摘要：为了在满足性能要求的前提下有效降低纯电动大客车车身骨架结构质量,减少客车行驶阻力,节省电耗、提高续航里程,进而提升整车的性能品质和市场竞争力,对客车车身骨架进行了轻量化多目标优化设计。建立了某纯电动大客车车身骨架结构的有限元模型,以客车车身骨架总柔度最小为目标,设计区域的体积为约束条件,设计区域各单元的相对密度作为设计变量,对车身结构的车顶骨架、车底骨架和左右侧围骨架进行了拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果提取出了大客车车身骨架的拓扑结构。通过相对灵敏度分析,从21个设计变量中确定出13个对车身骨架性能不敏感但对减重较敏感的设计变量,然后以车身骨架质量M最小、一阶扭转频率Ft和弯曲频率Fb最大作为目标,以弯曲和扭转工况下车身骨架结构的静柔度Cb和Ct小于给定值作为约束条件,以相对灵敏度分析确定出的13个壁厚参数作为设计变量,用尺寸优化方法和多目标遗传算法(MOGA)对大客车车身骨架结构进行了轻量化优化设计,并在4种典型工况下对优化前后的大客车车身骨架结构的静、动态性能进行了分析对比。结果表明:所建立的纯电动大客车车身骨架拓扑优化方法、相对灵敏度分析方法与轻量化多目标优化设计方法有效,在满足大客车车身骨架结构性能要求的前提下,实现减重303kg,减重率为11%,轻量化效果显著。

摘要：我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样,农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主,存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题,企业和产品的竞争力低下、缺乏核心自主技术,已成为制约我国农业机械企业可持续发展的瓶颈。智能化设计技术以满足用户定制化、多样化需求为目标,以知识工程(KBE)、数据管理(DM)、人工智能(AI)、虚拟仿真等现代信息技术为手段,通过整合农业机械全生命周期过程中上下游相关企业已有资源,集成产品数据管理(PDM)和产品生命周期管理(PLM)的协同设计平台,实现农业机械设计过程的协同化、自动化和智能化,是提高我国农业机械设计水平的关键。本文针对农业机械特点,对农业机械智能化设计技术的定义、技术体系、关键技术及发展现状进行了深入剖析,重点总结了近年来计算机辅助设计(CAD)、模块化设计、知识工程、虚拟仿真、PDM/PLM协同设计等智能化设计关键技术的研究现状与发展趋势,并提出了农业机械智能化设计领域未来发展趋势,为农业机械设计技术发展提供参考。

摘要：载人潜水器深海作业属于特殊环境下的高危作业,为具体研究动态热环境下潜航员人因可靠性的变化特征,首先分析载人潜水器舱室人-机-环境特征以及任务过程动态环境变化;随后在认知可靠性与失误分析方法(cognitive reliability and error analysis method,CREAM)的基础上,建立认知失误概率(cognitive failure probabilities,CFP)与工作效率(P)的函数关系,通过引入环境补偿系数(k)构建CFP修正模型;采用热环境舒适性评估与热环境生产力损失归回模型(predicted mean vote-productivity, PMV-P)获取环境补偿系数(k)的量化指标;并通过7000米深海作业任务分析修正前后潜航员CFP的变化特征.结果显示该模型能够描述动态作业环境下潜航员CFP的变化特征,潜水器下潜至4000米阶段舱室热环境对潜航员CFP影响较大.该方法为潜水器优化资源配置、完善系统设计提供理论依据.

摘要：荧光猝灭法是快速测量污水、地表水以及渔业养殖水环境中溶解氧含量的先进技术之一,氧敏感膜是荧光猝灭法检测技术的核心,高荧光发射效率的氧敏感膜具有灵敏度高、特异性强、信噪比高的优点,检测结果更为准确。高效率是优选氧敏感膜的依据,也是溶解氧检测元器件、检测电路和检测光路优化设计的关键。现有溶解氧荧光检测装置中未有对氧敏感膜进行质量评估的标准方法,基于对已有传感器探头光路和电路的研究,该研究分析了全波段的荧光发射效率,选用大功率氙灯作为激发光源,基于连续单波长逐级扫描进行单色分光,构建了氧敏感膜的激发光-荧光光谱扫描装置,然后通过扫描测定氧敏感膜的激发光光谱和荧光光谱,提出并建立了荧光发射效率计算方法,提出的方法能客观地评估荧光发射能力,准确寻找最佳激发波长。为验证该方法的可行性,对来自国内外的多个氧敏感膜样品进行了实验测定,测试结果表明:单张氧敏感膜荧光发射效率随波长变化,呈多峰分布,同一型号的样品荧光效率曲线相似,但荧光发射效率差异较大,同一激发波长下荧光发射效率最大者较最小者高出14.5%,三张氧敏感膜的最大峰值波长均不同,分别为:401, 543和435 nm,但发射峰值波长均为650 nm;不同型号的氧敏感膜相比较,最大荧光发射效率可相差1~2个数量级;实测传感器中使用的激发波长,其所选用的激发波长并非最大发射峰值波长,其荧光发射效率仅为最大荧光发射效率的1/2,表明传感器光源可以进一步优化选型。综上所述,本文建立了一种溶解氧敏感膜荧光发射效率检测系统,提出了以荧光发射效率评估氧敏感膜的方法,并开展了相关实验测定。本文工作可望用于新型氧敏感膜材料、工艺的研究及传感器优化设计与制造。

摘要：针对自复位支撑耗能能力不足的问题,提出了适用于自复位支撑框架结构的预压碟簧自复位黏滞阻尼器,介绍了该自复位黏滞阻尼器的构造方案、工作原理以及理论恢复力模型,分别对自复位黏滞阻尼器的碟簧自复位系统和黏滞耗能系统进行了性能测试,并将两个系统集成为一个整体阻尼器,对其开展力学性能试验研究。研究结果表明:设计的自复位黏滞阻尼器集成了碟簧自复位系统和黏滞耗能系统的优势,具有典型的旗帜形滞回特征,其耗能能力随着加载速率的增大而增大;加载过程中由于黏滞阻尼力的存在而产生的残余变形随着碟簧自复位系统初始预压力的增大而减小,加载结束时该残余变形基本消除。该阻尼器实现了在高加载速率下增强耗能、在低加载速率下提升自复位性能的性能目标。所提出的自复位黏滞阻尼器恢复力模型与试验结果吻合较好。

摘要：自由曲面为光学系统设计带来了新的设计自由度,可以实现性能与参数更高、结构更紧凑的系统,但自由曲面的加工与检测难度较大,应在设计过程中对工艺性进行实时表征与控制。使用正交多项式面型可以较为容易地实现自由曲面同基底曲面矢高差的控制,但目前常用的大多是在圆域内正交的多项式,对于自由曲面离轴非对称系统中曲面常用的矩形孔径或者方形孔径局限性较大。针对以上问题,提出了采用方域内具有正交特性的二维Chebyshev多项式以及二维Legendre多项式进行自由曲面成像系统设计的方法。提出采用正交多项式孔径边缘积分的约束方法,以及采用控制方域正交多项式系数平方和的方法,配合正交多项式系数的其他线性约束,在不明显降低系统成像质量的情况下,实现高效的自由曲面系统设计以及曲面检测难度的实时表征与控制。通过多个不同结构的自由曲面成像系统设计实例,说明了所提出的设计方法的可行性与效果。所提出的方法为常用的有矩形曲面孔径的自由曲面系统设计提供了新思路,可以有效提升整个自由曲面系统研制过程的效率。

摘要：以结构耐久性为主线,对现有工程结构全寿命设计理论框架进行重组,将结构的全寿命设计目标总结为可靠性目标和可持续性目标两方面,建立了包含安全性、适用性、耐久性、经济影响、环境影响和社会影响等设计目标的全寿命设计体系,并确定了基于结构动态性能的全寿命设计思路。通过建立结构可持续发展指标,解决了现有全寿命设计理论中概念模糊和指标重复的问题,并完善了全寿命成本的内涵。改进后的全寿命设计理论指标体系具有更为完善合理的构架,能够广泛适应各种结构类型和使用情况。

摘要：利用日本K-NET和KiK-net强震动台网获取的距离发震断层100 km以内136个强震动台站的三分量加速度记录,研究熊本M_W7.0地震地震动的长周期特性.基于残差分析研究不同周期地震动的空间分布差异,将观测分析结果与美国NGA经验模型、汶川和芦山地震观测结果进行对比,揭示此次熊本地震近场强震动的长周期特点及其形成机理.研究结果表明:(1)虽然总体上此次地震的近场地震动水平与美国NGA-West2经验模型的预测结果接近,但周期2 s以上地震动的分布在断层不同方位有系统性差异,在断层的北东方位,周期2.0～10.0 s的反应谱高于NGA-West2经验模型的预测结果,在西南方位,谱值低于经验预测模型.(2)我们认为此次地震2.0～10.0 s的长周期地震动的空间分布差异主要受破裂方向性的影响,在破裂传播的正前方,周期T=2.0 s,3.0 s,5.0 s,7.5 s和10.0 s的加速度谱被放大到整体观测平均水平的1 4～2.0倍.从周期T=2.0 s到10.0 s,破裂向前方向的放大作用和破裂反方向的减弱作用均有所增强,此次地震观测到的速度大脉冲记录均位于断层的东北方位,这与方向性脉冲的产生机理相吻合,速度大脉冲对加速度反应谱有显著的长周期放大作用,放大倍数值可以超过4.0,放大作用的影响主要位于脉冲的特征周期T_p附近.(3)近断层记录在建筑结构敏感的周期(0.5～2.0 s)的反应谱达到芦山地震的3～6倍,虽然与芦山地震震级接近,此次地震近断层地震动破坏力大大超过了芦山M_W6.8地震,甚至超过了汶川W_W7.9地震,这种长周期特点应该引起工程抗震设计和相关研究人员的重视.

摘要：在生态文明建设背景下,全面推行河长制是我国解决复杂水问题、维护河湖生态健康的有力措施,然而当前仍存在面向河长制的河道管理地图理论研究不足、设计方法缺失等问题。首先本研究以河长制内涵解析为突破点,以地图视角剖析用户关注信息和用图需求,从横向协同及纵向协同结合的维度提出“多部门协同联动、多级河长任务分解”的河道管理地图设计理念,从而构建河道管理地图内容框架。其次,基于地理场景理论对河道管理场景中的时间、地点、人物、事物、事件与现象等要素进行归纳分析,以指导各图组的制图表达内容选取。然后,选择交互式仪表盘的表现形式及电子大屏这一传播媒介,基于用户体验五要素模型、认知、视觉、地图交互科学等理论,进行大屏幕地图的信息架构设计、界面版式设计、色彩配置、信息设计及交互设计。最后,以上海市宝山区为例,设计并实现河道管理仪表盘地图系统并进行系统性可用性评估,结果显示该仪表盘地图能够支持多尺度的河道管理信息显示,帮助用户清晰了解河长制相关信息。本研究旨在促进面向河长制的河道管理地图标准化与规范化、多部门协同管理、共建共享等方面发挥积极作用。

摘要：县域是实现减排控碳的关键空间单元,研究并揭示县域碳排放的时空演变特征和影响机制对于实现“双碳”目标具有重要意义.以县域作为分析单元,运用数理统计和面板数据回归模型等方法,分析2000~2017年中国县域碳排放时空演变和异质性特征,探究其影响机制.结果表明:(1)2000~2017年碳排放年均增速为7.12%,历经“大幅上升-缓慢上升-高位波动”3个发展阶段,最终稳定在90×10^(8)t左右;在县域尺度上表现为显著正向空间自相关.(2)普通面板回归模型显示,GDP、建设用地规模、人口规模、人均GDP和人均金融机构存款余额和碳排放关系显著,前三者对碳排放的促进作用最为强烈.(3)时空地理加权回归模型拟合优度较高,除国民生产总值在全局上稳定表现为促进作用以外,其余影响因素的作用方向和强度均在时空上发生了较大转变;表明我国不同类型县域间碳排放水平和主要影响因素各异.该研究一定程度上揭示了县域碳排放的演变特征和异质性,有助于优化“双碳”目标的空间实施路径.