торцевое биение. Для проведения особенно точных работ одним из наиболее важных показателей считается отклонение круга от основной плоскости реза. Если имеет место радиальное либо торцевое биение, то оно способно нарушить четкость реза. Оптимально допустимое биение составляет 0,15 мм, а наиболее качественные модели обладают параметром в пределах 0,05 мм.
  • Имейте в виду, что продольные распилы не следует проводить дисками для пил-торцовок, они обладают разной траекторией передвижения полотна в деревянной детали. К примеру, круги для маятниковых инструментов обычно располагаются под отрицательным углом – при этом нагрузка на мотор снижается, а рабочие кромки режут быстрее и легче. В результате возрастает КПД, если сравнивать с дисковым кругом, расположенным под положительным углом зубцами. Если такой диск перемешать по траектории маятника, то пила попросту будет врезаться в волокна не самыми острыми участками своих зубов. Все это ведет к повышению нагрузки на мотор, перегреву и снижению эффективности работы. Если диски с заточенными под отрицательным углом зубьями использовать для циркулярной плиты, древесина начнет отталкивать, а опилки будут плохо выходить – в этом случае распил идет намного медленнее.

Тонкости выбора

Пильные насадки для продольного пиления лучше всего покупать в специализированных магазинах – в отличие от небольших торговых точек, здесь в комплект к товару идет полная инструкция и описание для пользователей, а продавцы обладают необходимыми знаниями и могут дать детальную консультацию. Обязательно изучите информацию, размещенную на самом диске. Обычно здесь при помощи стрелок указывают направление резки (поперек либо вдоль), а также максимальную скорость распила в оборотах и угол наклона зубьев. Обычно отрицательный угол обозначается как neg, а положительный – pos. Перед этими обозначениями обычно указывается буква – она показывает величину градусов.

Необходимо визуально осмотреть диск и удостовериться в его качестве. Имейте в виду, что, к примеру, затупившиеся зубья можно наточить, а вот если корпус окажется слабым – исправить этот дефект не представляется возможным.

Обязательно изучите качество шлифования. Если пильный диск хороший, то от центра к краям будут расходиться явно выраженные круги от шлифовки. Они указывают на то, что после штампования такой круг в обязательном порядке калибровали, затем шлифовали и доводили до максимально эффективного рабочего состояния.

Если круги дешевые, то обычно их не подвергают дополнительной доработке, максимум проводят шлифовку целого листа. На плохо отшлифованную поверхность налипает смола со стружками, что существенно мешает работе.

У более дорогих моделей электропил надписи наносят лазером, благодаря чему маркировка сохраняется в течение всего периода использования, что очень важно для последующей заточки инструмента.

Подробнее смотрите в следующем видео.


Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Оценка продольной силы и угла бокового скольжения для интеллектуальных четырехколесных электромобилей с независимым приводом с помощью наблюдателя итераций и информации Fusion

Датчики

(Базель). 2018 Apr; 18 (4): 1268.

, 1 , 1, 2, * , 1, 2 , 1, 2 , 1, 2 и 1, 2

2 Научно-исследовательский институт автомобильной инженерии, Университет Цзянсу, Чжэньцзян 212013, Китай

Поступило 13 марта 2018 г .; Принята в печать 18 апреля 2018 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Эта статья цитировалась другими статьями в PMC. .

Abstract

Точная оценка продольной силы и угла бокового скольжения важна для поперечной устойчивости и контроля траектории четырехколесного электромобиля с независимым приводом. В этой статье представлен эффективный метод оценки продольной силы и угла бокового скольжения с помощью итераций наблюдателя и объединения информации для полноприводных электромобилей с независимым приводом.Модель электрического ведущего колеса вводится в процесс моделирования транспортного средства и используется для оценки продольной силы, уравнение восстановления продольной силы получается посредством разделения модели, наблюдатель Люенбергера и наблюдатель скользящего режима высокого порядка объединены для конструкции наблюдателя продольной силы, и фильтр Калмана применяется для ограничения влияния шума. Затем с помощью оцененной продольной силы предлагается стратегия оценки, основанная на итерации наблюдателя и слиянии информации, в которой наблюдатель Люенбергера применяется для достижения трансцендентной оценки с использованием меньшего количества сенсорных измерений, расширенный фильтр Калмана используется для апостериорной оценки с более высокой точностью. , а нечеткий контроллер веса используется для повышения адаптивной способности системы наблюдателя.Проведены моделирования и эксперименты, а также проверена эффективность предложенного метода оценки.

Ключевые слова: электромобиль с распределенным приводом , оценка состояния, продольная сила, угол скольжения, итерация наблюдателя

1. Введение

Электромобили (электромобили) являются многообещающим видом транспорта будущего, которые обладают большими преимуществами в экономии топлива. и выбросы, и привлекли большое внимание исследователей и компаний [1,2,3].В частности, благодаря точности и гибкости управления крутящим моментом, электромобили с независимым приводом на четыре колеса (4WID-EV) показали потенциал и эффективность для повышения устойчивости транспортного средства [4,5,6]. Стабильная работа управления движением транспортного средства зависит от точных и достоверных измерений состояния транспортного средства [7,8]. В последнее время исследования интеллектуальных автомобилей и беспилотного вождения вызвали большой интерес как эффективный метод обеспечения безопасности автономных транспортных средств и снижения затрат на мобильность [9,10,11].Восприятие дорожной обстановки и оценка важных состояний транспортного средства является одним из ключей к обеспечению следования транспортному средству по траектории и контроля устойчивости. Принимая во внимание тот факт, что некоторые состояния транспортного средства сложно и дорого измерить, для получения необходимых оценок очень важна основанная на модели оценка состояния транспортного средства с использованием недорогих датчиков.

За последнее десятилетие было проведено множество исследований в области оценки продольной силы и угла скольжения. Алгоритмы, использованные для разработки наблюдателя в предыдущих статьях, включают методы на основе фильтра Калмана [12,13,14,15,16], методы на основе нелинейного наблюдателя [17,18,19,20,21], оптимальные методы оценки [ 22,23,24,25,26], методы оценки объединения информации [14,16,27,28,29,30], робастные методы оценки [31,32] и т. Д.Почти вся упомянутая выше литература сосредоточена на повышении эффективности оценивания, а некоторые также касаются снижения затрат на оценку [22,30,32,33]. Баффет предложил адаптивную модель силы в шинах с учетом вариаций сцепления с дорогой и использовал наблюдатель в скользящем режиме для оценки сил между шинами и дорогой [18]. Продольная сила является важным параметром транспортного средства, но в большинстве существующих исследований наблюдатель продольной силы обычно разрабатывается для традиционных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, и подходы к оценке продольной силы для электромобилей, особенно для 4WID-EV, по-прежнему относительно трудно найти.В некоторых исследованиях продольные силы обычно вычисляются путем интегрирования дифференциального уравнения динамики вращения ведущих колес, но при этом интегрируется шум, поэтому точность оценки не гарантируется [34]. Существуют некоторые исследования достижения крутящего момента колесных двигателей путем умножения тока колесных двигателей на коэффициент усиления, который был откалиброван экспериментальными данными [2]. То есть характеристики электропривода не полностью используются для оценки продольной силы в существующих исследованиях.Измерения с помощью недорогих датчиков, таких как ток, скорость вращения и напряжение на шине колесных двигателей, можно использовать для оценки продольной силы через динамические характеристики электрических ведущих колес. В нескольких работах эта концепция учитывалась. Угол бокового скольжения имеет решающее значение для поперечной устойчивости транспортного средства и контроля движения по траектории, и по мере углубления исследований исследователи склонны оценивать угол бокового скольжения, используя более продвинутые теории фильтрации [14,16], повышая надежность оценки с помощью наблюдателя. итераций [16,29,30] или с использованием оценки слияния информации посредством избыточности измерений [22,23,27].

В этой статье представлена ​​новая стратегия оценки продольной силы и угла бокового скольжения с итерацией наблюдателя и объединением информации для 4WID-EV. Модель электрического ведущего колеса (EDWM) вводится в процесс моделирования транспортного средства для оценки продольной силы, уравнение восстановления продольной силы получается путем разделения EDWM, а также нелинейного наблюдателя и наблюдателя скользящего режима высокого порядка [35,36,37] ( HSMO) объединены для разработки наблюдателя продольной силы (LFO), а фильтр Калмана (KF) используется для достижения несмещенной оценки продольной силы с учетом внутрисистемного шума.Эта конструкция обеспечивает новый подход к оценке продольной силы в электромобилях 4WID-EV. При оценке угла бокового скольжения продольные силы, оцениваемые LFO, рассматриваются как псевдоизмерения, наблюдатель Люенбергера (LO) разработан для трансцендентной оценки с использованием меньшего количества сенсорных измерений, расширенный фильтр Калмана (EKF) предназначен для апостериорной оценки с более высокими значениями. точности, нечеткий вес, который изменяется с изменением угла поворота рулевого колеса и скорости транспортного средства, применяется для повышения адаптивной способности оценки состояния транспортного средства.

Остальная часть этого документа организована следующим образом: динамическая модель транспортного средства представлена ​​в разделе 2. LFO разработан в разделе 3. Оценка угла бокового скольжения на основе итераций наблюдателя описана в разделе 4. Результаты моделирования представлены в разделе Раздел 5. Экспериментальные проверки представлены в разделе 6, за которым следуют наши заключительные замечания.

2. Модель автомобиля

2.1. Модель автомобиля с динамикой

Принципиальная схема модели четырехколесного автомобиля в продольном, поперечном и поворотном направлениях показана на рис.Начало динамической системы координат xoy закреплено на транспортном средстве, совпадающем с центром тяжести транспортного средства, ось x является продольной осью транспортного средства (прямое направление положительно), ось y является поперечной ось автомобиля (направление справа налево положительное). Угол наклона, крена, вертикальные движения и система подвески автомобиля не учитываются. Предполагается, что механические свойства каждой шины одинаковы. Серийные номера 1, 2, 3 и 4 колес соответственно соответствуют переднему левому, переднему правому, заднему левому и заднему правому колесу.Уравнения поперечной скорости, скорости рыскания и бокового скольжения модели четырехколесного транспортного средства могут быть выражены как:

vy⋅ = −γvx + 1m [(Fx1 + Fx2) sinδ + (Fy1 + Fy2) cosδ + Fy3 + Fy4] = −γvx + 1m∑My

(1)

γ⋅ = 1Iz [(Fx1 + Fx2) lfsinδ− (Fy3 + Fy4) lr + (Fy1 + Fy2) lfcosδ + (Fy1 − Fy2) bfsinδ− (Fx1 − Fx2) ) bfcosδ− (Fx3 − Fx4) br] = 1Iz∑Mz

(2)

β⋅ = 1mv [- (Fx1 + Fx2) sin (β − δ) — (Fx3 + Fx4) sinβ + (Fy1 + Fy2) ) cos (δ − β) + (Fy3 + Fy4) cosβ] −γ = 1mv∑Mβ − γ

(3)

где v y — поперечная скорость транспортного средства в центре тяжести (COG), γ — скорость рыскания, которая представляет угловую скорость транспортного средства в COG, β — боковое скольжение транспортного средства в COG. , v представляет собой курс скорости транспортного средства в точке COG, а v = vx2 + vy2, v считается приблизительно равным v x только в (3), учитывая, что v y относительно мало , м — масса автомобиля, δ — угол поворота передних колес, I z — момент инерции. F xj и F yj ( j = 1, 2, 3, 4) — это продольные и поперечные силы j -й шины соответственно. l f и l r — это расстояния от центра тяжести автомобиля до передней и задней оси соответственно. b f и b r — это половинки протектора передних и задних колес соответственно.

2.2. EDWM

Каждое колесо 4WID-EV приводится в движение мотором в колесе.Ведущее колесо, состоящее из внутриколесного двигателя и шины, является независимым приводным и информативным блоком. Как показано в, концепция EDMW предлагается в этом исследовании. Уравнение динамики вращения каждого колеса можно записать как:

где ω j — частота вращения колеса j -го колеса, J 1 — момент инерции колеса, r — эффективный радиус качения колеса, T Lj — момент нагрузки колесного двигателя.Уравнение баланса крутящего момента выходного вала в колесном двигателе может быть задано следующим образом:

J2ωj⋅ + bωj = Ktij − TLj

(5)

где J 2 — инерция вращения ротора внутриколесного двигателя, b — коэффициент демпфирования, K t — постоянная крутящего момента двигателя, i j — ток шины . Уравнение динамического баланса напряжений эквивалентной схемы в колесном двигателе можно смоделировать как:

где u j — напряжение на шине, R — эквивалентное сопротивление обмотки, L — эквивалентная индуктивность обмотки, K a — коэффициент обратной электродвижущей силы.

2.3. Модель шины

Полуэмпирическая магическая формула модели шины используется для оценки поперечной силы шины. Боковое усилие шины можно рассчитать как:

F y = D sin { C arctan [ B α E ( B α — arctan ( B α ))]}

(7)

где B — коэффициент жесткости, C — коэффициент формы кривой, D — пиковый коэффициент, E — коэффициент кривизны кривой, α — угол бокового скольжения колеса.

Параметры модели шины, такие как B , C , D , E , связаны с вертикальной нагрузкой на шину. Вертикальную нагрузку каждой шины можно рассчитать как:

{Fz1 = lr (mg2l + mayh3bfl) −maxh3lFz2 = lr (mg2l − mayh3bfl) −maxh3lFz3 = lf (mg2 + mayh3brl) + maxh3lFz4 = lf3 (mg2) + may максх3л

(8)

где F z 1 , F z 2 , F z 3 и F z 4 — вертикальная нагрузка соответствующих шин, h — высота центра тяжести, g — — ускорение свободного падения.Угол бокового скольжения каждого колеса может быть получен следующим образом:

{α1 = δ − arctanvy + lfγvx + bfγ / 2α2 = δ − arctanvy + lfγvx − bfγ / 2α3 = −arctanvy − lrγvx + brγ / 2α4 = −arctanvy − lrγvx −brγ / 2

(9)

3. Конструкция LFO

Управляющие характеристики электромеханической муфты 4WID-EV обеспечивают новый подход к оценке продольной силы. Если мы применим ток, скорость и напряжение EDWM, которые могут быть измерены недорогими датчиками, для оценки продольной силы, это приведет к полному использованию преимуществ 4WID-EV и снижению затрат на оценку.

Подставляя уравнения (4) в (5) и комбинируя их с (6), мы получаем:

{ij⋅ = −RLij − KaLωj + 1Lujωj⋅ = KtJij − bJωj − rJFxj

(10)

где Дж = Дж 1 + J 2 . Модель электрического ведущего колеса (EDWM) имеет следующий вид:

. где x , u , d и y — вектор состояния, известный входной вектор и неизвестный входной вектор и вектор измерения соответственно. w и v — это некоррелированные последовательности белого шума с нулевым средним. Известный входной и неизвестный входные данные представляют собой напряжение и продольную силу, соответственно, и, x = [ i j ω j ] T , A = [- RL − KaLKtJ − bJ] = [A1A2], B = [1L0] = [B10], D = [0 − rJ] = [0D2], C = [1001] = [C1C2], E = F = [11].

Уравнение развязки (11), имеем:

Используя уравнение (14), аналитическая формула продольной силы получается как:

d = D2−1 (x2⋅ − A2x − E2w)

(15)

Предполагая, что P = D2−1 уравнение восстановления продольной силы выражается как:

d∧ = P (x2∧⋅ − A2x∧ − E2w)

(16)

где x∧ — оценка состояния.Наблюдатель Люенбергера (обозначенный как LO1) имеет форму:

x∧⋅ = Ax∧ + Bu + L (y − y∧) + Dd∧ + Ew

(17)

где y∧ = Cx∧.

Новая переменная создается как:

Ее можно вывести как:

z⋅ = x∧⋅ − DPy2⋅ = Ax∧ + Bu + L (y − y∧) + Ew − DPC2Ax∧ − DPC2Bu − DPC2Ew. = (I − DPC2) Ax∧ + (I − DPC2) Bu + (I − DPC2) Ew + L (y − y∧)

(19)

Определение, что T = I D P C 2 , получаем:

z⋅ = TAx∧ + TBu + TEw + Ly + Ly∧ = (TA − LC) x∧ + TBu + Ly + TEw = (TA − LC) z + TBu + Ly + (TA − LC) DPy2 + TEw

(20)

В это время подсистема без неизвестных входов (13) может быть представлена ​​как:

z⋅ = (TA − LC) z + TBu + Ly + (TA − LC) DPy2 + TEw

(21)

Учитывая ситуацию, в которой существует шум в (21), KF предназначен для получения несмещенной оценки z .Тогда оценка x∧ может быть получена с помощью уравнения (22).

При известном x∧, если оценивается дифференциал x2∧, продольная сила может быть получена по уравнению (16). Тогда согласно уравнению (14) мы имеем:

, определяя, что:

Это можно выразить как:

{x2⋅ = x3x3⋅ = Φ (x, d, w)

(25)

На основе алгоритм супер скручивания, HSMO предлагается как:

{x2∧⋅ = x3∧ − kx2 | x2∧ − x2 | 12sgn (x2∧ − x2) x3∧⋅ = −kx3sgn (x3∧ − kx2 | x2∧− x2 | 12sgn (x2∧ − x2))

(26)

где x2∧ и x3∧ — точная оценка x 2 и x 3 за конечное время соответственно.2 рассматриваются как известные входные данные и используются как псевдоизмерения. Схема LFO отображается в формате.

4. Оценка угла бокового скольжения с помощью объединения нелинейных наблюдателей и фильтра Калмана

С помощью уравнений (1) — (3) нелинейное уравнение в пространстве состояний модели четырехколесного транспортного средства выражается как:

{x⋅v ( t) = fv (xv (t), uv (t)) + w (t) yv (t) = hv (xv (t), uv (t)) + v (t)

(28)

где входные переменные уравнения состояния в Уравнении (28) состоят из скорости, угла поворота передних колес, продольной и поперечной силы каждого колеса:

uv = [vδFx1Fx2Fx3Fx4Fy1Fy2Fy3Fy4] T = [uv1uv2uv3uv4uv50008000uv7 )

Переменные состояния представлены как:

xv (t) = [xv1xv2xv3] T = [vyEKFγEKFβEKF] T

(30)

Векторы измерений показаны как:

где v γM и γ M — это псевдоизмерения поперечной скорости транспортного средства и скорости рыскания, полученные путем слияния EKF (апостериорная оценка) и другого специализированного LO (трансцендентная оценка), а также нечеткой Весовой коэффициент предназначен для корректировки псевдоизмерений, меняющихся в зависимости от маневров вождения и степени устойчивости транспортного средства (соответствующее содержание будет представлено в следующем тексте).Таким образом, уравнение состояния модели транспортного средства представляется в виде:

{xv1⋅ = −xv2⋅uv1 + 1m [(uv3 + uv4) sinuv2 + (uv7 + uv8) cosuv2 + uv9 + uv10] xv2⋅ = 1Iz [(uv3 + uv4) lfsinuv2− (uv9 + (uv10) l + uv8) lfcosuv2 + (uv7 − uv8) bfsinuv2− (uv3 − uv4) bfcosuv2− (uv5 − uv6) br] xv3⋅ = 1muv1 [- (uv3 + uv4) sin (xv3 − uv2) — (uv5x + uv6) uv7 + uv8) cos (xv3 − uv2) + (uv9 + uv10) cosxv3] −xv2

(32)

Уравнения в пространстве состояний (1) — (3) структурированы соотношением динамики транспортного средства, поэтому точность из (1) — (3) зависит от конкретной модели шины.Поэтому мы дополняем кинематические отношения в процессе обновления измерений EKF. Учитывая, что поперечная скорость транспортного средства напрямую связана с поперечным ускорением, а скорость рыскания напрямую связана с продольным ускорением и поперечным ускорением, мы используем продольное ускорение и поперечное ускорение для компенсации информации при обновлении измерений, а также уравнение измерения EKF можно выразить как:

{yv1 = vyM + k11ayyv2 = γM + k21ax + k22ay

(33)

где a x обозначает продольное ускорение, a y представляет поперечное ускорение, k 11 , k 21 и k 22 — соответствующие параметры компенсации, трансцендентные оценки v yM и γ M рассматриваются как известные входные данные и псевдоизмерения в EKF.

Расширенный фильтр Калмана (EKF) — это часто используемый алгоритм для оценки состояния транспортного средства, который состоит из двух частей: процесс прогнозирования и процесс обрезки. В процессе прогнозирования прогноз следующего момента получается в соответствии с состоянием системы на текущий момент. В процессе обрезки оптимальная оценка системы получается путем объединения наблюдаемых результатов с предсказанными значениями. При дискретизации уравнения пространства состояний (28) нелинейное стохастическое уравнение состояния модели транспортного средства выражается как:

{xk + 1 = f (xk, uk) + wkyk = h (xk, uk) + vk

(34)

Шаги EKF задаются следующим образом:

(1) Процесс прогнозирования:

Рассчитайте прогнозное значение:

x∧k + 1 / k = x∧k / k + f (x∧k / k) T + A (x∧k / k) f (x∧k / k) T2 / 2

(35)

Вычислить дисперсию ошибки прогноза:

Pk + 1 / k = φkPk / kφkT + Qk

(36)

где A (xk / k) = ∂f (x) ∂x | x = x∧k / k, φk = I + A (x∧k / k) T.

(2) Процесс обрезки:

Рассчитайте матрицу усиления Калмана:

Kk + 1 = Pk + 1 / kHk + 1T (Hk + 1Pk + 1 / kHkT + Rk + 1) −1

(37 )

Обновите оценку состояния:

x∧k + 1 / k + 1 = x∧k + 1 / k + Kk + 1 [yk + 1 − h (x∧k + 1 / k)]

( 38)

Обновить ковариацию ошибок:

P k + 1/ k +1 = ( I K k +1 H k +1 ) P k + 1/ k

(39)

где H = ∂h (x) / ∂x | x = x∧ (k / k).

Показана диаграмма всей системы оценки, где на основе уравнения (2) LO (обозначенный как LO2) для трансцендентной оценки скорости рыскания рассчитывается как:

γ⋅LO = 1Iz∑Mz + Kγ (γEKF − γLO)

(40)

где продольные силы каждого колеса, оцениваемые LFO, поперечные силы и угол поворота передних колес являются входными данными LO2. Оценка скорости рыскания LO2 обозначена как γ LO . Согласно уравнению (1) другой LO (обозначенный как LO3) для трансцендентной оценки боковой скорости транспортного средства имеет форму:

v⋅yLO = −γ⋅vx + 1m∑My + Kvy (vyEKF − vyLO)

( 41)

где продольные силы каждого колеса, оцениваемые с помощью LFO, поперечные силы, угол поворота передних колес, скоростной курс транспортного средства и трансцендентная оценка скорости рыскания с помощью LO2 являются входными данными для LO3.Боковая скорость транспортного средства LO3 обозначается как v yLO . Следовательно, для LO2 и LO3 результаты оценки скорости рыскания и поперечной скорости транспортного средства с помощью EKF являются псевдоизмерениями.

Архитектура всего метода оценки состояния автомобиля.

При проектировании LO2 и LO3 учитывается только свобода рыскания и поперечная динамика соответственно. Из-за влияния шума и неизвестных помех это приведет к ошибкам оценки и снижению точности оценки из-за интегрального накопления, поэтому EKF включается в систему наблюдателя для более точных результатов оценки.Трансцендентная оценка γ LO и v yLO действуют как псевдоизмерения EKF, а апостериорная оценка γ EKF и v yEKF убеждены, что они более точны, чем γ. LO и v yLO .

Как мы все знаем, наряду с вариациями маневра вождения транспортного средства и ухудшением степени устойчивости транспортного средства, отклонения оценки будут усугубляться из-за неопределенностей модели транспортного средства, таких как нелинейные факторы и немоделированные вариации параметров.Чтобы ослабить влияние, вызванное вышеуказанными факторами, нечеткие весовые коэффициенты соответственно используются для адаптивной регулировки уровня достоверности γ LO и v yLO при измерениях EKF. Форма слияния определяется выражением:

{vyM = (1 − λ) vyLo + λvyEKFγM = (1 − λ) γLo + λγEKF

(42)

где λ — нечеткий весовой коэффициент. Нечеткий контроллер в этой статье разработан с двумя входами, а именно скоростью автомобиля v x и углом поворота передних колес δ , и одним выходом, а именно нечетким весовым коэффициентом λ .Функции степени принадлежности v x , δ и λ показаны на, в котором функции степени принадлежности классифицируются как малые (S), средние (M), большие (L) и огромные (H). ), используются для характеристики входных и выходных переменных. Правила нечеткого управления для дефаззификации перечислены в.

Функции принадлежности v x , δ и λ . ( a ) v x ; ( b ) δ ; ( c ) λ .

Таблица 1

907 два преимущества.Во-первых, трансцендентная оценка используется в качестве псевдоизмерения, поэтому требуется меньше датчиков. Во-вторых, слияние информации между наблюдателями повышает точность оценки. Трансцендентная оценка и апостериорная оценка используются индивидуально как псевдоизмерение EKF и LO2 / LO3. Этот дизайн помогает подавить ошибки оценки путем повторения и компенсации ошибки между EKF и LO2 / LO3.

5. Результаты моделирования

Для оценки эффективности разработанного LFO и предлагаемого в этой статье метода оценки угла бокового скольжения, моделирование выполнено на платформе совместного моделирования CarSim-Simulink с высокой точностью.Параметры, используемые в совместной платформе моделирования CarSim-Simulink, являются реальными параметрами транспортного средства, соответствующими улучшенному 4WID-EV в нашей лаборатории, и получаются путем измерения и идентификации. Соответствующие параметры модели автомобиля, модели шины и модели двигателя колеса перечислены в. В нашем моделировании CarSim используется для предоставления всей модели транспортного средства, а оценка продольных сил, поперечной скорости транспортного средства, скорости рыскания и угла бокового скольжения достигается в Matlab / Simulink.

Таблица 2

Параметры автомобиля, шин и колесного двигателя.

v x δ
S M L H
S S M M L
M 907
L L H H H
H L H H H
Символ Параметры Значение и единицы
м Масса автомобиля 710 кг
г Эффективный радиус колеса 0,245 м
л ж Расстояния от центра тяжести автомобиля до передней оси 0,795 м
л г Расстояния от центра тяжести автомобиля до задней оси 0.975 м
b f , b r Половина ступеней передних (задних) колес 0,775 м
C f Эквивалентная жесткость переднего колеса на поворотах 60000 Н / рад
С р Эквивалентная жесткость заднего колеса на поворотах 40000 Н / рад
I z Момент инерции 1000 кг · м 2
R Эквивалентное сопротивление обмотки 0.688 Ом
К а Коэффициент обратной электродвижущей силы 0,06 Нм / A
К т Постоянная крутящего момента двигателя 11,43 Нм / А
Дж Сумма моментов инерции колеса и двигателя 7,143 кг · м 2
б Коэффициент демпфирования 0,643 Нм · с / рад
л Эквивалентная индуктивность обмотки 0.125 H

5.1. Синусоидальный маневр с постоянной скоростью

В моделировании коэффициент трения дороги установлен равным 0,6, скорость автомобиля поддерживается на постоянном значении 60 км / ч, а угол поворота рулевого колеса является синусоидальной функцией с величиной 120 °, как показано на. Проведены расчеты LFO для колеса 1, 2, 3, 4 соответственно. В предыдущих работах никто не упоминал EDWM, а литературу, специализирующуюся на оценке продольной силы электромобиля с приводом на колеса, все еще сложно найти.В [38] предложен метод оценки продольной силы неизвестным входным наблюдателем. Для сравнения с предложенным LFO был введен неизвестный входной наблюдатель (UIO), который использовался для оценки продольной силы и обозначен как [38] на следующих рисунках. Результаты оценки продольных сил при синусоидальных маневрах показаны на. Можно обнаружить, что разработанные LFO могут точно оценивать продольную силу с помощью измерений токов, скоростей и напряжений, то есть расчетные значения LFO надежны для замены измерений датчиков в качестве входных сигналов для LO2, LO3 и EKF.

Угол поворота рулевого колеса во время синусоидального поворота.

Оценка продольных сил. ( a ) F x 1 ; ( b ) F x 2 ; ( c ) F x 3 ; ( d ) F x 4 .

В процессе проверки предложенной стратегии оценки состояния транспортного средства с итерацией наблюдателя и объединением информации для получения оценки применяется обычно используемый EKF.В следующем тексте и на рисунках результаты оценки с использованием только EKF обозначены как CEKF. Как показано на фиг.1, нечеткий весовой коэффициент адаптивно изменяется в соответствии с изменением маневра синусоидального рулевого управления, что указывает на то, что нечеткий контроллер регулирует уровень надежности трансцендентной оценки с изменением угла поворота рулевого колеса. показывает сравнение расчетных значений (например, v yEKF , v yLO , v yM ,) и реальных значений боковой скорости автомобиля (из CarSim).Существует некоторая ошибка оценки боковой скорости транспортного средства с помощью LO3, когда маневры движения транспортного средства быстро меняются. Обновление измерения v yM EKF пересмотрено с помощью адаптивного нечеткого весового коэффициента, поэтому точная оценка скорости рыскания достигается с помощью EKF. дает сравнение оценки скорости рыскания. Результаты моделирования также подтверждают влияние нечеткого весового коэффициента, а апостериорная оценка ( γ EKF ) более точна, чем трансцендентная оценка ( γ LO ).В [39] представлен новый метод оценки угла бокового скольжения, для дальнейшей проверки эффективности предложенного метода оценки угла бокового скольжения в ограничении шума и обеспечении точности для сравнения использовался метод оценки угла бокового скольжения, описанный в [39]. Как показано в, оценка угла скольжения по предлагаемому методу может отслеживать реальный угол скольжения в реальном времени, результат оценки с итерацией наблюдателя и объединением информации лучше, чем результат только с EKF и результат [39], в котором результат с использованием только EKF не позволяет точно отследить реальный угол бокового скольжения, а результат [39] не может устранить шумовые помехи.Таким образом, проверяется эффективность предложенного метода оценки.

Нечеткий весовой коэффициент.

Оценка боковой скорости автомобиля.

Оценка угла скольжения.

5.2. Маневр J-образного поворота с переменной скоростью

В этом случае выполняется маневр J-образного поворота с изменяющейся скоростью, как показано на. При моделировании коэффициент трения дороги установлен равным 0,6. Скорость транспортного средства поддерживается постоянной 30 км / ч в первую секунду, после этого транспортное средство разгоняется до скорости 60 км / ч в течение от 1 до 4 секунд, а затем остается на постоянной скорости.Угол поворота рулевого колеса резко увеличивается до 90 ° в течение первой секунды, затем сохраняется в течение от 1 до 4 секунд, после чего он линейно уменьшается до 0 ° в течение последних 6 секунд.

J-поворотный маневр с переменной скоростью. ( a ) Угол поворота рулевого колеса; ( b ) Скорость автомобиля.

представляет собой результаты оценки продольных сил. Можно обнаружить, что маневр приведения в действие транспортного средства резко меняется в течение 0–4 с, при оценке продольных сил возникают небольшие колебания по сравнению с результатами моделирования в разделе 5.1, но ошибка оценки относительно мала, и расчетные значения приближаются к стабильности через 4 с. Это показывает, что разработанный LFO имеет высокую точность оценки и способность противодействовать помехам. Более того, по сравнению с обычным UIO, представленный LFO имеет лучшую точность оценки и устойчивость к шумам. Как показано на фиг.1, как и в, нечеткий весовой коэффициент адаптивно изменяется в соответствии с вариацией маневра вождения для корректировки обновленных измерений EKF. и соответственно показывают сравнительную оценку боковой скорости транспортного средства и скорости рыскания.Можно обнаружить, что эффективность оценки с помощью EKF является удовлетворительной, даже когда приводной маневр транспортного средства затруднен. Как и результаты моделирования синусоидального маневра, показанные на рисунке, предложенная стратегия оценки позволяет более точно оценить угол бокового скольжения и имеет лучшие характеристики оценки, чем у EKF и [39].

Оценка продольных сил. ( a ) F x 1 ; ( b ) F x 2 ; ( c ) F x 3 ; ( d ) F x 4 .

Нечеткий весовой коэффициент.

Оценка боковой скорости автомобиля.

Оценка угла скольжения.

6. Экспериментальные результаты

В этом разделе выполняется экспериментальная проверка для дальнейшей проверки эффективности предложенной методологии оценки. Учитывая, что датчики для немедленного измерения продольной силы все еще недоступны на нашем испытательном электромобиле с независимым приводом на четыре колеса, проверка LFO проводится на динамометрическом стенде шасси.Оценка угла скольжения подтверждается результатами дорожных испытаний, в которых расчетные продольные силы LFO используются в качестве достоверных псевдоизмерений.

6.1. Испытание на стенде динамометра шасси

Электрическая система и сеть датчиков экспериментального автомобиля показаны на. Экспериментальный автомобиль представляет собой электромобиль с независимым приводом на четыре колеса, который переоборудован из электромобиля с одним двигателем и приводится в действие четырьмя колесными двигателями. Первоначальная чисто электрическая модель ZHIDOU D1 производства XDY Group (Линьи, Китай).Номинальная мощность, максимальный крутящий момент и максимальная скорость каждого колесного двигателя составляют 3 кВт, 150 Нм и 750 об / мин соответственно. Источником питания транспортного средства является литий-железо-фосфатная аккумуляторная батарея с выходным напряжением 72 В, а система управления транспортным средством питается от источника питания 12 В, преобразованного преобразователем постоянного тока в постоянный. Вся система управления транспортным средством реализована с помощью платформы быстрого прототипирования (RPP), которая представляет собой автономный электронный блок управления от разработки до производства и производится Eontronix Co., Ltd. (Пекин, Китай). Испытание автомобиля на динамометрическом стенде показано на рис. Данные датчика транспортного средства собираются в виде аналоговой величины и частотной величины.

Система управления и сенсорная сеть 4WID-EV. ( a ) Электросистема 4WID-EV; ( b ) Принципиальная схема сбора сенсорной информации; ( c ) Цифро-аналоговый преобразователь; ( d ) Датчики тока; ( e ) Датчики скорости вращения колес.

Испытание автомобиля на динамометрическом стенде.

Анализ и обработка в реальном времени используются для решения сигналов управления для каждого контроллера мотора колеса через выходной канал ШИМ. Цифро-аналоговый преобразователь, как показано в c, используется для достижения нового преобразования сигналов управления, совместимого с контроллерами двигателей, поэтому реализуется согласование ввода-вывода между контроллером двигателя и RPP. Датчик тока и датчик скорости вращения колеса показаны на d, e. Информация о напряжении предоставляется системой управления батареями оригинального электромобиля и может быть получена непосредственно по шине CAN.Программное обеспечение MotoHawk-CAN Training — это инструмент для быстрой разработки систем управления, который позволяет инженерам по контролю быстро создавать программное обеспечение для управления в рамках диаграмм Simulink, поэтому в MotoHawk мы можем определить модуль ввода и вывода для сбора информации с датчиков и вывода управляющих сигналов. Кроме того, встроенный модуль чтения сообщений CAN может быть вызван непосредственно с определением отношения INS CAN. Токи, скорости и напряжения двигателей в колесах измерялись соответствующими датчиками и регистрировались главным компьютером через шину CAN с помощью инструментов CAN из Vehicle SPY 3.Автомобиль Spy был произведен компанией Intrepid Control Systems, Inc. China (Шанхай, Китай). Продольные силы были получены системой сбора данных динамометрического стенда.

В этой статье мы выбираем экспериментальные данные одного электрического ведущего колеса (переднее правое колесо) для проверки предлагаемого LFO, экспериментальные результаты показаны на. Можно обнаружить, что существует некоторая ошибка оценки в процессе ускорения, но ошибка конечна. LFO может отслеживать продольную силу с высокой точностью через 5 секунд, когда состояние движения приближается к маневру с постоянной скоростью, а общая точность оценки LFO, очевидно, лучше, чем у обычного UIO.

Оценка продольной силы.

6.2. Дорожное испытание

Как показано в, дорожное испытание проводится на ровной асфальтовой дороге, на дороге размещается 10 дорожных свай, а расстояние между каждыми двумя соседними сваями составляет 30 м. Боковая скорость автомобиля, скорость рыскания и угол бокового скольжения измеряются высокоточной системой глобального позиционирования (GPS) и инерциальным измерительным блоком (IMU), которые были произведены компанией Crossbow Technology, Inc. (Пекин, Китай). Крейсерская скорость транспортного средства хорошо регулируется контроллером скорости, как показано на рисунке d, где скорость транспортного средства в основном стабильна на уровне около 10 м / с после 20 с ускорения транспортного средства.

Дорожные испытания. ( a ) 4WID-EV и экспериментальная сцена; ( b ) Траектория движения автомобиля; ( c ) Угол поворота рулевого колеса; ( d ) Скорость автомобиля.

Как показано на, так же, как результаты моделирования, нечеткий весовой коэффициент адаптивно изменяется с изменением маневров вождения. Поскольку скорость транспортного средства относительно низкая, на нечеткий весовой коэффициент в основном влияет изменение угла поворота рулевого колеса. и показать сравнение между расчетными значениями и реальными значениями поперечной скорости транспортного средства и скорости рыскания, соответственно.Можно видеть, что предлагаемый метод оценки с объединением наблюдателей улучшает точность оценки апостериорной оценки, а применение EKF может эффективно подавлять влияние шума. показывает эффективность предлагаемого метода при оценке угла бокового скольжения, можно обнаружить, что эффективность предложенной стратегии оценки является удовлетворительной, и результат только EKF может отслеживать угол бокового скольжения в целом, но точность оценки ниже, в то время как Метод из [39] позволяет отследить угол бокового скольжения в общем тренде, но на результат оценки существенно влияет шум.i обозначает измеренное состояние транспортного средства и оценочное состояние транспортного средства в i -й выборке. Посредством вычислений значение E RMS для v yEKF , v yLO и v yM составляет 0,0418, 0,1174 и 0,1851, соответственно, E RMS для γ yEKF , γ LO и γ M составляет 0,1032, 0,1493 и 0,1967, соответственно, и E RMS из β CEKF , [39], и β EKF равно 0.1438, 0,0703 и 0,0657 соответственно. Можно видеть, что E RMS оценки EKF с итерацией и объединением намного меньше, чем у LO2, LO3, только EKF и [39]. Это указывает на то, что метод итерации наблюдателя и слияния информации повышает точность и надежность оценки угла бокового скольжения. Таким образом, проверяется возможность практической реализации предложенного в данной статье метода оценки.

7. Выводы

В этой работе мы предложили новый метод оценки продольной силы и угла бокового скольжения для 4WID-EV.Учитывая, что продольная сила является неизвестным входом EDWM, мы развязали систему путем редукции модели и получили уравнение восстановления продольной силы. Наблюдатель Люенбергера и наблюдатель скользящей моды высокого порядка были разработаны для оценки продольной силы, а фильтр Калмана использовался для повышения точности оценки продольной силы. На основе дизайна LFO мы предложили метод оценки угла скольжения с итерацией наблюдателя и объединением информации, в котором наблюдатель Люенбергера использовался для получения трансцендентной оценки, а EKF использовался для получения апостериорной оценки, оценки наблюдателя Люенбергера рассматривались как входы EKF от псевдодатчиков.Нечеткий контроллер был разработан для регулировки уровня достоверности оценки LFO и оценки EKF. Было проведено моделирование маневров синусоидального поворота с постоянной скоростью и маневров J-образного поворота с переменной скоростью, и результаты показывают, что представленный LFO может точно оценить продольную силу, а стратегия оценки угла бокового скольжения на основе итераций наблюдателя повышает точность и Для надежности оценки угла бокового скольжения разработанный нечеткий контроллер может адаптивно регулировать нечеткий вес при вариациях маневра транспортного средства.Для дальнейшей валидации было проведено испытание на стенде динамометрического стенда и дорожное испытание, а также была проверена эффективность предложенного метода оценки.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № U1664258 и U1564201), «Проектом шести основных талантов» провинции Цзянсу (грант № 2014-JXQC-004), «333 Проект »провинции Цзянсу (грант № BRA2016445), План первичных исследований и разработок провинции Цзянсу (грант №BE 2017129 и BE2016149), Фонд естественных наук провинции Цзянсу (грант № BK 20160525).

Вклад авторов

Син Сюй, Те Чен и Лонг Чен разработали и разработали эксперименты; Те Чен, Хаобинь Цзян и Сяоцян Сунь проводили эксперименты; Те Чен и Син Сюй проанализировали данные; Лун Чен, Инфэн Цай и Син Сюй предоставили инструменты для анализа; Те Чен написал статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Ван Р.Р., Ху К., Ван З.Дж., Ян Ф.Дж., Чен Н. Интегрированное управление оптимальной динамикой электромобиля 4WD4WS с оценкой коэффициента трения между шинами и дорогой. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 2015; 60–61: 727–741. [Google Scholar] 2. Ван Ю.Ф., Фудзимото Х., Хара С. Система управления расширением диапазона на основе распределения крутящего момента для продольного движения электромобилей путем моделирования LTI с обобщенной частотной переменной. IEEE / ASME Trans. Мехатрон. 2016; 21: 443–452. [Google Scholar] 3.Чен Т., Сюй X., Чен Л., Цзян Х. Б., Цай Ю. Ф., Ли Ю. Оценка продольной силы, поперечной скорости транспортного средства и скорости рыскания для четырехколесных электромобилей с независимым приводом. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 2018; 101: 377–388. [Google Scholar] 4. Чен Т., Сюй X., Ли Ю., Ван В.Дж., Чен Л. Скоординированное управление дифференциалом и вспомогательным рулевым управлением в зависимости от скорости для электромобилей с приводом от колесного двигателя. Proc. IMechE Часть D J. Automob. Англ. 2017 г. DOI: 10.1177 / 0954407017728189. [CrossRef] [Google Scholar] 5.Цзинь X.J., Инь Г.Д., Чен Н. Планируемое усиление робастного управления поперечной устойчивостью полноприводных электромобилей с независимым приводом с помощью линейного метода изменения параметров. Мехатроника. 2015; 30: 286–296. [Google Scholar] 6. Ван Р.Р., Чжан Х., Ван Дж.М., Ян Ф.Дж., Чен Н. Надежное управление поперечным движением четырехколесных электромобилей с независимым приводом с учетом насыщения шин. J. Frankl. Inst. 2015; 352: 645–668. [Google Scholar] 7. Нам К., Фудзимото Х., Хори Ю. Контроль боковой устойчивости электромобилей с приводом от колеса на основе оценки угла бокового скольжения с использованием датчиков поперечной силы в шинах.IEEE Trans. Veh. Technol. 2012; 61: 1972–1985. [Google Scholar] 8. Ли Б.Я., Ду Х.П., Ли В.Х., Чжан Ю.Дж. Оценка угла бокового скольжения на основе управления боковой динамикой для всенаправленных транспортных средств с оптимальным углом поворота и распределением тягового / тормозного момента. Мехатроника. 2015; 30: 348–362. [Google Scholar] 9. Ван Р.Р., Цзин Х., Ху К., Ян Ф.Дж., Чен Н. Надежный контроль пути H∞ для автономных наземных транспортных средств с задержкой и выпадением даты. IEEE Trans. Intell. Трансп. Syst. 2016; 17: 2042–2049. [Google Scholar] 10.Ху К., Ван Р.Р., Ян Ф.Дж., Чен Н. Управление выходными ограничениями при следовании по траектории четырехколесных автономных наземных транспортных средств с независимым приводом. IEEE Trans. Veh. Technol. 2016; 65: 4033–4043. [Google Scholar] 11. Ван Р.Р., Ху К., Ян Ф.Дж., Чадли М. Управление составной нелинейной обратной связью для следования по траектории четырехколесных автономных наземных транспортных средств с независимым приводом. IEEE Trans. Intell. Трансп. Syst. 2016; 17: 2063–2074. [Google Scholar] 12. Chen B.C., Hsieh F.C. Оценка угла бокового скольжения с использованием расширенного фильтра Калмана.Veh. Syst. Дин. 2008. 46: 353–364. [Google Scholar] 13. Ли Л., Сонг Дж., Ли Х., Чжан Х. Адаптивный расширенный фильтр Калмана с переменной структурой для оценки угла скольжения транспортного средства. Int. J. Veh. Des. 2011; 56: 161–185. [Google Scholar] 14. Боада Б.Л., Боада М.Дж.Л., Диас В. Измерение угла бокового увода транспортного средства на основе объединения данных датчиков с использованием интегрированного ANFIS и алгоритма фильтра Калмана без запаха. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 2016; 72: 832–845. [Google Scholar] 15. Ли Л., Цзя Г., Ран X., Сонг Дж., Ву К. Расширенный фильтр Калмана с переменной структурой для оценки угла бокового скольжения транспортного средства на дороге с низким коэффициентом трения.Veh. Syst. Дин. 2014; 52: 280–308. [Google Scholar] 16. Лю Ю.Х., Ли Т., Ян Ю.Ю., Цзи X.W., Ву Дж. Оценка коэффициента трения шины о дорогу на основе комбинированного APF-IEKF и итерационного алгоритма. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 2016; 88: 25–35. [Google Scholar] 17. Леунг К.Т., Уилдборн Дж.Ф., Парди Д., Дюнуайер А. Обзор оценок динамического состояния наземных транспортных средств с использованием GPS / INS. Veh. Syst. Дин. 2011; 49: 29–58. [Google Scholar] 18. Баффет Г., Чарара А., Лехнер Д. Оценка бокового скольжения транспортного средства, силы шины и жесткости колеса при повороте.Control Eng. Практик. 2009. 17: 1255–1264. [Google Scholar] 19. Рат Дж.Дж., Велуволу К.С., Дефоорт М., Сох Ю.С. Наблюдатель режима скольжения высшего порядка для оценки трения в шинах наземных транспортных средств. IET Control Theory Appl. 2014; 8: 399–408. [Google Scholar] 20. Чели Ф., Брагин Ф., Брусароско М., Манкосу Ф., Саббиони Э. Разработка и тестирование инновационного устройства для измерения силы контакта шины с дорогой. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 2011; 25: 1956–1972. [Google Scholar] 21. Чжу Х.Дж., Ли Л., Цзинь М.Дж., Сон Дж.Прогнозирование скорости рыскания в реальном времени на основе нелинейной модели и компенсации обратной связи для управления динамикой транспортного средства. Proc. Inst. Мех. Англ. D J. Automob. Англ. 2013; 227: 1431–1445. [Google Scholar] 22. Леунг К.Т., Уилдборн Дж.Ф., Парди Д., Барбер П. Оценка состояния дорожного транспортного средства с использованием недорогих GPS / INS. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 2011; 25: 1988–2004. [Google Scholar] 23. Бевли Д.М., Рю Дж.Х., Гердес Дж.К. Интеграция датчиков INS с измерениями GPS для непрерывной оценки бокового скольжения, крена и жесткости шин при повороте.IEEE Trans. Intell. Трансп. Syst. 2006; 7: 483–493. [Google Scholar] 24. Пиябонгкам Д., Раджамани Р., Грогг Дж. А., Лью Дж. Ю. Разработка и экспериментальная оценка измерителя угла скольжения для контроля устойчивости автомобиля. IEEE Trans. Control Syst. Technol. 2009; 17: 78–88. [Google Scholar] 26. Мадхусудханан А.К., Корно М., Холвег Э. Устройство оценки бокового скольжения транспортного средства с использованием подшипников с измерением нагрузки. Control Eng. Практик. 2016; 54: 46–57. [Google Scholar] 27. Юн Дж. Х., Пэн Х. Экономичный метод оценки бокового скольжения с использованием измерений скорости от двух GPS-приемников.IEEE Trans. Veh. Technol. 2014; 63: 2589–2599. [Google Scholar] 28. Ван Р.Р., Ван Дж.М. Оценка коэффициента трения шины о дорогу и жесткости шины при повороте на основе генерации разности продольных сил в шине. Control Eng. Практик. 2013; 21: 65–75. [Google Scholar] 29. Чен Л., Бянь М.Ю., Ло Ю.Г., Ли К.К. Идентификация в реальном времени коэффициента сцепления шины с дорогой с использованием фильтра Калмана без запаха и слияния с взвешенными среднеквадратическими ошибками. Proc. Inst. Мех. Англ. D J. Automob. Англ. 2015; 230: 788–802.[Google Scholar] 30. Ли X., Song X., Chan C. Надежная оценка угла бокового скольжения транспортного средства с использованием недорогих датчиков. Измерение. 2014; 51: 241–258. [Google Scholar] 31. Чжан Х., Хуанг Х., Ван Дж. М., Карими Х. Р. Надежная оценка угла бокового скольжения от энергии до пика с приложениями к наземным транспортным средствам. Мехатроника. 2015; 30: 338–347. [Google Scholar] 32. Юн Дж. Х., Пэн Х. Надежная оценка угла бокового скольжения транспортного средства с помощью фильтра подавления помех, который объединяет магнитометр с GPS. IEEE Trans. Intell.Трансп. Syst. 2014; 15: 191–204. [Google Scholar] 33. Юн Дж. Х., Ли С. Э., Ан С. Оценка угла скольжения транспортного средства и коэффициента трения шины о дорогу на основе магнитометра с GPS. Int. J. Automot. Technol. 2016; 17: 427–435. [Google Scholar] 34. Маэда К., Фудзимото Х., Хори Ю. Метод распределения движущей силы на четыре колеса, основанный на оценке жесткости и коэффициента скольжения для электромобиля с колесными двигателями; Материалы конференции IEEE Vehicle Power and Propulsion; Сеул, Корея. 9–12 октября 2012 г .; стр.1286–1291. [Google Scholar] 35. Чжао К.Х., Ли П., Чжан К.Ф., Ли Х.Ф., Хе Дж., Лин Ю.Л. Реконструкция неисправности датчика тока на основе наблюдателя в скользящем режиме и оценка неизвестного возмущения нагрузки для системы, управляемой PMSM. Датчики. 2017; 17: 2833. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 36. Чжоу З.М., Чжан Б., Мао Д.П. Надежное управление скользящим режимом PMSM на основе быстрого нелинейного дифференциатора слежения и наблюдателя возмущений. Датчики. 2018; 18: 1031. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 38. Сюй X., Чен Т., Чен Л., Цзян К. Оценка продольной силы ведущих колес в 4WID-EV на основе неизвестного входного наблюдателя и двойных фильтров Калмана. Автомот. Англ. 2016; 38: 1095–1100. [Google Scholar] 39. Чжан Б.Дж., Ду Х.П., Лам Дж., Чжан Л., Ли В.Х. Новая конструкция наблюдателя для одновременной оценки угла поворота автомобиля и угла бокового скольжения. IEEE Trans. Ind. Electron. 2016; 63: 4357–4366. [Google Scholar]

датчиков | Бесплатный полнотекстовый | Измерение продольной силы треков CWR с помощью датчиков FBG с гетеропокрытием: подтверждение концепции

Чтобы проверить предложенный принцип, мы провели эксперименты в лаборатории, чтобы продемонстрировать его осуществимость.Во-первых, мы должны исследовать коэффициенты температурной чувствительности двух ВБР, чтобы определить наличие предусловия. Таким образом, должно быть получено K в уравнении (9) или (10). Наконец, правильность принципа и метода испытаний может быть определена путем сравнения теоретических и экспериментальных результатов.

3.1. Испытательный прибор
ВБР, использованные в эксперименте, были изготовлены из волокна SMF-28e с использованием технологии записи ВБР на основе фазовой маски. Более того, центральная длина волны FBG_1 и FBG_2 составляет 1545 нм и 1544 нм соответственно.Структура гетеропокрытия получается методом химического травления, а ВБР с разной толщиной оболочки можно контролировать, регулируя время травления. Геометрический размер и структура датчика схематично показаны на рисунке 2. Как показано на рисунке 2, длина двух ВБР и расстояние между ними составляют 10 мм и 2 мм соответственно, а размер всего упакованного датчика составляет около 50 мм. Чтобы облегчить установку упакованного датчика, мы устанавливаем маркеры местоположения на обоих концах упакованной конструкции.

В этой установке сдвиг центральных длин волн датчиков ВБР измерялся одноканальным запросчиком ВБР (SM130 от MOI Inc., Атланта, Джорджия, США, максимальная частота дискретизации 100 Гц и точность 1 пм. ). Допустимый диапазон изменения температуры термостата (TCB) для испытания составляет от -70 ° C до 180 ° C. Точность контроля температуры составляет ± 0,5 ° C. Максимальный диапазон универсальной испытательной машины при испытании составляет 50 кН, а точность — 0,1 Н. При испытании в помещении модуль упругости E, коэффициент теплового расширения и коэффициент Пуассона материала рельсов равны 2.06 × 10 11 Па, 1,18 × 10 −5 / ° C и 0,3 соответственно. Площадь поперечного сечения модели рельса в испытуемом направлении составляет 10,76 × 10 −4 м 2 .

3.3. Результаты испытаний
Экспериментальный процесс проводился в соответствии с указанным выше планом. На рис. 4 показаны результаты прямых испытаний на этапах 1, 2 и 3. Диапазон температур во время испытания составлял от -30 ° C до +30 ° C. Как показано на рисунке 4a, длины волн обеих ВБР постепенно увеличивались по мере повышения температуры, а изменения центральной длины волны двух ВБР, соответствующие двум последовательным ступеням температуры, составили около 89 мкм, что указывает на то, что изменение центральной длины волны имеет хорошее линейное соотношение. с изменением температуры.Когда температура на каждой ступени стабилизировалась, колебания центральных длин волн датчиков были слишком малы, чтобы их можно было игнорировать, что демонстрирует, что датчики обладают хорошей термической стабильностью. Метод наименьших квадратов может быть использован для обработки данных о длине волны на каждом температурном шаге; таким образом, ошибки, вызванные колебаниями тестируемых данных, могут быть дополнительно уменьшены. На рис. 4б показаны температурные характеристики двух ВБР. Центральная длина волны спектра ВБР линейно увеличивалась с увеличением температуры.Из линейной аппроксимирующей кривой температурная чувствительность составила 8,86 пм / ° C для FBG_1 и 8,87 пм / ° C для FBG_2. На рисунке 5 показана взаимосвязь между относительными сдвигами центральной длины волны и изменением температуры на этапах 1, 2 и 3. Судя по результатам подгонки, относительные сдвиги обеих ВБР имеют хорошую линейную связь с изменением температуры. Все коэффициенты детерминации аппроксимирующей кривой выше 0,999, а наклоны составляют 5,741 × 10 −6 / ° C и 5.745 × 10 −6 / ° C для FBG_1 и FBG_2 соответственно. Кроме того, из рисунка 5 видно, что разница между коэффициентами температурной чувствительности двух ВБР составляет менее 0,1%. Следовательно, можно предположить, что соответствующие коэффициенты температурной чувствительности двух ВБР равны. Увеличение времени испытания является эффективным способом уменьшить влияние случайной ошибки на результаты испытаний. На рис. 6а, б показано изменение нагрузки универсальной испытательной машины и реакции двух ВБР в реальном времени соответственно.Из силовой нагрузки, показанной на рисунке 6а, можно увидеть, что начальная сила на образце была установлена ​​на 500 Н, чтобы уменьшить влияние зазора на соотношение между нагрузкой и длиной волны. Во время испытания температура в TCB поддерживалась на уровне 20 ° C; однако исходная центральная длина волны на рисунке 6b немного больше, чем на рисунке 4b, что вызвано предварительно напряженной установкой. Рисунок 6b показывает, что по мере увеличения приложенной нагрузки центральные длины волн ВБР смещаются в сторону коротких.На рисунке 7 представлены центральные длины волн сдвига ВБР в зависимости от приложенной нагрузки. Центральные длины волн линейно уменьшались при увеличении нагрузки с 500 Н до 45 кН. Из рисунка 7 видно, что отклонение между тремя процессами очень мало, а максимальные отклонения составляют 0,78 пм и 0,68 пм для FBG_1 и FBG_2 соответственно. Кроме того, отклонения составили менее 0,051%, что свидетельствует о хорошей воспроизводимости измерений ВБР. На рисунке 8 показана взаимосвязь между относительной разностью сдвига длины волны и продольной дополнительной силой.Температура в TCB поддерживалась на уровне 20 ° C, поскольку сдвиг длины волны, вызванный изменением температуры и температурными членами в уравнении (9), можно не учитывать. Из рисунка 8 видно, что связь между относительной разностью сдвига длины волны и продольной дополнительной силой строго линейна, и линейность превышает 0,9999. Из линейной аппроксимации наклон аппроксимирующей кривой составляет -4,850286 × 10 -6 ε. Согласно уравнению (10) коэффициент K может быть получен: На шагах с 8 по 10 температура также изменилась с -30 ° C до 30 ° C, что было таким же, как и на шагах с 1 по 3.При изменении температуры смещение загрузочного устройства задавалось неизменным. На рисунке 9 показано изменение нагрузки универсальной испытательной машины во время испытания. Можно видеть, что силовая нагрузка универсальной испытательной машины увеличивалась вместе с повышением температуры в УТС, а соответствующее изменение силовой нагрузки составляло около 6571,7 Н при повышении температуры на 10 ° C, как показано на рисунке 9. Принцип увеличения силовой нагрузки такой же, как и в упомянутом выше механизме, приводящем к продольной температурной силе в длинных бесшовных рельсах.Согласно механизму, соответствующее изменение силовой нагрузки должно составлять 26 155,4 Н при повышении температуры на 10 ° C. Таким образом, вариант универсальной испытательной машины не соответствовал расчетным результатам. Это происходит из-за неполного ограничения испытательного образца в направлении испытания, такого как нагружающее устройство за пределами TCB и неизбежных зазоров между контактными позициями. Согласно теории механики материалов, мы можем различить температурную силу внутри рельса и излучаемую температурную силу по деформации.Кроме того, излучаемые температурные силы могут быть рассчитаны в соответствии с разницей между результатом расчета и отображением универсальной испытательной машины. На рисунке 10а показаны центральные длины волн ВБР с увеличением температуры. Из-за теплового расширения продольные силы будут исходить от рельса и вызывать растягивающую деформацию рельса и датчиков. Следовательно, при повышении температуры центральные длины волн ВБР смещались в сторону более длинных волн. На основании уравнений (9) и (10), значений параметров в двух уравнениях и данных на рисунке 10a можно получить результаты испытаний без и с поправкой на температуру, как показано на рисунке 10b.На рисунке также указаны теоретические значения. Как видно на рисунке 10b, экспериментальные и теоретические значения практически совпадают. Максимальная разница между теоретическими значениями и результатами испытаний без и с поправкой на температуру составляет 4797,1 Н и 2840,8 Н, что составляет около 4,8% и 2,4% от теоретических значений соответственно. Это демонстрирует правильность принципа измерения продольной дополнительной силы в CWR на мостах с датчиками HC-FBG. Это также подтверждает, что пересмотр с учетом теплового расширения ВБР приводит к лучшему согласию результатов с теоретическими данными, но это преимущество не так очевидно.Таким образом, датчики HC-FBG предлагаются как средство измерения продольной дополнительной силы в CWR на мостах. Чтобы улучшить характеристики этого датчика, включая повышение чувствительности и прочности, дальнейшие исследования будут сосредоточены на оптимизации встроенных датчиков для практического применения [18,19].

2.1.3 Прогиб под действием продольной силы

В этом разделе мы определяем величину и направление деформации, вызванной осевой силой. .Решение этой задачи даст средний столбец (2) тензора (см. (2) в главе 2.1.1 ).

(1)

(2)

(3)

Сила действуя в направлении оси кантилевера, создает момент что приводит к деформации, называемой здесь вертикальным изгибом y-типа (рис. 1) .

Рис. 1. Вертикальный прогиб Y-типа.

Несмотря на внешнее сходство с вертикальным изгибом z-типа (см. , глава 2.1.2 ) профиль деформации в этом случае будет совершенно другим. Уравнение, описывающее изгиб Y-типа, выглядит следующим образом (сравните с (7) в , глава 2.1.2 ):

(4)

Граничные условия остаются прежними: а также . Для решения находим:

(5)

Таким образом, отклонение острия по вертикали из-за этого вида деформации составляет:

(6)

Сравнивая (6) и (3) и учитывая выражение для общего множителя (см. (12) в главе 2.1.2 ), получаем:

(7)

Угол прогиба конца балки дается следующей формулой:

(8)

Из формулы (8) и диаграммы для вертикального изгиба балки y-типа (рис. 1) легко получить отклонение наконечника индуцированный силой приложение:

(9)

Из (2), (7) и (9) легко получить:

(10)

С учетом того, что , мы получаем:

(11)

Наконец, мы вычисляем компоненты матрицы (3) из главы 2.1.1 второй столбец. Из выражений (6–8) следует, что

(12)

Потому что под действием силы верхняя консольная поверхность не прогибается в направление, затем

(13)


Резюме.

  • Прогиб Y-типа является результатом действия осевой изгибающей силы.
  • Чтобы найти компоненты тензора обратной жесткости, соответствующие прогибу y-типа, необходимо решить задачу статического прогиба балки, которая сводится к обыкновенному дифференциальному уравнению второго порядка.
  • Осевая сила приводит к отклонению наконечника не только в продольном, но и в вертикальном направлении. а в угле отклонения внешность.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Равновесие продольного скольжения и опрокидывания — Служба транспортной информации

Эксперты не сомневаются в том, что продольные и вертикальные ускорения могут совпадать с их максимальными значениями на судне, поскольку оба являются прямым результатом качки и качки в встречных волнах. Но их фазовое соотношение требует некоторого рассмотрения.

Настоящий метод расчета в Приложении 13 требует предположить наиболее критическое соотношение фаз с полной продольной силой и полной отрицательной (направленной вверх) вертикальной силой. Вертикальная сила, направленная вверх, снижает вес груза и, таким образом, вызывает неблагоприятное снижение трения, а также снижение устойчивости груза к опрокидыванию. Это увеличивает необходимое продольное усилие фиксации, особенно в местах укладки на концах судна, где вертикальные силы значительны.Этот подход имеет противоречие, потому что полная продольная сила включает в себя параллельный палубе компонент полной положительной (нисходящей) силы, которой по определению нет на этой фазе движения. Присущая ошибка может быть грубо исправлена, если только 80% рассчитанной вертикальной (восходящей) силы было вычтено из веса груза при балансировке. Это привело бы к несколько измененному балансу продольного скольжения.



Оценка риска продольного опрокидывания вперед или назад в настоящем Приложении 13 прямо не указывается.В то время авторы придерживались мнения, что опрокидывание груза в целом является второстепенным риском по сравнению с риском сползания, и, где это уместно, поперечное опрокидывание могло бы произойти в первую очередь. Это по-прежнему верно, но все чаще появляются грузы нестандартной формы, которые также могут опрокинуться в продольном направлении. Поэтому этот баланс следует включить в Приложение 13.

Тот же принцип совпадения продольных и вертикальных сил должен быть принят для баланса продольного опрокидывания.Соответственно, формула опрокидывающего баланса гласит:




Рисунок 5.1: Баланс продольного опрокидывания вперед

Dissertations.se: ПРОДОЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ

Отображается результат 1-5 из 12 шведских диссертаций, содержащих слова о распределении продольной силы.

  1. Автор: Маттейс Кломп; Технологический университет Чалмерса; []
    Ключевые слова: ТЕКНИК ОЧ ТЕКНОЛОГЕР; ИНЖИНИРИНГ И ТЕХНОЛОГИИ; динамика автомобиля; квазистационарный; движущая сила; комбинированный хват; распределение продольной силы; комбинированный слип; управление транспортными средствами; оптимизация;

    Абстрактный : Распределение продольных сил оказывает большое влияние на характеристики управляемости транспортного средства, такие как взаимодействие водителя и транспортного средства, устойчивость на дороге и устойчивость к рысканью, в частности, во время комбинированного сцепления / торможения и прохождения поворотов вблизи предела сцепления шин.Чтобы выбрать и разработать подходящие системы трансмиссии и связанное с ними активное управление, которые обеспечивают согласованное управление водителем / транспортным средством, максимальное удержание дороги и достаточный запас устойчивости по рысканью, важно понимать влияние конкретного распределения движущей силы на эти характеристики управляемости. УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

  2. Автор: Маттейс Кломп; Технологический университет Чалмерса; []
    Ключевые слова: распределение движущей силы; движущая сила; управление транспортными средствами; боковой хват; недостаточная поворачиваемость; ускорение; устойчивые повороты; динамика автомобиля; комбинированный слип;

    Абстрактный : Подсистемы транспортных средств с компьютерным управлением, предназначенные для поддержки водителей в различных дорожных ситуациях, быстро растут в количестве и изощренности.Эти системы эволюционировали от антиблокировочной тормозной системы и противобуксовочной системы до электронного контроля устойчивости. УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

  3. Автор: Ингвар Троедссон; Маскинэлемент; []
    Ключевые слова: ТЕКНИК ОЧ ТЕКНОЛОГЕР; ИНЖИНИРИНГ И ТЕХНОЛОГИИ; сила натяжения; натяжитель; колебание; цепной привод; вибрация; распределение нагрузки; Машиностроение; гидравлика; вакуумная техника; виброакустическая инженерия; Маскинтекник; гидравлика; вакуумтекник; вибратор; аккустик;

    Абстрактный : Представлены три метода расчета распределения нагрузки в цепном приводе, содержащем две звездочки и одну цепь.Ролики, которые находятся в контакте со звездочками, могут перемещаться по боковым сторонам зубьев, и их положения задаются равновесием сил. УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

  4. Автор: Ян-Эрик Берг; Пер Энгстранд; Пер А. Градин; Томас Бьёркквист; Mittuniversitetet; []
    Ключевые слова: ИНЖИНИРИНГ И ТЕХНОЛОГИИ; ТЕКНИК ОЧ ТЕКНОЛОГИЕР; Акустическая эмиссия; Чипсы; Компрессионные испытания; Дефибрация; Дисковые рафинеры; Потребление энергии; Волокнистая структура; Датчики силы; Перелом; Сила удара; Математический анализ; Содержание влаги; Picea abies; Переработка; Снижение жесткости; Штаммы; Температура; Термомеханическая варка целлюлозы; Скорость; Химическая инженерия; Кемитекник;

    Абстрактный : Основная цель этой диссертации заключалась в улучшении понимания некоторых аспектов механики древесины и волокна, связанных с условиями в процессе термомеханической варки целлюлозы.Другой целью было измерить распределение мощности между вращающимися пластинами рафинера. УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

  5. Автор: Питер Шерман; Мальмё Хандкирги; []
    Ключевые слова: MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP; МЕДИЦИНСКИЕ И ЗДОРОВЬЕ; МЕДИЦИН ОЧ ХЕЛСОВЕТЕНСКАП; МЕДИЦИНСКИЕ И ЗДОРОВЬЕ; ортопедия; травматология; Операция; непрерывные продольные швы; восстановление нервов; регенерация нервов; дефект нерва; Кирурги; ортопеди; травматологи;

    Абстрактный : Был разработан новый и простой метод восстановления нервных дефектов, при котором используются одни только швы, чтобы направлять регенерацию между нервными окончаниями.Двусторонние дефекты седалищного нерва крысы размером от 7 до 17 мм перекрывали непрерывными продольными швами с различными модификациями или без них, обычными трансплантатами аутологичных нервов или прямой репарацией под натяжением в качестве контроля. УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

продольных изменений в измерениях силовой пластины являются достоверными индикаторами состояния опорно-двигательного аппарата у профессиональных игроков в американский футбол

Hewett TE, Webster KE, Cohen SC, Wagner PP.Продольные изменения в измерениях силовой пластины являются достоверными показателями здоровья опорно-двигательного аппарата у профессиональных игроков в американский футбол. Ежегодное собрание ортопедического общества. Февраль 2021 г. Постерная презентация.

Будет представлено на ежегодном собрании Общества ортопедических исследований в 2021 году.

Ключевые выводы:

  • MSK HEALTH в 2020 POST-COVID LOCKDOWN

  • MSK HEALRE 2020 в разных странах. — СЕЗОН и ПОСЛЕДНИЕ ТРИ ПРЕЗОНА

  • ЗДОРОВЬЕ MSK прогнозирует РИСК ТРАВМЫ ОПЫТНО-КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Население: 483 профессиональных футболиста.

Резюме

Охваченные вопросы:

  • Являются ли показатели прыжка силовой пластины противодействием достоверными показателями для отслеживания профессиональных футболистов с течением времени?

  • Является ли MSK Health достоверным индикатором риска скелетно-мышечной травмы у профессиональных футболистов с течением времени?

ВВЕДЕНИЕ: Профессиональные игроки в американский футбол (PAFP) подвержены высокому риску травм опорно-двигательного аппарата (MSK) в течение сезона.Мало что известно о том, как показатели прыжка с противодвижением (CMJ) с усиленной силовой пластиной (ИИ) измеряют скелетно-мышечные и физиологические изменения, и способствуют ли эти изменения в разные сезоны увеличению риска травм, особенно после длительного перерыва в тренировках и участии, например, когда изоляция от Covid-19. Целью исследования было изучить продольные изменения показателей CMJ силовой пластины в PAFP в течение нескольких сезонов и определить, являются ли эти показатели достоверными показателями здоровья MSK.Проверенные гипотезы: индексы CMJ силовой пластины являются достоверным показателем здоровья MSK, и эти показатели будут уменьшаться по мере увеличения риска травм после блокировки Covid-19.

МЕТОДЫ: Утверждение этических норм было получено через Университет Ла Троб. 483 уникальных человека отсканированы за четыре предсезонных периода. За это время у 109 уникальных особей были повторные предсезонные периоды. За эти четыре предсезона были проведены тесты CMJ с силовой пластиной 949. Данные пластины с продольным усилием использовались из базы данных, содержащей, но не ограничиваясь, данные пластины с силой от PAFP.Измерения силовой пластины CMJ использовались в качестве основных критериев оценки. Однофакторный дисперсионный анализ Уэлча использовался для определения различий между предсезонными результатами для каждого года. Для определения конкретных попарных предсезонных различий использовались апостериорные тесты Геймса-Хауэлла. Логистическая регрессия использовалась для определения влияния исходов силовой пластины CMJ на риск травмы MSK.

РАЗДЕЛ РЕЗУЛЬТАТОВ: Созданная ИИ переменная конгломерата MSK_Health была в среднем 47,8 ± 9,7 в 2017 году, 47,4 ± 10,1 в 2018 году, 47.5 ± 10,1 в 2019 году и 45,0 ± 11,2 в 2020 году после изоляции Covid. Были статистически значимые различия между предсезонными средними для MSK_Health, как определено с помощью однофакторного дисперсионного анализа Уэлча (F (3,371) = 3,68, p = 0,012) (рис. 1). Тесты Post-hoc Games-Howell использовались для попарных сравнений между сезонами (2017 и 2020: p = 0,031, 2018 и 2020: p = 0,148, 2019 и 2020: p = 0,026) (рисунок 1).