摘要：通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足够的挺度和松弛度,为后续的激光填丝焊接时光束与焊丝所需的精准对中和稳定送丝提供了保障;焊缝中大于10°的大角度晶界占比为97.8%,几何必要位错密度较低,小尺寸晶粒的占比较大,焊缝表现出总体取向性不强,织构不明显且分布随机,最大基面取向密度仅为12.66;焊接接头的平均抗拉强度为901 MPa,平均断后伸长率为21%,室温冲击韧性分布在29~33 J之间。自主开发设计的Ti-Al-Cr-Mo-Zr系钛合金实心焊丝对于获得强度和塑韧性协同优化的焊接接头具有重要的作用,为钛合金焊接结构长期安全服役提供了基础技术支撑。

摘要：综述了国内外加氢站用压缩机、高压储氢容器和加氢机3大核心设备的安全风险。结果表明,在高压氢环境下,隔膜压缩机的橡胶O型密封圈和膜片易损坏;由于脉冲冲击和排气温度过高会降低液驱活塞式压缩机零部件使用寿命,增加氢气泄漏的风险;高压储氢容器易出现氢脆、疲劳失效和氢气泄漏等问题;加氢机易存在主管泄漏、加注升温以及集成度高导致氢气泄漏后不易扩散等问题。由此提出针对性防范意见,研究成果可为加氢站核心设备的设计改进、选型以及加氢站的长周期安全运营提供参考。

摘要：【目的】解决甘蔗整秆立式收获缺乏集捆装置,导致甘蔗收获机体型大、难于在复杂地形有序集捆问题。【方法】设计了一种用于直立甘蔗整秆立式收获的集捆装置;基于多刚体动力学分析,采用仿真试验和台架试验分别考察了甘蔗整秆在不同控制因素(下转指高度和转速)组合模式下的作业指标与性能(甘蔗质心高度、集捆成功率)。【结果】下转指高度和转速均显著影响甘蔗整秆的集捆成功率(P<0.05),台架试验与仿真试验的结果基本一致。在18个集捆模式中,下转指高度为400 mm、转速为30 r/min模式的集捆成功率100%,集捆过程中甘蔗整秆质心高度呈V型动态,作业安全性最高,推荐作为优选模式。【结论】研制的甘蔗整秆立式集捆装置空间结构紧凑、集捆成功率高,可适应广大丘陵山区复杂地形条件下的甘蔗高效收获;揭示的集捆过程机制对研制甘蔗整秆联合收获机械有广泛的参考价值。

摘要：高通量表征技术在金属材料分析领域具有重要应用价值,它能够实现对金属材料进行跨尺度的全域分析,评价材料表面宏观特性、微观不均匀性及局部缺陷。辉光放电溅射可沿样品表面的纵深方向,以大尺寸、平坦且快速的方式逐层剥蚀样品,再将暴露出真实显微组织的样品送至多种分析仪器中进行成分、性能、组织结构的分析,从而作为金属材料的高通量表征样品前处理环节的关键设备。在传统Grimm型辉光溅射源的基础上,本研究搭建了一种专为高通量实验设计的辉光放电溅射系统,该系统将辉光溅射尺度由mm级扩展至cm级,同时实验发现了大尺寸溅射会导致辉光放电强度及溅射速率降低这一现象。针对这一现象,结合通过COMSOL Multiphysics仿真计算的辉光放电电子运动轨迹、电子密度以及化学反应速率等结果,该研究提出了一种通过施加扫描磁场来增强辉光放电光谱(GD-OES)强度以及溅射速率的方法。实验选用T2紫铜样品来探究扫描磁场的增强效果,结果表明,应用扫描磁场增强装置可获得更强的光谱信号强度及更快的溅射速率。在保持放电电压和电流不变的前提下,Mo、Cu元素的光谱强度分别增至无磁场时的1.43~11.97倍和1.13~26.50倍。其中,Mo元素光谱强度最大值可达53421 Cts,Cu元素光谱强度最大值可达76948 Cts,分别是无磁场时的6.86倍、4.32倍。此外,该方法可以显著地提高溅射速率,当阳极筒孔径为?15 mm时,T2紫铜样品的溅射速率提高了4.35倍,最高可达2662.09 nm·min^(-1)。使用白光干涉仪和金相显微镜对溅射坑表面的平整度和显微组织图像进行了采集,结果显示磁场引入对溅射坑表面粗糙度未产生显著影响,同时能清晰地呈现样品的真实显微组织特征。综上,实验结果证实,应用扫描磁场增强装置可在确保溅射平整度不受影响的前提下,实现光谱信号强度和溅射速率的提升,为解决大尺寸溅射引起的低溅射速率问题提供了新方法。

摘要：超高压水射流井底岩石切槽应力卸载方法是提高破岩效率的有效手段,然而现有井下增压装置为被动增压,超高压脉冲射流输出持续时间短且难以实现输出频率可控可调,导致切槽效率低。设计一种新型电磁阀控制井下增压器,通过室内实验和数值模拟相结合的方式分析其增压性能和输出特性。结果表明:增压装置的输出特性为高压射流和低压射流组合而成的混合脉冲射流,输出波形近似方波且输出频率可调;输出特性受输入压力与结构参数的影响较大,输入压力和活塞面积比增大,使得峰值压力升高而增大了射流切槽能力,活塞行程增大延长了超高压水射流的持续时间,提高了水射流切槽效率。

摘要：气体润滑轴承由于其低摩擦、无污染、回转精度高等优点在超高速、精密仪器设备得到了日益广泛的应用,但较低的承载力严重制约了其发展和应用。表面织构设计是提升气体润滑轴承承载能力的有效途径之一,但其作用机理和影响规律尚不清晰。本文基于求解N-S方程分析了表面织构对于气体润滑承载的作用机理,并研究了表面织构尺寸参数和底部形状对于承载力的影响规律。通过数值实验发现,随着摩擦面的高速运动,当气体流过矩形织构时,由于惯性的存在,在织构处会产生非对称涡流。合理的涡流大小与位置是提升承载力的关键,且随着织构深度、壁面移动速度增加,非对称涡流在气膜发散处从无到有,再逐渐增大并向收敛处移动,承载力则先增大后减小,存在最佳设计尺寸。壁面移动速度越大、气膜厚度越小,对应的最佳织构深度越小。同时,对于织构底部形状的研究发现非对称三角形底部形状会获得更利于提升承载力的涡流,且对于固定织构最大深度,壁面移动速度越大,最优三角形底部形状的顶点越向收敛处移动,拓扑优化的形状也进一步验证了这一结果。本文的研究结果将为气体润滑性能提升与织构设计提供参考。

摘要：单极子探测器是声波测井仪器常用的探测器,其性能直接影响声波测井的数据质量。通过数值模拟建立“水域-透声窗-压电陶瓷圆管-油腔-骨架”模型,计算了探测器在多物理场耦合作用下的振动和辐射特性,重点研究了不同结构参数调整对探测器声学性能的影响,得到性能更优的单极子探测器尺寸参数和更合适的透声窗材料。结果表明,单极子探测器的声学性能受压电陶瓷圆管厚度和内径变化影响较大,对压电陶瓷圆管高度变化不敏感;在一定范围内增大内侧油腔体积能够提升探测器灵敏度;2 mm厚度的玻璃钢具有良好的透声效果,同时兼具一定的力学性能,是作为探测器透声窗的合适选择。研究对单极子声波测井探测器的优化具有指导意义。

摘要：SLAM(simultaneous localization and mapping)是无人载体实现自主导航定位的关键技术。针对传统视觉SLAM系统在动态场景下导航定位精度低的问题,在视觉SLAM系统的基础上引入惯性传感器(inertial measure-ment unit)。在ORB-SLAM3系统的基础上设计了一种面向动态环境的视觉惯性SLAM系统。提出一种基于向量场一致性(vector field consensus,VFC)的稀疏光流法来追踪图像的特征点并计算基础矩阵,分别利用光流对极几何约束和惯性传感器信息计算特征点的动态概率,提出一种联合的动态特征检测方法计算特征点的总动态概率,并将动态概率大于阈值的特征点进行剔除,在SLAM系统的前端实现了视觉信息与惯性运动信息的紧耦合。在数据集上的实验结果表明,该视觉惯性SLAM改进算法有良好的性能表现。

摘要：针对宿迁黄河故道片区河道调蓄空间不足、雨洪资源无法有效利用,供水能力不足、制约水资源开发利用,水系连通不畅、区域水环境容量不足等问题,开展基于刚性约束的宿迁黄河故道片区水资源配置研究,以促进区域水资源的优化配置,提高水利保障能力。在水资源刚性约束要求下,将需水划分为刚性、刚弹性、弹性需水3个层次,采用遗传算法建立刚性约束水资源配置模型,以可用水量配置黄河故道片区刚性需水。结果表明,在规划水平年现状工程条件下的可用水量不能满足规划水平年2025年、2030年90%保证率下的刚性需求。因此,未来须增加外调可用水量,可建设龙岗枢纽工程、朱海站、洋河引水工程等三大工程。该配置方案可为宿迁建设黄河故道生态富民廊道提供水资源保障方面的科技支持。

摘要：开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过紫外引发水溶液聚合法进行接枝共聚,合成了分子结构不同的Chi-g-CPAM,使用石英晶体微天平(QCM-D)研究了其在SiO2芯片表面的吸附行为和后继原位絮凝高岭土的动力学,分析了絮体结构变化;并采用动力学方程拟合以揭示絮凝机理;最后进行了絮凝剂沉降性能试验.结果表明,长支链可增强絮凝剂对高岭土的架桥网捕作用,加快沉降;接枝率越高则有助于降低上清液浊度.引发剂质量分数为0.10%所合成的Chi-g-CPAM支链相对多而长,在SiO2芯片表面平衡吸附量最大,为(–11.68±0.40)Hz,吸附的第Ⅰ、Ⅱ阶段K值分别为0.1814和0.5054,吸附构象趋于向外伸展,后继所絮凝高岭土量少且絮体结构疏松,架桥、网捕和电中和作用协同使其在沉降试验中表现的沉降速率最大(12.18 m·h–1),上清液浊度最低(13 NTU).支链多而长的Chi-g-CPAM絮凝高岭土的过程复杂,准一级、准二级动力学和Elovich方程对其拟合效果均较好.引发剂质量分数为0.15%和0.05%时,对应所合成支链多而短、支链少而短的Chi-gCPAM在SiO2表面呈扁平的“列车式”吸附构象,架桥和网捕能力低,絮凝沉降性能差.多活性官能团絮凝剂的分子结构影响其在矿物表面的吸附构象,是决定其絮凝性能的关键因素之一.本研究对选矿大分子药剂的分子结构设计具有重要意义.