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丹麦技术大学留学有感

阅读人数:95 作者/来源:张婷婷 发布日期:2018-09-05 14:13:52.0

编者按:作者张婷婷,2014级博士研究生,于2016年赴丹麦技术大学(DTU)应用数学与计算科学学院进行访学任务,现已圆满完成。

    2016 年8 月23 日,本人有幸获得国家留学基金委的全额资助,赴丹麦技术大学(DTU)应用数学与计算科学学院进行为期24个月的联合培养。时光匆匆,2018 年8 月31日,结束访学任务的我,如期回国,并即将返回到西南交通大学,继续攻读我的博士学位和完成毕业论文答辩。在此,对两年的访学生活进行回顾,对这两年的收获和感受进行梳理和总结,成为我回到祖国后首先要做的事情。
    怀着明确的学习目标和研究目的,我成功申请到丹麦技术大学(DTU)应用数学与计算科学学院进行访学的难得机会。DTU是世界顶尖的理工大学之一,也是北欧地区最好的工科大学,在世界范围内享有盛誉,同时也是世界上最古老的科技大学之一,是丹麦培养高级工程技术人员的最主要学府,是欧洲卓越理工大学联盟、北欧五校联盟成员之一。应用数学与计算科学学院的研究覆盖整个领域,从纯数学到数学建模和计算机科学。Hans True教授是我此次联合培养的合作导师,其在车辆系统动力学领域的学术造诣极高。Hans True教授曾是国际车辆系统动力学协会IAVSD的主席,其在轨道交通领域做出了杰出的贡献,并获得克拉夫矿业大学办法的纪念勋章和圣彼得堡铁路纪念黄金奖章。我迫切地希望,在与Hans True教授的合作下,我不但能接触到研究中的一手资料,更能学习到新的有效的研究方法,并拓展研究视野。总体而言,这两年的生活让我受益匪浅。访学两年,我不但在工作和学术研究中受益匪浅,同时,也在生活中结交了来自不同国家的朋友,增长了自己的见识。在整个访学期间,我的生活是充实和愉快的。良好的学习和生活环境让我得以聚焦于学术研究,并取得了一些实际的成果:
    第一,由于车辆系统的蛇行运动与其运动稳定性密切相关,且其主要通过车辆系统的Hopf分岔进行阐述和解释。轨道车辆系统可通过两种Hopf类型类型进行区分,即超临界Hopf分岔和亚临界Hopf分岔,而两种不同Hopf分岔之间的相互转化机理尚不明确。通过建立转向架系统的动力学模型,分别从理论和数值研究方面对其余维二分岔进行了全面的分析,并对两种不同Hopf分岔类型间的转化机理进行解释。选取车辆系统的前进速度以及一系悬挂纵向刚度作为系统的分岔参数,并分别计算转向架系统的一阶以及二阶Lyapunov系数来对其Hopf分岔类型进行判断,并给出其两种不同分岔类型的转化方向。同时,发现在某些分岔参数区域内,系统同时存在稳定以及不稳定解集,使得系统的解出现跳跃。
    第二,由于以往对车辆系统动力学的研究较少考虑到轮对角速度扰动量对其稳定性的影响,基于非线性动力学的相关理论知识,研究轮对角速度扰动量对其稳态曲线通过稳定性的影响,其中考虑真实的轮轨接触关系,使得研究成果与车辆的实际运行状态较为一致。通过升降速法分别绘制考虑和不考虑轮对角速度扰动量影响的分岔图,对比发现,两种模型均发生超临界Hopf分岔。当不考虑轮对角速度扰动量的影响时,且当运行速度达到轮缘碰撞时,转向架系统出现混沌运动。折分岔之后的周期倍化现象解释了由周期解通向混沌运动的路径。由于多解现象的存在,转向架系统的运动存在多处跳跃,而在实际运行中应该加以避免。然而,当考虑轮对角速度扰动量的影响时,并未发现混沌运动。
    第三,轨道车辆系统中存在众多非光滑元件,为了对其作用有更深入的认识,考虑带有干摩擦减振器的轮对动力学模型,并分析该非光滑部件对系统稳定性的影响。考虑将轮对系统的前进速度作为系统的分岔参数,通过绘制其余维一分岔图来对其动力学稳定性有一个宏观的认识。该系统同时存在对称和非对称的周期解、准周期解和混沌运动。同时,该系统发生擦切分岔,而该种类型的分岔只存在于非光滑系统中,也就是说干摩擦减振器导致轮对系统发生擦切分岔。同时,在此基础上研究了车轮等效锥度对其Hopf分岔类型的影响。
    时光如梭,两年的访学生活已经落下帷幕,我在这两年里的收获却必将长期的伴随着我。我将在接下来的时间里,再接再厉,将前期研究成果转化更加深入研究的动力,争取最大程度上提升自己的科研能力。目前,我已基本完成博士论文的撰写,之后,我将展开我的博士论文评审相关的工作。同时,我也会继续同专家和课题组成员充分交流,深化认识、补充和修正自己的研究内容,力争早日顺利完成博士论文毕业答辩。再次感谢国家留学基金委和西南交通大学给我提供了一次宝贵的访学机会!我愿意通过不间断的学习来不断提升自己,从而为祖国的繁荣富强做出自己应有的贡献!

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