摘要：水库的建设与管护过程中,库岸边坡岩石不仅会受到天然降水与水库蓄排水导致的干湿循环作用,还会受到地震、爆破、隧道掘进等动态冲击荷载扰动,二者耦合作用影响着库岸边坡稳定性。为研究干湿循环与动态压缩荷载作用下岩石的力学特性,利用分离式霍普金森压杆对经历不同干湿循环次数的砂岩展开动态冲击压缩试验,分析动力学参数、能量耗散规律、破碎分形维数受干湿循环条件的影响,并借助扫描电子显微镜观测不同干湿循环次数下砂岩的微观结构,揭示砂岩宏观物理力学行为的劣化机制。结果表明:干湿循环作用会削弱砂岩的超声特性和静、动态力学参数。干湿循环次数增加,砂岩单轴抗压强度、弹性模量、P波波速、动抗压强度、动弹性模量与耗散能减小,破碎分形维数增加;干湿循环条件下,应变率增加,砂岩动抗压强度、动弹性模量、动峰值应变、耗散能与破碎分形维数呈增长趋势。微观分析表明:干湿循环条件下砂岩劣化是由于微观结构发生了显著变化,即孔隙增加,颗粒表面受损,胶结弱化,裂纹间距增加。研究结果可为干湿循环条件下水库除险加固设计与施工提供理论基础。

摘要：以我国高速无砟轨道常用的3种扣件(WJ-7B,WJ-8和Vossloh 300)为研究对象,基于轮轨宽频激励的特点,提出了一个确定扣件系统动刚度的试验方法和理论模型。根据该试验方法,采用力锤激励,在装配情况下测试了3种扣件在100~800 Hz频率范围内、不同温度(-50~10℃)条件下的动态响应,结合理论模型确定了3种扣件的动刚度。研究结果表明:WJ-8和Vossloh 300扣件的动刚度对温度的变化比较敏感,WJ-8扣件在-50℃时的动刚度比10℃时最大增加了23倍,而Vossloh 300扣件在-50℃时的动刚度比10℃时最高增加了67倍;WJ-7B扣件的动刚度则受频率的影响更大,800 Hz时的动刚度是100 Hz时的12~17倍;WJ-8和Vossloh 300扣件的阻尼比均随着温度降低而增大,在玻璃化转变温度时达到极值,此后随着温度继续降低而开始下降。该结果可为极端低温环境下的扣件设计和选择提供参考。

摘要：为支持在产品设计阶段进行生命周期碳足迹评估以及设计方案低碳优化,提出一种基于设计特征的产品低碳设计方法。构建产品设计方案特征表达模型,来表征与产品生命周期碳足迹相关设计信息;通过分析产品设计特征与生命周期碳足迹的关联映射关系,提出基于设计特征的产品碳足迹评估方法;建立基于差分算法的低碳优化模型,以生命周期碳足迹最小为目标优化设计特征,获取低碳性能最优的设计方案;以某冰箱作为研究对象进行低碳设计,验证所提方法的可行性和有效性。

摘要：随着城市隧道建设过程中盾构切削混凝土基础案例逐渐增多,研究盾构刮刀在切削混凝土过程中的受力和磨损对于保障盾构安全高效掘进、拓宽盾构机适用范围意义重大.在前期试验的基础上,利用离散元软件EDEM,对刮刀切削混凝土过程进行了数值模拟,研究了刀具参数(刀具前角、刀具后角、刀具形状)、试件强度、切削深度和切削速度对刀具受力的影响,并基于Archard模型探讨了刀具的磨损情况.计算结果表明,刀具前角越大,刀具受力越小;刀具后角和形状对其受力影响较小;试件强度、切削深度和切削速度越大,刀具的受力越大.数值计算得到的刀具切削力平均值与室内试验结果总体上有很好的一致性.刀具磨损情况最为严重的部位是刀尖;刀具前、后角越大,刀具磨损越严重;刀具磨损随切削深度、试件强度、切削速度的增大而增大.研究成果可为盾构刮刀设计和选型提供参考.

摘要：采用正交法对减压化学气相淀积生长SiGe材料的多因素、多水平计算流体动力学模拟进行优化设计.采用FLUENT软件,对正交优化设计的试验进行了密度、速度及压强分布的模拟.对生长表面9点位置处的模拟结果进行了极差和方差分析,得到了最终的模拟优化工艺参数.正交法设计的模拟优化参数与实际工艺实验参数相一致,低温生长应变SiGe的优化模拟参数为流量1.67×10-4 m3/s,基座温度823K,反应室压强2 666.44Pa;高温生长弛豫SiGe的优化模拟参数为流量1.67×10-4 m3/s,基座温度1 123K,反应室压强7 999.32Pa.

摘要：钻锚机器人是实现煤矿综掘智能化的重要装备,其机械臂的控制效果直接影响钻锚机器人支护作业的安全性和高效性。钻锚机械臂的控制通常采用PID控制器,但在环境恶劣、煤层复杂的工况下,PID控制器的参数选择对控制效果影响较大,且由于受整数阶PID控制算法和传统经验调参的限制,难以在短时间内找到控制效果最好的一组参数,导致机械臂末端不能及时准确定位。基于机器人技术、分数阶控制技术和智能优化算法,采用数值建模与仿真分析相结合的方法,利用鲸鱼算法(WOA)对分数阶FOPID控制器进行参数整定并应用于机械臂的运动控制。基于旋量理论利用D-H法建立机械臂关节坐标系及坐标变换矩阵表达式,采用蒙特卡洛算法求解机械臂工作空间点云图;基于独立关节控制理论利用Matlab-Simulink软件,并结合分数阶FOPID控制技术,搭建机械臂关节处液压马达/油缸单输入-单输出系统模型。基于遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、鲸鱼算法(WOA),搜索算法(GPS)4种智能优化算法,从标准方差、超调量、稳定时间3个动态指标进行对比,分析液压马达/油缸的不同控制组合策略下阶跃影响的效果。通过仿真分析验证了鲸鱼算法(WOA)对整定FOPID参数的有效性。研究工作为无人钻锚机械臂精准定位和自动支护奠定了理论基础,同时也为相关运动控制策略设计提供了参考。

摘要：机器人在轨移动组装空间结构是建造大型航天器最有潜力的方式之一,但机器人在结构表面作业时两者存在严重的动力学耦合效应,给空间结构的建造带来了新挑战.针对三分支机器人行走在空间柔性结构上形成的耦合动力学问题,提出一种机器人-结构耦合动力学建模与步态优化方法.首先,基于拉格朗日方程和欧拉-伯努利梁模型建立机器人-结构耦合动力学模型,该模型可用于预测机器人在结构表面行走时的耦合动力学响应.然后,基于耦合动力学方程推导出机器人运动与结构振动的关系,以降低结构振动响应为目标开展了机器人行走步态的优化研究.最后,对机器人不同蠕动步态运动方式下的空间结构动力学响应进行了数值仿真,重点分析了机器人以不同步频、不同步长以及不同抬起高度行走移动时对空间结构动力学响应的影响规律.仿真结果表明,空间结构的动力学响应与机器人的运动方式密切相关.因此在设计行走移动组装机器人的运动步态步频时应避免为空间结构固有频率的两倍,同时在保障机器人组装安全稳定的前提下应尽可能减小运动步长和抬起高度.并且通过对机器人运动步态进行优化调整可以有效抑制空间结构的振动.

摘要：轧机振动理论的研究一直是轧制成形领域的前沿科学问题,对板材的质量和设备的稳定运行至关重要。随着轧制复合成形技术的快速发展,波纹辊轧机作为一种具有特殊辊型的设备,在复合板制备上具有细化晶粒、改善板形、提高结合强度等突出优点,逐渐成为当前的研究热点,但是复杂辊型曲线所诱发的轧制力动态变化对轧机的稳定性控制提出了新的挑战。为了对波纹辊轧机的非线性垂振进行合理的控制,建立了考虑波平辊系之间的非线性刚度、波纹界面非线性阻尼和轧制力动态波动的非线性垂振方程,通过分岔图、最大Lyapunov指数、相轨迹和Poincare截面分析了轧制力的动态变化对系统稳定性的影响,发现轧制力的动态变化诱发系统产生了复杂的动力学行为。设计了一种颗粒阻尼吸振器对波纹辊轧机非线性垂振进行控制,运用多尺度法求解得到了安装颗粒阻尼吸振器系统的幅频特性曲线方程,分析了钢珠颗粒群质量、吸振器刚度系数、阻尼系数以及质量比对幅频特性曲线的影响,通过数值仿真研究了颗粒阻尼吸振器对非线性垂振的控制效果。最后,通过试验验证了颗粒阻尼吸振器设计的正确性和可行性,缩短动态过程调整时间的同时也减小了系统的振幅,为波纹辊轧机非线性动力学分析及稳定性控制提供理论指导和技术支持。

摘要：以相变晶体学为主要原则对Mg-Sn-X合金进行优化设计.在对现有镁合金系统充分调研的基础上,根据Mg基体与析出相的相变晶体学匹配关系,提出2条相变晶体学判据来判断可能沿Mg基体[0001]_α方向择优生长的析出相.根据这2条相变晶体学判据结合相图分析推测在Mg-Sn-Mn系统中可能得到沿Mg基体[0001]_α方向择优生长的β-Mn析出相.对Mg-7.5Sn-2.2Mn(质量分数,%)合金时效组织的TEM研究证实了上述判断.研究结果表明,β-Mn析出相呈棒状,长轴沿Mg基体[000i]_α方向,它与Mg基体的位向关系(OR)是:[0001]_α∥[211]_(β-Mn),[0110]_α∥[011]_(β-Mn),[2110]_α∥[111]_(β-Mn).

摘要：为解决建筑结构顶层L型梁-柱边节点(简称L型节点)易发生剪切破坏的问题,提出一种高强螺栓-齿槽-灌浆套筒装配式组合节点(H-C-S节点),分别设计制作将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区外、塑性铰区内的装配式L型节点试件LS1、LS2,塑性铰区外设置齿槽-灌浆套筒装配式组合节点(C-S)的装配式L型节点试件CJ1.开展了各试件的低周往复加载试验,分别从破坏形式、荷载-位移关系、耗能能力等方面对比分析了各试件的抗震性能.结果表明:与C-S节点相比,相同设置位置的H-C-S节点可以延缓装配式L型节点的接缝张合与刚度退化进程,提升装配式L型节点的峰值荷载与耗能能力,改善梁端纵筋与混凝土间的黏结性能;将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区内会导致梁端塑性铰区上移,造成装配式L型节点的接缝与核心区出现较为严重的损坏,并加剧装配式L型节点的接缝张合与刚度退化进程,降低装配式L型节点的峰值荷载与耗能能力.将H-C-S节点设置于梁端塑性铰区外能够更好地实现"强节点、弱构件"的设计原则,并在最大程度上保证装配式结构的整体性.H-C-S节点可用于同类装配式L型梁-柱节点中.