摘要：摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)作为一种新兴的发电技术在高熵能源收集、可穿戴电子器件以及自驱动传感系统中取得了重要的发展。但是由于TENG固有的高阻抗特性,高开路电压(kV)和低短路电流(μA)使得TENG的输出表征和信号采集高度依赖昂贵的仪器/设备,与此同时较高的信号处理复杂度限制了TENG在物联网中的实际应用。提出了一种简单有效的将TENG信号用于智能监测的信号采集和处理方法,并基于此设计制作了非接触式智能手势密码锁。以单电极式TENG为信号触发端,通过基于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的唤醒电路设计实现TENG触发状态的识别,然后利用微控制器(Microcontroller unit,MCU)读取MOSFET的通断状态并处理,接着将MCU与上位机程序建立通信,最后利用上位机中的信号处理程序实现非接触智能密码锁的效果演示。该工作为TENG用于智能监测提供了实践借鉴,推动了TENG在物联网、人工智能等领域的商业化应用。

摘要：土石坝在运营过程中,不同部位往往处于不同的应力水平。坝体在遭遇地震工况下,导致坝体内部不同部位会产生不同的地震附加应力,应力状态是影响粗颗粒材料动力特性的重要因素。为研究地震过程中应力状态的变化对坝体抗震性能的影响,本文开展不同围压、不同固结应力比及不同动应力条件下粗颗粒材料动力特性试验研究工作。研究表明:不同围压下最大动弹性模量值随着围压和固结应力比的提高逐渐增大,随着动应变的增大呈逐渐衰减趋势,衰减率随着围压和固结应力比的增加逐渐减慢;不同围压下阻尼比随着动应变的增大呈逐渐增大趋势;随着围压增加,阻尼比λ呈逐渐减小趋势;各级围压下最大动弹性模量值及阻尼比值均比较分散,不能依靠动应变对其进行归一化描述。在相同围压和固结应力比作用下,随着动应力的提高,动永久轴向变形和动永久体积均产生一定的增加;在相同围压和动应力作用下,动永久轴向变形随着固结应力比的提高而增加,动永久体积变形随着固结应力比的提高而略有降低;在相同的固结应力比和动应力作用下,随着围压的提高,动永久轴向变形和动永久体积均产生一定的增加;轴向动应变幅值是不均匀的,一般开始几周较大,后期会逐渐变小,在第10次循环左右,轴向动应变幅值逐渐趋向于定值。

摘要：为了了解中国航海博物馆工程这一包括钢结构和混凝土结构的复杂竖向混合结构的地震响应特点,利用ANSYS程序对该工程进行了抗震分析,分析中采用了谱分析法和时程分析法,并求出了该混合结构的交界面楼层反应谱.计算结果表明:结构变形满足规范限值,下部混凝土结构对地震动输入有放大作用,使得钢网架底部加速度输入远大于地震地面运动加速度,建议上部钢结构单独进行抗震设计时,采用多条地震波输入下的楼层反应谱的包络作为设计地震输入谱.

摘要：针对传统金刚石砂轮磨削硅片存在的表面/亚表面损伤问题,研制了一种用于硅片化学机械磨削加工的新型常温固化结合剂软磨料砂轮。根据化学机械磨削加工原理和单晶硅的材料特性,设计的软磨料砂轮以氧化铈为磨料,二氧化硅为添加剂,氯氧镁为结合剂。研究了软磨料砂轮的制备工艺,分析了软磨料砂轮的微观组织结构和成分。通过测量加工硅片的表面粗糙度、表面微观形貌和表面/亚表面损伤,进一步研究了软磨料砂轮的磨削性能。最后,与同粒度金刚石砂轮磨削和化学机械抛光(CMP)加工的硅片进行了对比分析。结果表明,采用软磨料砂轮磨削的硅片其表面粗糙度Ra<1nm,亚表面损伤仅为深度<30nm的非晶层,远好于金刚石砂轮磨削硅片,接近于CMP的加工水平,实现了硅片的低损伤磨削加工。

摘要：利用大岗山水电站的地质勘探资料建立不同贯穿节理组合下地下洞室群的DDA模型,分析了洞室群开挖的破坏模式,并简单阐述其破坏机制。基于Monte-Carlo方法模拟节理的随机分布,结合大岗山水电站的开挖设计方案,对地下洞室群在分步开挖过程中的位移及应力演化进行研究。研究表明:洞室群开挖完成后,洞周块体的位移均指向洞内,尾调室上下游与主厂房上游的变形较大;洞周块体的大主应力均平行于洞室边界线,尾调室的应力释放比较明显,其边墙块体发生了滑移;洞室群在开挖过程中互相影响,其中主变室受主厂房和尾调室的影响比较明显。研究结果指出了洞室群开挖过程中需要关注和加固的具体部位,为工程支护措施的优化提供了依据。

摘要：为了分析斜入射地震作用下地铁车站结构的抗震性能,以苏州地铁一号线星海广场车站双层地下结构为分析对象,建立了地震反应三维实体有限元模拟模型,模拟了斜入射地震作用下地下结构与围岩土体系统的三维地震反应,系统分析了大型地下结构地震反应的空间效应与永久变形规律.结果表明:土体在地震作用下产生了不可恢复的塑性变形,主要为地表沉降,并显著受地震动入射角度的影响.大型地下结构地震反应的空间效应显著,纵向地震反应表现为中柱较边柱强烈,永久变形大;横向地震反应表现为内侧柱较外侧柱强烈,永久变形大.中柱是地下结构抗震最薄弱的部位,结构设计时建议中柱采用铰接,只承担竖向荷载,不承担水平剪力,将有利于提高地下结构的整体抗震性能.

摘要：车辆系统实际存在的诸多不确定性因素会对控制器的性能产生严重影响.首先在传统自行车模型的基础上,充分考虑模型简化过程中可能产生的未建模动态,建立考虑未建模动态的车辆二自由度模型;其次根据随机模型预测控制算法设计转向控制器,实现对车辆侧向轨迹的跟踪.为证明该算法的有效性,结合车辆动力学软件ve DYNA在车辆运行的各种工况下进行仿真研究,都实现了较好的跟踪效果.为进一步验证建模过程中考虑的未建模动态的影响,设计了两个控制器并做了一系列的实验,结果表明对车辆的非线性进行补偿可以提高轨迹跟踪的精度.

摘要：近年来,国内外的部分学者提出了在剪力墙中设置可更换连梁,即在连梁的跨中设置一个耗能构件,称之为保险丝,通过保险丝的塑性变形耗散能量,而且震后易于对保险丝进行修复更换。根据之前提出的可更换连梁实用设计方法,将作者开发的一种可更换连梁保险丝安装在一个超高层Benchmark模型的部分连梁中,对带可更换连梁的结构和带传统连梁的结构分别进行地震反应分析,比较两个结构在大震下的层间位移角、基底反力以及损伤状况,研究表明:带有可更换连梁的超高层结构层间位移角会有所减小,剪力墙的损伤也会有所减轻,基底反力变化不大,而且可更换连梁的损伤集中在保险丝,易于震后修复更换。

摘要：提出了一种新型的基于滑模观测器理论的汽车轮胎力级联估计方法.首先基于单轮滚动动力学模型,以车轮转动角速度及驱动力矩作为输入,针对每个车轮的纵向轮胎力设计了纵向轮胎力滑模观测器.又采用了简化的车辆2自由度模型,以纵向轮胎力估计值、前轮转角、侧向加速度及横摆角速度作为输入,分别设计了前、后轴侧向轮胎力滑模观测器.最后,为验证所设计的观测器的有效性,应用高保真车辆动力学软件ve DYNA进行了仿真研究,并与扩展卡尔曼滤波(extendedKalman filter,EKF)方法进行了对比分析.实验结果表明,基于滑模观测器的车辆轮胎力级联估计方法具有更高的准确性.

摘要：随着工业互联网应用的快速发展,其分布式的拓扑结构和异构设备的资源限制,对传统的数据存储、传输和安全保护提出了新的挑战。区块链技术的分散式信任和分布式帐本机制,适应于大规模工业互联网应用,并有可能成为工业安全和数据保护的有效方法。但是,传统区块链的计算通量低、能耗高、可扩展性有限,并且会产生显著的带宽开销和网络延迟,难以直接适应于工业应用。由此提出一种满足工业环境要求的高效、安全和轻量级的分层扩展式区块链。该模型在典型工业互联网结构下构建了资源受限层、扩展资源层两层区块链。设计了轻量级共识算法、分布式信任确权机制和动态高通量管理方法,并通过工业互联网受限资源设备的数据存储请求交易说明了分层区块链具体实现流程。扩展了不同资源能力的工业设备在网络中的高效区块操作,并确保端到端的操作安全和数据保护。为工业互联网泛在接入建立实体间信任关系和数据安全提供新的思路和方法。