摘要：为了解决斜盘式轴向柱塞泵在高速高压下产生柱塞颈部断裂的问题,对柱塞泵柱塞颈部的设计及校核开展研究,提出柱塞颈部最小直径的设计方法。基于排油区柱塞滑靴组件的受力分析,建立高压下柱塞颈部受力模型。基于应力-强度干涉分布理论,结合柱塞颈部应力分布和柱塞疲劳强度,提出柱塞颈部疲劳可靠度表达式,得到轴向柱塞泵柱塞颈部最小直径。利用有限元法对最小颈部直径柱塞进行静力学仿真分析,结合应力云图实现柱塞强度的安全性校核。在额定工况下,对根据柱塞颈部最小直径的设计方法设计出的轴向柱塞泵开展了容积效率和机械效率试验,利用本研究的设计准则针对同类产品的轴向柱塞泵柱塞颈部进行设计验证,验证所提出的柱塞颈部最小直径设计方法的合理性。

摘要：为更好地理解矿物种类与颗粒粒径对岩石力学性质的影响,以4种大理岩为研究对象,首先获得矿物成分、矿物微观力学性质、颗粒粒径及形状等基础数据,接着对它们的强度参数、变形性质及破坏模式进行试验测试,最后进行综合分析。结果表明:(1)郴州、房山、Carrara、贺州大理岩强度逐渐减小,延性逐渐增强,即白云石大理岩的强度与脆性都强于方解石大理岩;(2)只考虑颗粒粒径因素时,岩石强度与脆性随着粒径的增加而减小;综合考虑其他因素时,存在粒径大的岩石强度大、脆性强(延性弱)的可能;(3)黏聚力与单轴压缩强度关联性强,二者正向线性相关,黏聚力与抗拉强度关联则较弱;(4)单轴抗压强度与抗拉强度的比值与受压条件下的Griffith理论预测值误差较大,而起裂应力与抗拉强度的比值则稳定在7~12范围;(5)三轴压缩试验中当围压上升至设定围压后,围压在小范围内变化的趋势与轴向应力变化在整体上具有同步性。这些成果不仅加深了对矿物粒径效应的认识、丰富了岩石力学理论知识,也为将来的大理岩工程评估及计算分析提供大量基础数据。

摘要：目前,在机器人石雕环节缺少对工件表面的质量检测,无法保证后续的机器人磨抛精度,从而导致产品报废。因此,提出了一种基于截面线点云的机器人面扫描视点规划新方法,并将其应用在复杂立体石雕自动化测量中。首先,采用单因素试验和中心组合设计响应面法确定最优扫描工艺参数。其次,利用最小外接圆柱确定截面线数量,并探究截面线不同采样方式对扫描质量的影响,选取等弧长采样获得扫描视点,通过向量叉乘和分离轴理论对扫描视点进行遮挡和碰撞检测,对存在遮挡与碰撞的视点进行优化,针对扫描过程中由于频繁变换扫描方向导致扫描效率降低的问题,提出了一种生长聚类算法优化扫描方向。此外,为了保证整个扫描过程的连续性,在两相邻扫描路径之间引入旋转扫描。最后,进行了弥勒佛(260 mm×210 mm×560 mm)扫描视点规划和测量试验,结果表明,整体扫描耗时152 s,扫描完整性100%,扫描精度0.26 mm。所提方法能快速完成复杂立体石雕的三维扫描,采用规划视点扫描的模型完整性好、精度高,能够满足复杂立体石雕自动化测量要求。

摘要：针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题,设计了一种带有状态量化和输入量化的自适应反馈跟踪控制方案。在保证有效跟踪的同时,减少执行器执行频次,降低控制幅度。首先,在不考虑量化情况下基于自适应反步法设计了系统跟踪控制律,并结合动态面技术有效降低了虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项,利用模糊逻辑系统进行逼近。其次,采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和输入变量进行量化,且量化后的状态反馈信息被用于无人船航迹跟踪控制器的设计。根据所得到的量化信息,给出了同时考虑状态量化和输入量化的无人船航迹跟踪控制律。在稳定性分析中,通过Lyapunov稳定性理论证明了在不考虑量化的情况下闭环控制系统的稳定性,并根据递归的方法证明了闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性。基于给定的引理,最终证明了在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,所设计的带有状态量化和输入量化的模糊自适应反馈跟踪控制系统的稳定性。最后,通过两组仿真实验验证了所提方案的实用性。即在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,无人船仍能保持对理想轨迹良好的跟踪性能,并有效减轻了执行器的执行频次,更符合航海工程实践。

摘要：采空区等隐蔽空间煤温的精准判识一直是亟待解决的世界性难题,研究声学测温技术对精准探测松散煤体温度具有重要的实际意义,而声速与煤温之间映射关系的科学准确构建是声学法测煤温的关键。为此,考虑松散煤体自燃进程特征参数对声波传播的影响,建立了松散煤体准多孔介质的声速-煤温映射关系模型;设计搭建了松散煤体声学测温实验系统,通过开展多种粒径(0.6~1.5、1~3、3~5 cm)松散煤体的声波测温试验,研究了不同粒径煤样低温氧化阶段(30~λ50℃)所产生的气体组分、体积分数对声传播的影响规律,确定了等效路径转换因子;基于实测φ声速与等效路径转换因子间的关系,提出并确定了气体组分介质修正系数,验证了声速-煤温映射关系模型的可行性。结果表明:松散煤体声波传播路径受煤体粒径、温度及气体组分介质变化量等特征参数的影响,构建出声速-煤温映射关系模型;常温下声波在松散煤体准多孔介质中的传播路径主要受煤样颗粒间孔隙的影响,在煤样粒径为0.6~1.5、1~3、3~5 cm中的声波传输等效λ路径转换因子分别为1.4261、1.3711、1.3152,与粒径呈负相关关系;煤温对声波传播的影响表现为煤自燃进程中气体组分介质变化对实测声速结果的改变,验证了声速与煤温之间映射关系的可行性;模型反演的煤温与实验煤温间误差率在0~6.46%内,平均煤温误差2.52℃,能够很好地反映煤体温度。

摘要：为研究等效锥度非线性特性对车辆系统动力学和磨耗性能的影响,提出可以用于踏面优化设计的非线性特性建议指标。通过对轮轨关系进行细致推导,应用踏面逆向设计快速递推算法,得到具有不同等效锥度非线性特性的踏面,对不同踏面的轮轨关系进行分析。建立车辆系统动力学模型和基于Archard理论的磨耗预测模型,对不同非线性特性踏面的临界速度、横向平稳性、磨耗性能进行对比分析。研究结果表明:非线性因子值过高或过低都会导致临界速度下降,但该指标过高对临界速度影响更大,最大降幅可达20%;等效锥度非线性特性还会影响到踏面的磨耗发展,踏面的初始非线性因子越高,名义等效锥度在磨耗过程中的增长越慢,对延长车轮服役周期是有利的。综合动力学性能及磨耗性能,建议高速列车踏面的非线性因子应取尽可能接近于0的负值。在这一结论的指导下,对S1002CN踏面进行优化设计,得到名义等效锥度为0.1,等效锥度非线性因子为0.013(与S1002CN持平)、-0.002的优化踏面S1002CN_opt1、S1002CN_opt2,优化踏面S1002CN_opt2与S1002CN相比临界速度和横向平稳性有所优化,同时磨耗性能也有所提升。S1002CN_opt2与S1002CN_opt1之间的等效锥度非线性关系在动力学性能及磨耗性能中的表现证明以等效锥度非线性因子限值指导踏面进行优化设计的可行性,研究结果可为踏面设计及轮轨关系研究提供参考。

摘要：为科学识别大运河无锡段国土空间管控范围内运河生态脆弱区域,本研究以大运河无锡段为研究区,采用脆弱性域图模型(vulnerability scoping diagram,VSD)建立暴露性、敏感性和适应性3个维度的评价指标体系,对2010-2020年的无锡市域范围生态脆弱性进行时空变化分析。研究发现,已有模型无法高效解析运河管控区内的生态脆弱性梯度化。因此,结合大运河无锡段监控区内24个生态脆弱性指标的主成分分析,揭示大运河管控区内生态脆弱性变化的主要趋势。结果表明:在时间尺度上,2010-2020年,大运河无锡段生态脆弱度极高脆弱区占比减少至18.8%,并发生了大比例的由高脆弱向中等脆弱的转移,低脆弱区占比增加至21.91%,总体脆弱度减少;在空间尺度上,研究区内生态脆弱度主要表现为惠山区的轻微退化,滨湖区的局部退化,梁溪区、锡山区的明显改善和新吴区的基本维持;VSD模型揭示的生态脆弱性显著退化区域大多位于建成区边缘地带,这导致位于城市中心区的大运河无锡段监控区内生态脆弱性变化不显著,未提示显著的生态脆弱性变化区域;监控区内近10年的主要变化趋势均为降低生态系统暴露度,提高维持能力方向。该区域整体处于生态脆弱性维持或改善的趋势中,故市域范围的VSD模型很难直接揭示其内部脆弱性梯度变化;在监控区范围内,存在局部不符合上述脆弱性改善趋势的空间范围,通过组合监控区内5种不利趋势的空间分布,选择了3种及以上不利趋势对应空间和生态控制区的重叠区域作为亟需保护的滨河生态区的候选范围;结合对滨河生态区的环境分析和卫片判读,指出该区域存在农村区域治理资金相对稀缺,治理资金主要针对工业污染,非管控对象的耕地、果林、林地等斑块显著退化和特定生态服务能力降低3个主要问题,并针对性提出保护措施。

摘要：等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连续性可确保优化结构边界的光滑清晰;然后根据密度分布函数建立柔性机构的等几何拓扑优化模型;最后,将该方法应用于柔性机构设计。通过算例结果可知,等几何拓扑优化方法特有的计算原理可提高数值计算的精度和效率,能有效避免由网格依赖、棋盘格现象等产生的边界问题,确保了优化结构均具有较好的光滑性和连续性,验证了提出的方法能有效避免柔性机构的铰链现象。

摘要：为了提升定子励磁无刷电机的冷却能力,提出了一种基于端部绕组模块的定子励磁无刷电机冷却方法.在电机端部绕组和定子铁芯叠片端部的间隙中插入端部绕组冷却(EWC)模块,以减小定子绕组热点区域和冷却介质之间的间隙,从而提高端部绕组的冷却能力.对非重叠式集中绕组长度计算模型进行改进,评估采用EWC模块前后电机定子电枢绕组长度的变化,分析EWC模块的电导率对电机定子损耗的影响.采用计算流体动力学(CFD)模型,对比EWC模块在不同铜耗和励磁源损耗密度下的冷却性能.结果表明,采用EWC模块可以使端部绕组的稳态温升降低约50%,热态时的绕组电阻降低7.51%,从而改善了定子的冷却条件.

摘要：成对研究以具有相互作用的两名个体为基本单元,广泛用于心理学领域涉及人际交互的研究中。它与密集追踪设计的结合有助于探究人际互动过程中个体行为与人际效应的动态变化,但目前尚缺乏能有效结合密集追踪数据特点以回答成对研究关心问题的统计方法。本研究拟通过模拟和实证研究,基于动态结构方程模型(Dynamic Structural Equation Modeling,DSEM)框架,探究三种人际互动模式(双人交互,一人与多人交互,多人两两交互)下密集追踪成对数据分析的统计模型的建构、拓展和应用,推动心理学研究更深入、科学地描述和解释人际交互情境中个体行为的动态发展过程及人际效应。