摘要：微结构化是提高柔性压力传感器性能的重要技术手段之一,本文提出一种基于微纳米纤维的多层次微结构设计与快速制备方法。首先采用近场直写与熔融沉积成型一体化成形工艺制备出具有多尺度纤维的牺牲支架,在聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)中掺杂碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)作为柔性传感器的介电层材料,通过牺牲模板法制备出具有多层次微结构的CNTs/PDMS柔性介电层;进一步研究了多层次微结构的设计参数对其传感性能的影响。实验结果表明:设计的微结构能显著增强柔性传感器的输出电性能。其中高度为1.3 mm、间距为1.5 mm的多层次微结构在频率为3 Hz、压力载荷为14 N下输出电性能最为优异;此外,制备的传感器经过20000次循环测试,表现出良好的稳定性与耐久性。最后,设计了一款用于观察足底压力分布及步态检测的柔性压力传感鞋垫,结果表现出良好灵敏度和稳定性。本文为低成本快速制备多层次微结构提供新的思路,为制备高性能柔性压力传感器提供参考与借鉴。

摘要：二维光子Moiré超晶格拥有一些常规光子晶体不具备的特性,例如平带特征和不同于安德森局域化的光局域现象。本文利用多光束干涉法构建二维光子Moiré超晶格结构,采用有限元法对其能带结构及光场特性进行研究。通过优化Moiré晶格厚度、空气孔半径对其平带及局域特性的影响,得到了高局域特性的Moiré晶格结构。研究中发现,正方晶格具有不同于六角晶格的准狄拉克锥光局域化效应。本文研究结果对发展高性能微纳结构器件具有重要参考价值。

摘要：为了解决永磁同步直线电机系统的参数不确定性、建模不确定性及饱和非线性等问题,提出一种基于特征模型的自适应控制器。依据特征模型理论描述永磁同步直线电机系统,采用自适应和鲁棒控制方法设计控制器。建立永磁同步直线电机的特征模型,并给出具体建立步骤,使得控制器设计变得简单,易于工程实现。通过设计参数自适应律对系统未知特征参数进行估计,可实现对系统模型的精确补偿,同时在控制器中添加带有误差积分的鲁棒控制项,提高系统对不确定参数及未知干扰的鲁棒性。此外,由于饱和特性的存在,导致控制器产生windup问题,给系统的控制性能和稳定性造成不利影响。因此,该控制器中还带有抗饱和控制项,能够提升系统的抗饱和能力。最后,通过对比实验验证了所提控制器的有效性。

摘要：热障涂层(TBCs)是提升航空发动机热端部件工作温度上限的有效途径之一。稀土锆酸盐(RE_(2-x)Zr_(2+x)O_(7+x/2))因其低热导率和良好的高温相稳定性被视为新一代热障涂层候选材料。鉴于稀土锆酸盐性能具有强的可设计性,本文从合金化设计思路出发,围绕力学、热物理和抗腐蚀性能综述了稀土锆酸盐涂层常规合金化和高熵化改性的国内外研究进展,并基于当前研究不足对后续工作提出展望。

摘要：梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标。在已有理论和试验研究的基础上,对梁端弹簧型自复位框架的抗震设计方法进行了研究,并给出了此类结构的抗震性能水准以及结构的抗震设计流程。结合一幢三层自复位耗能框架结构的设计实例,进行基于性能的结构抗震设计,通过有限元模拟对该结构的动力响应与常规框架进行比较分析。结果表明:梁端弹簧型自复位耗能框架结构具有较小的加速度响应和层剪力响应,以及良好的变形性能。研究结果表明,梁端弹簧型自复位框架结构具有优越的抗震性能。

摘要：高压断路器操动机构用电机驱动提高了断路器运行的可靠性与可控性,因此设计了一套适用于126 kV真空断路器的电机操动机构。基于操动机构动力学分析结果确定驱动电机转矩、转速要求,提出一种有限转角永磁无刷电机设计方案,研制样机进行联机试验完成动作要求检验。在此基础上,设计分段转矩控制策略,结合驱动电机输出转矩需求将操动机构的运动过程分为4个阶段,从降低触头碰撞、避免预击穿现象发生、提高断路器工作可靠性角度对各阶段电机输出转矩进行动态调节。结果表明:所研制的驱动电机配合分段转矩控制策略,在保证灭弧室对操动机构动作时间、动作速度要求的前提下,实现了操动机构的运动过程优化和工作可靠性提高,促进了断路器智能化操作进程。

摘要：Ge/Si雪崩光电二极管(APD)被广泛应用于近红外探测领域,但由于Ge和Si之间存在4.2%的晶格失配,故难以获得高性能的Ge/Si APD。提出在Ge/Si键合界面处引入多晶硅(poly-Si)键合中间层,弱化Ge/Si失配晶格对APD器件性能的影响。poly-Si引入后键合界面电场发生变化,导致APD内部的电场重新分布,极大地影响了器件性能。因此,重点对Ge吸收层和Si倍增层的掺杂浓度进行调控,探究了掺杂浓度对Ge/Si APD电场、复合率、载流子浓度、碰撞电离等性能的影响,最终设计出高性能键合Ge/Si APD。本工作将为低噪声、高增益Ge/Si APD的研究提供理论指导。

摘要：翼身融合(BWB)是一种非常规亚声速运输机布局形式。针对该布局下民机后压力框的设计问题,基于美国国家航空航天局(NASA)提出的拉挤杆缝合一体化(PRSEUS)结构,开展了中央机体球亏面框优化设计工作。分别建立了某型BWB民机铝合金平面框、PRSEUS球亏面框有限元模型,数值模拟结果显示,PRSEUS球亏面框具有更好的承载性能、更低的结构重量。在此基础上,进一步对PRSEUS球亏面框开展敏度分析,对其静强度、稳定性的影响参数进行了梳理,对影响规律进行了归纳。通过分析关键参数在协同优化过程中的影响,筛选得到了一种基于代理模型的协同优化策略,该协同优化策略适用性强、优化效率高。利用该协同优化方法,对PRSEUS球亏面框的尺寸参数进行了优化。通过对优化结果的最优性分析,获得了兼顾静强度、稳定性的优化方案,优化后的PRSEUS球亏面框重量减轻了10.6%。设计的PRSEUS球亏面框承载效率高、稳定性能好,可为相关领域设计与研究人员提供参考。

摘要：针对渤海和黄海北部沿岸风电、光伏和核电等新兴能源中的工程海冰设计问题,本文研究了重现期冰厚及其在大气候背景下的变化趋势。本文分析72 a冰级时间序列表明渤海和黄海北部总体冰情等级呈明显下降趋势;在此影响下,基于20 a渤海和黄海北部海冰多源观测数据和精细化海冰数值预报资料,研究发现不同重现期冰厚较之前海冰区划值存在不同程度的降低。此外,不同场址设计冰厚受当地海洋环境条件影响较大,单一参考海冰区划值可能存在较大误差。研究表明:针对特定作业地点的工程设计冰厚,需要有针对性地开展精细化评估并考虑大气候背景变化的影响,才能为相关工程海冰参数设计提供更加可靠的依据。

摘要：针对具有圆对称结构特征的光束,提出了一种基于高阶准离散汉克尔变换的光束整形算法。与传统Gerchberg-Saxton算法相比,相同条件下,该算法能够在较少的迭代次数内实现快速收敛,并大幅节省计算时间(约100倍),利用该算法设计的衍射光学元件呈圆对称分布,结构简单、更易于加工;此外,设计实验对目标光束整形,验证了该算法的可行性,实验结果光强分布较好,为衍射光学元件的设计和加工提供了重要的指导意义。