摘要：基于爆炸式高速开断器和灭弧熔断器的故障限流装置是目前应用最广泛的大容量短路保护设备。为得到爆炸式高速开断器的设计依据和优化原则,通过建立高速开断器的热电耦合模型和非线性动力学模型,分析了结构尺寸对其温升和分断特性的影响,得出了关键参数的优化选取原则。通过仿真得出了装药量的合适选取范围。为验证研究结论,设计了额定10kV/2000A的装置样机并进行了温升与分断试验。样机额定通流下的端子温升仅为37K,功耗72.4W;分断时间160μs,分断速度达到了69.7m/s。试验结果与仿真一致,相关研究结论可用于更大容量高速开断器的设计。

摘要：为了探究钢筋混凝土桥墩在重型车辆撞击下的安全性能,建立了重型车辆-桥墩碰撞精细有限元模型,研究了撞击速度、桥墩直径、上部结构边界条件和货物高度对桥墩破坏模式和内力分布的影响;分析了不同工况下的车辆碰撞力特征,并基于车辆初始动能耗散特点提出了碰撞力简化模型。分析结果表明:重型车辆碰撞过程可以分为保险杠、发动机和货物撞击桥墩3个阶段,碰撞力在前2个阶段主要集中在0.9m高度处,而在第3个阶段主要分布在2.7m高度处;在重型车辆撞击下,不仅桥墩端部会出现严重损伤,碰撞部位附近也可能发生严重的局部冲剪破坏;由于忽略了碰撞荷载的动力效应和车辆与桥墩的耦合作用,采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中建议的等效静力设计方法难以获得桥墩的实际撞击响应;撞击速度对桥墩内力和碰撞力的影响最显著,货物高度的不同会改变碰撞力的空间分布,但不会影响桥墩的最大内力响应;重型车辆的初始动能存在6.5MJ的阈值,当初始动能小于该阈值时,车辆发动机和保险杠的碰撞作用对桥墩动力响应起主导作用,反之,后部货物的碰撞作用控制碰撞力峰值;碰撞力简化模型和精细车辆模型预测所得桥墩最大内力响应的相对误差在8%以内,且计算耗时从6~7h缩短到4min。

摘要：力学自适应性高分子是指能够适应外力作用而几乎不产生力学损伤的一类高分子材料.而力学自适应性电学高分子是具有良好的传导电荷或离子能力的一种高分子材料,同时还能够适应力学损伤,由于这类材料同时具有良好的电学和力学性能,有望在可穿戴电子器件、能源和生物医药领域产生广泛的应用前景.本综述主要介绍了力学自适应性电学高分子的设计原则,合成/制备路线和应用前景.力学自适应电学高分子设计原则的核心是结合分子化学和超分子化学的理念,通过把动态化学键引入到高分子体系中,使其同时具有电学和力学适应性.通过将材料设计理念引入到高分子制备中,力学自适应性离子导体和电子导体得以成功制备.力学自适应性电学高分子有望在可穿戴电子器件,储能器件和人工肌肉等领域带来新的突破.

摘要：为了避免转速和电流传感器故障对无轴承异步电机(BAM)矢量控制系统中转速环、电流环以及悬浮控制的影响,提出了一种无轴承异步电机传感器故障容错控制策略。首先,设计扩张观测器实现对无轴承异步电机转速及误差的观测,利用数据融合策略来实现故障时转速的平滑切换,再根据转速观测误差设计合理阈值实现速度传感器的故障诊断及容错。其次,根据状态方程实现电流的观测,同时利用扩张观测器补偿状态方程的观察扰动,再根据电流观测误差设计合理阈值实现电流传感器的故障诊断及容错。最后的仿真和实验结果表明,所提出的无轴承异步电机传感器故障容错控制系统能在0.025 s内准确的实现转速和电流的故障诊断及容错控制,且其误差分别在±63 r/min和58 r/min以内,此外整个过程转子位移波动幅度在±38μm以内,这表明转子能实现良好悬浮。

摘要：对于反馈式弱磁控制,通常有两种方法,即基于dq轴电流的反馈式弱磁控制(DQFFC)和基于电流幅值和角度的反馈式弱磁控制(CAAFFC),被广泛使用并被认为相互等价。该文基于最大扭矩电压比(MTPV)控制,对这两种方法的系统稳定性进行了比较研究。分析结果表明,不稳定既由控制参数设计引起,也与弱磁控制方法本身的特性有关。对于方法本身导致的不稳定,DQFFC和CAAFFC在不同的工作区域中表现出了不同的特性。基于在不同的工作区域内,该文从电流调节方向的角度来说明系统稳定和不稳定的工作机制。此外,针对DQFFC和CAAFFC在不同区域内的稳定性差异,给出了MTPV控制器的控制参数设计指南。最后,通过实验结果进行了演示和验证。

摘要：研究目的:真空管超高速磁浮是实现超高速轨道交通发展的重要方式,本文基于1000 km/h速度需求,参考高速磁浮、高速铁路系统研究成果,展开选线设计中纵断面参数分析并给出纵断面参数建议值。研究结论:(1)考虑安全因素和运行控制系统的特点,真空管超高速磁浮线路纵坡不宜大于50‰;(2)综合考虑速度、垂向加速度、纵坡、横坡、平曲线半径的影响,最小竖曲线半径一般不宜小于78000 m,困难条件下不宜小于65000 m;(3)考虑超高速运营需求,线路竖曲线间应设置缓和曲线,缓和曲线线形建议采用三次抛物线,其最小长度一般条件下不宜小于560 m,困难条件下不宜小于335 m;(4)本研究成果可以应用于超高速磁浮项目工程线路设计。

摘要：为研究不同断面形式下的多车道高速公路出口影响区开口长度及流量与交通安全的关系,针对2种断面形式的高速公路出口,分别设计了3种不同的开口长度,结合3种不同流量条件设计了18个不同的驾驶模拟场景。实验招募30名被试者开展模拟驾驶实验,提取不同开口长度及流量条件下各断面形式高速公路出口的车辆行驶轨迹、换道间隙的选择、减速度、最小TTC(Time to Collision)等驾驶行为特性参数,综合分析基于驾驶行为数据对不同开口长度的行车风险。结果表明:两种断面形式下,开口长度对于车辆在开口段上的换道点选择存在显著影响;两种断面形式下,1500 m的开口长度能够满足绝大多数驾驶人的换道需求;在换道间隙选择中,大都集中在5~6 s,分离式断面下的开口长度对于低于临界间隙的换道间隙出现的频次具有显著影响;流量及开口长度对于最大减速度及TTC最小值和分布位置均不存在显著性影响,但分离式断面下的最大减速度和最小TTC相较于整体式断面更小;此外,整体式断面中内侧3车道的行车风险低于分离式断面,分离式断面中外侧车道的行车风险低于整体式断面。

摘要：旋翼/平尾非定常气动干扰是导致直升机纵向"抬头(Pitch-up)"现象的主要原因。为在直升机设计阶段准确分析旋翼/平尾非定常气动干扰以及由此引起的低速纵向操纵特性变化,通过涡量等效原则和Neumann物面边界条件建立了适用于旋翼/平尾气动干扰分析的非定常面元/黏性涡粒子混合法。该方法耦合了考虑尾迹时变效应的非定常面元法、黏性涡粒子法及涡量镜面法,以准确模拟旋翼和平尾的非定常气动载荷、旋翼尾迹的非定常特性以及旋翼尾迹对平尾的气动干扰效应。首先通过计算NASA ROBIN(Rotor Body Interaction)旋翼尾迹几何和诱导速度分布,并与实验测量值、时间精确自由尾迹及CFD计算结果对比验证方法的准确性。相比于时间精确自由尾迹,本文方法计算精度更高。随后分析了旋翼/平尾非定常气动干扰对平尾向下气动载荷和气动导数的影响,并分析了平尾构型对旋翼/平尾非定常气动干扰的影响规律。分析表明:旋翼尾迹与平尾干扰导致低速状态的平尾载荷突增,气动导数反号;低平尾气动载荷突增较大,高平尾较小,但高速气动导数反号;前置平尾载荷突增量减小,但对应速度范围较宽;右旋直升机右平尾载荷突增量较小,但气动导数特性基本不变。

摘要：在±1 100 k V特高压直流输电设备外绝缘设计尚属空白的情况下,笔者通过对±1 100 k V直流分压器空心绝缘子爬电距离、干弧距离的计算,对伞裙结构及其参数的设计以及均压环配置的研究,探讨了±1 100 k V特高压直流输变电设备外绝缘设计方法与步骤,为特高压直流输电设备外绝缘设计提供理论参考。以交流外绝缘设计为基础,通过分析交、直流复合绝缘子爬电距离的关系,完成±1 100 k V直流分压器绝缘子爬电距离的计算。分析了影响直流换流站输电设备绝缘水平的因素,确定了直流绝缘子干弧距离是由正极性操作冲击电压决定原则,并对±1 100 k V直流正极性操作冲击电压特性进行了分析与计算,进而完成干弧距离的估算。在上述工作的基础上,依据IEC 60815标准对伞裙结构及其特征参数进行了设计与校验。最后,建立直流外绝缘电场计算模型,完成均压环的配置,并采用遗传算法对均压环的结构参数进行优化设计。

摘要：针对制导弹药平台对舵机的紧凑、直驱等要求,提出了一种采用夹心式换能器诱发双圆环弯曲振动的复合型压电定子结构,由此可构成结构精巧的摇头型双圆环旋转压电马达,用以驱动鸭式舵翼产生特定的偏转运动。该马达中的复合定子主体为一个具有四片压电陶瓷片的夹心式换能器,分别在换能器两输出端设计了利于放大振幅的环形圆盘;夹心式换能器的摇头运动激励出两端环形圆盘的五阶弯曲模态,通过圆环将输出振幅进一步放大;两个圆盘形转子在一定的预压力作用下与复合型压电定子两端的圆环表面保持紧密接触,通过摩擦将圆环表面的椭圆轨迹转换为转子的旋转运动。设计了可用于某制导系统鸭舵偏转操纵的直驱马达结构,建立了基于夹心式换能器的双圆环形定子结构动力学模型,通过有限元软件对定子的模态进行了仿真分析,设计并加工出了样机。搭建了测试平台对样机的输出特性进行了实验,测试结果表明:该双圆环(双)输出轴马达可实现双输出轴同时旋转,在300 V峰峰值的驱动电压下,最大转速可达190 r/min,最大输出扭矩可达0.07 N·m。