摘要：针对小空间、低电压、大驱动力的应用需求,提出了一种基于单弯曲振动模态的多足直线式微型超声电机。根据超声电机的驱动原理对定子结构进行设计,利用有限元软件ANSYS Workbench建立定子的动力学仿真模型,对定子进行结构优化及动力学分析,确定定子最终尺寸为8 mm×1 mm×0.6 mm,定子实测B3,B4模态谐振频率与仿真相比误差分别为6.99%和5.46%。最后,建立电机定、动子之间的非线性仿真接触模型,验证了超声电机双向驱动的可行性。搭建微型直线超声电机驱动性能测试装置。实测结果表明:当驱动电压为60 Vpp时,最大空载速度为53.3 mm/s、最大负载为43.3 mN,推重比达280。该微型超声电机原理可行、结构简单紧凑,具有良好的输出性能,在光学系统、精密定位系统和移动终端等精密驱动领域有着广阔的应用前景。

摘要：双蒙皮夹层结构是航空航天装备中的特殊承力结构,其典型代表为发动机尾喷管中的同步环构件。近年来,增材制造技术为该类薄壁结构的创新型设计提供了有利条件。但增材制造有其特殊的工艺要求,基于传统拓扑优化得到的设计结果往往存在大量的悬空区域,无法直接应用于增材制造工艺。因此,需要在优化设计阶段统筹考虑结构的力学性能和自支撑工艺约束。针对上述问题,本文提出了一种面向增材制造的双蒙皮夹层薄壁结构加筋拓扑优化方法,可在一次优化中同时得到优化的加筋布局和非均匀点阵分布,从而解决悬空结构的支撑问题,确保优化结果的工艺可达性。为了平衡计算成本和分析精度,本文采用渐进均匀化方法来求解不同类型单胞等效弹性性能,以适应不同复杂单胞构型。基于上述方法,本文给出了某发动机同步环结构的拓扑优化算例,结果表明,本文优化设计方法可以实现双蒙皮夹层结构中夹层加筋和点阵的共同优化,为航空航天装备中发动机同步环结构轻量化设计提供了思路。

摘要：扫描电镜是表征材料表面形貌特征的重要分析仪器。部分样品化学活性高,在空气中易氧化影响样品表面微观形貌。本文设计并制备了一种扫描电镜用防样品氧化样品台,使样品从手套箱转移至扫描电镜腔体中不暴露在空气中,有效地保护了样品。使用防样品氧化样品台获得的锂电极和钠电极表面形貌明显改善,能谱分析样品表面的氧含量减少。该样品台的制备简单易操作,有效的减缓易氧化样品的氧化速度,且可以根据研究者实验需求更换不同尺寸的样品台。

摘要：光声光谱技术作为一种超高灵敏度的气体检测技术,声波传感器作为核心部件直接影响着系统的体积和检测极限。传统光声光谱技术使用电容式麦克风作为声波探测单元,但该器件的电学特性易受到高温环境和电磁干扰影响。在全光学光声光谱系统中,利用光学声波传感器对光声信号进行探测,避免了电子探测元件的使用,具有环境适应性强、灵敏度高等优点,且系统中全光学的设计可以极大地减小光声传感单元的体积。综述了基于干涉型光学声波传感器的全光学光声光谱气体传感技术的研究进展,并展望了其未来的发展方向。

摘要：为探究轴压下高筋筒壳结构承载潜力与构型参数分布规律,利用实验设计技术及代理模型加点优化方法,面向多种加筋构型开展了构型参数优化,并基于K-means聚类方法和斯皮尔曼相关性分析对具有高承载效率特征的结构构型参数分布规律开展了探究。结果表明,相比于低筋筒壳及蒙皮桁条筒壳结构,高筋筒壳结构的承载效率具有显著优势,对于正置正交加筋构型,提升幅度约为16.990%~54.741%;高筋筒壳结构的主要失效模式为强度主导的局部弹塑性屈曲,其承载主体为纵向筋条,蒙皮次之,而环向筋条对结构承载贡献较小,且增加纵向筋条数量对承载效率提升的作用最为显著。因此,为提升结构承载效率,高筋筒壳结构设计特征建议为“疏环筋、密纵筋”,筒壳半径与筋条高度的比值建议为55.8~133.0之间,筋条高度与蒙皮厚度的比值主要在2.3~4.0之间。相关研究可为下一代运载火箭主体结构选型及设计提供参考。

摘要：在轨道交通站域地下空间功能复合化、结构网络化发展趋势下,把握地下空间利用者的移动与空间分布对于步行系统优化和城市综合防灾具有重要意义。针对地下空间行人分布的不确定性,提出时空行为场景以描述行人与环境的序列空间关系。首先,基于决策层级理论,归纳地下步行空间行为场景为战略、战术、执行三个层级,通过三种决策层级的步行者时空路径描述步行决策过程中动态、连续的空间关系。然后,结合现有的技术手段,梳理地下行人系统步行者时空行为数据收集、处理技术,提出时空场景的构建方法。最后,以地下商业街为例,通过行为场景的仿真模拟,探索地下步行空间利用的时空分析方法。

摘要：随着超级电容器在储能领域的广泛应用,电极材料的研制越来越受到产业与科学界的关注。通过金属-有机骨架(MOFs)设计了制备超级电容器用过渡金属氢氧化物的实验,运用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜对产物的结构与形貌进行表征,并用循环伏安法进行相应的电化学分析。该实验可以让学生了解MOFs材料的基本特性以及电容器的储能原理和测试方法,掌握影响过渡金属氢氧化物电化学性能的关键因素。实验内容与所学理论知识相结合,通过实验验证所学知识内容,并锻炼学生分析问题的能力,激发创新思维。

摘要：针对有机聚合物材料对CO_(2)的吸附量和吸附选择性不能兼得的问题,由三(4-氰胺基苯基)胺和四(4-氰胺基苯基)甲烷设计合成了仲胺桥联共价三嗪聚合物NB-CTP-1和NB-CTP-2,通过FTIR、TGA、XRD、SEM、TEM和全自动物理吸附分析仪对制备的样品进行了结构和形貌表征。在1.01×10^(5) Pa、273K条件下,NB-CTP-1和NB-CTP-2的CO_(2)吸附量分别为3.04和3.23 mmol/g。依据亨利定律法和IAST法分别对两种材料在1.01×10^(5) Pa、273K条件下的吸附选择性进行计算,其中,NB-CTP-1的CO_(2)/N_(2)吸附选择性高达113 (亨利定律法)和143(IAST法),而NB-CTP-2也能达到75(亨利定律法)和89(IAST法)。此外,通过Clausius-Clapeyron方程计算得出NB-CTP-1和NB-CTP-2的极限吸附热分别为35.3和37.6 kJ/mol,表明其与CO_(2)存在较强的偶极-四极相互作用,有利于提升吸附选择性。

摘要：为了减小复杂曲面表皮对工程所带来的困难,方便建筑表皮设计与深化。文中分析了复杂曲面表皮在设计建造过程中的可能面临的问题,提出一套复杂曲面优化设计策略基于grasshopper平台设计了优化工具。以大连某足球场表皮作为研究对象,通过结合项目实践验证了优化设计方法的可实施性。

摘要：随着化石燃料的过度燃烧以及污染的持续加剧,诸如海水酸化和气候变暖等问题逐渐显现,因此人们开始日益关注大气中CO_(2)的浓度.近些年,由于碳基材料具有成本低、化学和机械稳定性良好、电导率高和有效抑制析氢反应等优点而被广泛用于CO_(2)还原反应(CO_(2)RR).杂原子(B, P和N)掺杂可以有效地改变碳基材料电子结构并提高CO_(2)RR的选择性和活性.其中,由于氮原子具有独特的优势而被作为碳基材料的掺杂元素.在无金属氮掺杂碳材料中,吡啶氮被广泛地认为是催化活性中心,而吡咯氮则被认为不具催化活性,该观点仍存在争议.本文首先通过密度泛函理论计算证明了吡咯氮的本征活性足以有效催化CO_(2)RR,但由于与相邻吡啶氮位点的相互作用,吡咯氮的活性被显著抑制.此外,进一步通过实验制备了不含吡啶氮的无金属氮掺杂碳球(NCS)作为CO_(2)RR电催化剂.NCS中的吡咯氮与CO_(2)RR的性能呈直接正相关,表明其可以成为活性中心.性能最佳的NCS可在CO_(2)RR中产生范围较宽的合成气(CO/H_(2)(0.09-12)), CO选择性最高可达71%.在最优NCS中加入少量吡啶氮显著降低了CO_(2)RR的活性,进一步验证了相邻吡啶氮位点对吡咯氮活性的抑制作用.综上,本工作揭示了各种氮物种之间的交互作用,以及吡咯氮可以作CO_(2)RR活性位点的潜力;进一步提高了我们对电催化作用机制的理解,有助于高效电催化剂的设计和合成.