摘要：碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属纳米线的制备、调控和应用已经得到初步探索,作为一种典型的碳管核壳结构,其热输运特性及机制具有较强的研究价值。因此,本工作以铜金属为典型,探究碳管内封装铜纳米线结构在不同的加热温度下复合结构的热导率变化,并通过管内纳米线轨迹、温度分布、声子态密度和重叠能等进行热输运机制分析。

摘要：提出了一种基于改进型径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的高性能直接数字频率合成器,相比于传统的直接数字频率合成器避免了相位截断误差并降低了资源消耗。为了进一步提高RBF神经网络的训练效率及稳定性,提出一种改进型的RBF神经网络训练算法。该算法在粗调阶段,利用K-means++算法快速确定初始激活函数中心,使激活函数中心分布更加合理;在细调阶段则采用L-BFGS-B算法,对粗调阶段得到的最佳中心进行精细调整,进一步降低输出误差。通用FPGA平台的实验结果表明,基于改进型RBF神经网络的直接数字频率合成器当输出时钟频率为1.53 MHz时,无杂散动态范围为85.26 dB,相位噪声为-90.50 dBc/Hz@100 kHz,且无需占用额外ROM资源。

摘要：熔池的图像处理与特征提取技术是船舶熔化极气体保护焊(gas metal arc welding, GMAW)智能化焊接质量监控的重要内容,针对船体板GMAW焊接过程中的烟雾大、飞溅多等不稳定特性导致熔池图像采集模糊、边缘提取困难等问题,提出一种基于均值漂移(mean shift, MS)优化模糊C均值聚类(fuzzy c-means, FCM)的图像处理算法.在优化设计焊接动态视觉传感系统中,以最大化保证图像信息采集清晰度的基础上,利用MS算法获取超像素图像以解决FCM算法对噪声的敏感性,同时在FCM算法上引入加权邻域窗口,以增强MS-FCM算法的鲁棒性,来克服烟雾、飞溅、弧光等噪声影响,进而完成图像分割与边缘提取.最后,设计出关于FCM、空间约束模糊C均值聚类(fuzzy c-means with spatial constraints, FCM_S)、加强型模糊聚类(enhanced fuzzy c-means, ENFCM)和模糊局部信息C均值聚类(fuzzy local information c-means clustering, FLICM)算法的4种不同图像处理方法,并与MSFCM优化模型进行边缘分割效果对比,获取几种方法所提取的熔宽,验证熔池几何特征的提取精度.结果表明,MS-FCM算法在船舶焊接熔池图像处理方面能有效抑制噪声干扰,平滑信息,达到较高的提取精度.

摘要：隧道施工期管片所受浆液浮力并非恒定,壁后浆液压力的不均匀分布会导致管片变形和隧道环的位错损伤。为减弱或避免因管片上浮造成的结构病害,通过自主设计研发一种考虑千斤顶水平推力、围岩压力以及同步注浆上浮力作用的管片三维加载模型试验系统,对大直径管片最不利上浮状态下的瞬时变形进行分析。试验装置由围压加载装置和非均布上浮力加载装置组成,可实现单点或多点同步加卸载;模型试验采用不同刚度弹簧模拟上浮期隧道与地层之间的相互作用;根据相似理论对管片模型和连接螺栓进行精细化设计和加工;根据实际工程中试验段的围压对模型围压初始值进行换算,并将动、静态上浮力相结合,提出更符合工程实际的盾构隧道横、纵向上浮力分析模型。结果表明:在拱底非均布上浮力的作用下,拱底竖向位移和收敛变形沿纵向均近似呈对数正态分布,其最大值均出现在脱出盾尾后第3环;各环管片的收敛变形与拱底竖向位移近似呈线性关系,斜率介于0.63~1.49之间;模型试验结果与实测数据相吻合。研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计和施工提供一定的技术支持。

摘要：为了满足当前日益增长的通信容量需求,新型多载波光纤通信技术成为科研人员关注的焦点。文章回顾了近20年来传统正交频分复用(OFDM)在光纤通信领域的发展历程,梳理了近年来滤波器组多载波(FBMC)和通用滤波多载波(UFMC)在光纤通信领域的相关研究。自2016年以来,针对光通信中OFDM存在的问题,如:带外泄漏高、依赖循环前缀(CP),峰均功率比(PAPR)值过高和系统同步要求高等,国内外众多学者以新型多载波为突破口展开了研究。FBMC光通信具有旁瓣功率最低和频谱利用率高等特点,但是由于使用了偏移正交幅度调制(OQAM),对应的数字信号处理(DSP)算法需要针对虚部干扰重新设计。UFMC光通信具备强大的时间同步偏差容忍性,对频率偏移不敏感,可以复用OFDM的DSP算法,但也存在如何进一步抑制带外功率和降低计算复杂度等问题。最后,文章结合当前的研究现状,对下一代光纤通信系统的诉求提出了研究方向和建议。

摘要：目的设计一类共载锰单原子纳米酶(manganese single-atom nanozyme,MnSAE)和驱蛔素(ascaridole,Asc)的壳聚糖靶向水凝胶,为幽门螺杆菌Helicobacter pylori的根除治疗提供一种新思路。方法首先以NH2-PEG-COOH为连接臂,将脲基(urea-)修饰到壳聚糖的C6-羟基上,制备壳聚糖靶向材料脲基PEG壳聚糖(Urea-PEG-Cs,UPCs),然后以中空的沸石咪唑酯骨架材料-8(zeolitic imidazolate frameworks-8,ZIF-8)为模板吸附锰离子(Mn2+),并通过高温热解法构建MnSAE,最后将MnSAE和土荆芥Chenopodium ambrosioides的药效成分驱蛔素加入到UPCs溶液中,构建共递送MnSAE和驱蛔素的壳聚糖靶向水凝胶(Asc/MnSAE@UPCs);利用核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对UPCs结构进行鉴定,扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察水凝胶的形态和元素分布。并对水凝胶的释药、溶胀率、黏附性、类酶催化活性和体外安全性进行评价;最后考察其体外抗幽门螺杆菌活性和胞内产生活性氧能力。结果1H-NMR、FTIR结果表明,脲基修饰到壳聚糖骨架上。Asc/MnSAE@UPCs水凝胶为片状多孔结构,具有良好的溶胀性、黏附强度和体外安全性;该水凝胶具有过氧化物酶和氧化物酶活性,能够产生羟基自由基和超氧阴离子,与驱蛔素联用发挥优异的抗幽门螺杆菌活性。结论Asc/MnSAE@UPCs水凝胶能够整合MnSAE和土荆芥的中药单体成分驱蛔素的优势,发挥优异的化学动力、化学治疗的协同靶向抗菌作用,具有重要的研究价值和临床意义。

摘要：风电齿轮箱箱体轻量化设计对降低风机成本、提升风机功率密度及结构力学性能具有重要意义。受极端风况及气候条件影响,箱体长期遭受来自传动系统的无规律载荷冲击,导致优化设计过程中面临工况覆盖不全面、模型简化不合理以及材料利用率低等问题;因此,在考虑多种极端服役工况作用与模型合理等效的基础上,对箱体进行轻量化设计。基于模态试验对模型准确性验证的前提下,以箱体最小质量为优化目标,不同极限工况下箱体最大应力为约束条件,对箱体组成部件中主壳体、过渡板和后壳体进行了多工况优化设计,并对改进前后箱体性能进行对比。结果表明,优化后箱体的质量减小了4.7%(549.8 kg),不同工况下最大位移和应力均大幅度减小。轻量化设计的同时提高了箱体的强度与刚度,可为风电齿轮箱的设计改进提供参考。

摘要：基于65 nm CMOS工艺设计了一款1/4速率56 Gbit/s PAM-4 SerDes接收机,该接收机集成了可变增益放大、连续时间线性均衡(CTLE)、判决反馈均衡(DFE)、自适应阈值电压跟踪和无参考时钟数据恢复(CDR)等电路。可变增益放大技术被用来对接收信号进行幅度调节;CTLE和2抽头DFE被用来进行信道畸变补偿;自适应阈值电压跟踪技术用来确定最优的PAM-4信号判决电平;无参考时钟CDR技术则在无外部参考时钟的前提下,被用来产生最佳判决时钟,同时基于边沿检测技术有效降低了PAM-4信号非对称电平转换引起的时钟抖动。后仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,所设计的PAM-4接收机能够实现6.75~20.75 dB的可调增益范围和高达16 dB@14 GHz的信道高频衰减补偿,且在16.1 dB@14 GHz信道下,CDR提取出的7 GHz时钟抖动峰峰值为7.21 ps。工作于56 Gbit/s速率下,接收机功耗为227 mW,能效为4.05 pJ/bit。

摘要：目前铁路桥梁设计逐渐由容许应力法向极限状态法转变,而《铁路桥涵设计规范(极限状态法)》(Q/CR 9300—2018)并未提及地震作用与温度等可变作用的联合作用,给高寒高烈度区桥梁结构抗震设计带来了较大困难。为了推进桥梁以更经济的抗力方式抵御外荷载作用,通过目标可靠度指标确定其最优地震设计状况荷载组合分项系数,从而对现行桥梁设计规范抗震设计进行优化。建立了高寒地区某桥温度作用效应概率模型,使用Ferry Borges荷载组合理论探究地震和环境温度作用的效应分布特征,并基于JC法和多灾害荷载系数设计法(MH-LRFD)建立地震、温度作用荷载系数的表达式。依托某桥梁工程实例分别探究了地震、温度以及两者共同作用下的桥梁的失效概率。研究结果表明:环境温度引起的桥梁温度内力响应、主要构件材料特性变异均能显著影响桥梁的失效概率;对于高寒大温差地区,现行规范忽略环境温度效应将显著低估桥梁在地震作用下的失效概率。本文提出的F-J-M(Ferry Borges+JC+MH-LRFD)方法计算地震、温度作用组合系数,可为高寒地区桥梁抗震设计提供必要理论依据。

摘要：针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描述方法,搭建了结构的描述框架并构建了流体与固体间的材料属性插值模型;针对自然对流中增强散热能力与增强物质传输能力问题,提出了拓扑优化的数学模型,明确了设计变量、目标函数以及约束条件,建立了自然对流拓扑优化方法框架;通过3个算例,验证了提出的数学模型和求解方法,并与商业软件COMSOL进行了对比。结果表明:提出的自然对流求解方法与COMSOL计算结果相比,压力、速度、温度的数值误差均小于3%;对于增强散热能力问题,采用提出的拓扑优化方法获得的最高温度优于COMSOL结果。所提基于有限体积法的自然对流拓扑优化方法的可行性和有效性得到了验证。