摘要：水凝胶在生物医学、脑机接口、传感器、制动器等高科技领域具有广泛的应用前景。然而,水凝胶在面对不同应用环境时仍存在力学性能上的挑战,包括易发生拉伸断裂、塑性变形以及疲劳破坏等问题,这严重限制了其应用范围。为了增强水凝胶的力学性能以适应不同的工作条件,本研究对当前不同组分水凝胶所具备的力学性能以及多种力学强化水凝胶的典型应用进行了综述。首先,对水凝胶的成分构成进行了介绍,包括天然聚合物水凝胶和合成聚合物水凝胶等。进而,通过系统总结不同水凝胶的力学特性和强化方式,深入剖析了抗拉强度、黏接强度和疲劳阈值等力学性能的优化途径。最后,指明了具有优秀力学性能水凝胶相应的应用场景,并对未来的发展方向进行了展望。本综述提供了水凝胶力学性能提升的多元化视角和解决方案,为设计特定需求的新型水凝胶材料提供了科学指导。

摘要：蛇形机器人模仿蛇的身体结构与运动机理,具有体积小、自由度多等特点,在复杂环境中表现出优秀的运动性能。设计一种适用于狭小管道环境的蛇形机器人,采用模块化的构型,机器人共拥有5个自由度。利用Denavit-Hartenberg方法对机器人进行运动学分析,基于从机器人尾部到头部的前向轨迹跟踪控制算法,建立机器人的轨迹跟踪运动控制方法;设计实验样机并开展运动控制实验和实际管道转弯实验,验证了机器人结构设计的合理性、逆运动学的正确性和运动控制方法的有效性。

摘要：相似题检索旨在从数据库中找到与给定查询试题考查目标相似的试题。随着在线教育的不断发展,试题数据库日益庞大,且由于试题数据的专业属性使标注相关性非常困难,因此需要一种高效且无需标注的相似题检索模型。无监督语义哈希能在无监督信号的前提下将高维数据映射为低维且高效的二值表征。但不能简单地将语义哈希模型应用在相似题检索模型中,因为试题数据具有丰富的语义信息,而二值向量的表征空间有限。为此,提出一个能获取、保留关键信息的相似题检索模型。首先,设计了一个关键信息获取模块获取试题数据的关键信息,并引入去冗余目标损失去除冗余信息;其次,在编码过程中引入随时间变化的激活函数,减少编码信息损失;再次,为了最大化利用汉明空间,在优化过程中引入比特平衡目标和比特无关目标以优化二值表征的分布。在MATH和HISTORY数据集上的实验结果表明,相较于表现最好的文本语义哈希模型DHIM(Deep Hash InfoMax),所提模型在2个数据集的3个召回率设置上分别平均提升约54%和23%;在检索效率方面,所提模型比最优的相似题检索模型QuesCo具有明显的优势。

摘要：针对参数不确定性和网络时滞效应引起的轨迹跟踪控制性能衰退问题,提出了基于状态误差快速收敛的输出反馈鲁棒模型预测控制策略.根据汽车参数的不确定性来源和网络信号的随机时延特性,构建了包含两类不确定项的多胞体控制模型,并通过鲁棒状态观测器实现对状态变量的精确观测,结合采用快速收敛约束设计的鲁棒模型预测控制器,有效提高了车辆的轨迹跟踪精度和横摆稳定性.测试结果表明,提出的策略可以有效消除两类不确定性对跟踪控制的影响;相对于传统的线性模型预测控制和鲁棒模型预测控制方法,其轨迹跟踪精度分别提高了83.70%和19.41%,横摆稳定性分别提高了72.88%和40.74%,实车试验表明其具备良好的实时性和可行性.

摘要：为探究纤维尺寸效应对深井井壁钢纤维混凝土力学特性及应变演化的影响,设计三种不同钢纤维尺寸和掺量的混凝土配方,通过测试试样的力学特性后得知,随着钢纤维尺寸、掺量的增加,试样单轴抗压强度、抗拉强度、抗折强度以及弹性模量提升。借用数字图像相关技术对试验过程监测发现,钢纤维的加入使得试样破坏时表面裂纹数量、长度远大于素混凝土试样,随着钢纤维尺寸的增加,试样破坏时试样表面裂纹宽度有所下降,混凝土试样的轴向变形降低。当试样到达峰值荷载时,素混凝土迅速失稳破坏,而钢纤维混凝土试样在到达峰值荷载时仍然存在一定残余强度。运用随机森林模型对钢纤维混凝土测试强度进行训练、测试与预测,结果表明训练、测试、预测样本精度较高,R 2>0.8,均方根误差值较小,改进随机森林模型对钢纤维混凝土强度的预测较精确,利用此预测模型,可大幅度降低优化钢纤维混凝土配方所需要的人力与物力成本,结果可为现场混凝土配方强度预测提供参考。

摘要：用孔径为3.0μm的聚醚砜(PES)高分子膜材料在质量分数15%的NaOH、摩尔浓度1.42 mol/L的LaCl_(3)最优条件下制备得到了一种PES载镧吸附剂,镧负载质量比达到34.4%,吸附平衡时的磷吸附量最高可达65.1 mg/g,在较宽的pH范围(3.5~6.5)内保持较好的除磷性能,且几乎不受常见的竞争阴离子干扰,具有较强的选择吸附性。PES载镧吸附剂有一定的循环再生能力,在5次吸附/再生循环后,吸附量保持率仍有76.0%,而且动态除磷实验时也能高效除磷,并可再生循环,展示了良好的工程应用前景。

摘要：基于计算流体力学耦合计算气动声学的方法,在不同空压机运行工况下分析了穿孔消声器的降噪效果,量化了消声器内的热声转化关系。结果表明,穿孔消声器的空腔厚度和穿孔率对高频组分声波的吸消声起着决定性作用。与低频声波相比,穿孔消声器对高频组分声波的消声效果更好;随转速的增加,穿孔消声器对高频组分声波的消声效果逐渐增强,而对低频组分声波的消声效果几乎无变化。对穿孔消声器内的热声转化分析表明,低转速运行工况下,消声器消声前后声振荡能量几乎全部转化为工质可用能,而在中高转速运行工况下,声振荡衰减的能量转化为工质可用能的比例较小。为设计出可以在宽运行工况下实现宽频降噪的消声器,高转速运行工况下低频组分声波的消声应该作为重点优化的目标,同时也要考虑低转速运行工况下消声器消声前后的热力学性能的改善。为降低离心式空压机的气动噪声提供了一种新的方法,为设计宽工况适应性的高效空压机消声器提供了理论基础。

摘要：非金属夹杂物容易引起钢轨疲劳损伤,为了探究非金属夹杂物特征参数对重载钢轨疲劳性能的影响规律,文中采用ABAQUS有限元软件建立重载钢轨分析模型,对外载荷作用下含夹杂物钢轨的应力状态进行仿真计算,通过FE-SAFE疲劳仿真软件对含多夹杂物钢轨进行疲劳寿命预测。结果表明:相比于软质塑性MnS夹杂物,硬质脆性Al2O3夹杂物对钢轨最大应力的影响更大;夹杂物位于钢轨的高应力区时,在外部载荷作用下,曲线段钢轨的最大应力大于直线段钢轨的最大应力;相邻夹杂物相距临界距离时,多夹杂物水平分布时比其垂向分布时对钢轨应力的影响更大,且随着相邻夹杂物距离变小,钢轨基体的最大应力变小;相邻多夹杂物会使钢轨疲劳寿命骤减,含4个相邻夹杂物的钢轨比含2个夹杂物钢轨的疲劳寿命短。

摘要：单一地面移动通信、卫星通信方式已难以满足新时代通信大容量、高速率传输需求。微波通信与激光通信深度融合的天地一体化卫星互联互通网络通过激光通信技术提高星间链路的通信速率与容量,通过Q/V频段微波通信技术提高星地链路的可用带宽,解决Ka、Ku频段频谱资源饱和问题,提高频谱效率。本文研究微波星地链路与激光星间链路信道特性,对通信链路进行建模仿真,分析信遮挡效应、多普勒频移、自由空间传播损耗与大气损耗等影响因素,为微波与激光融合的卫星互联网链路设计提供重要参考。

摘要：协作频谱感知是认知无线电网络的基础和关键阶段,频谱检测过程中的节点分配策略将直接决定联合频谱感知的结果。介绍了多种分配认知终端的方法,旨在提高频谱感知的效率和公平性。针对不同子频带的感知效率,提出了一种称为由频点占用导致的无效传输参数(inefficient transport parameter,ITP)指标来评估通信性能,给出了感知效率优化问题的闭式表达解,设计的场景包括终端对相同频带有不同的感知性能和相同的感知性能。针对不同子频带间的感知公平性,提出了两种分配算法:弓形分配算法和类划分分配算法。子频带间的公平性通过评估子带中最差的感知性能进行衡量。为了适用于实际场景,加入了频段属性参数来增强公平性,该参数考虑了主用户使用不同频段的优先级及抗干扰能力。仿真结果表明,所提出的策略显著改善了认知无线电网络中的ITP,特别是在子频带利用率不同的情况下,提出的弓形分配算法在公平性不明显降低的情况下,复杂度有明显改善。