摘要：为实现绿色市政，节能减排，助力国家“碳达峰、碳中和”战略目标，提出了一种将潮汐能与真空预压相结合的软土地基处理技术，该技术可充分利用潮汐水位差对预压场地进行低频循环加载，联合真空预压使软土地基排水固结的同时受到循环压应力作用，加快土颗粒之间孔隙水压力消散速率，促使排水板之间的土体发生水平蠕变，使土体更加密实，提高地基承载力及稳定性的同时减小回弹变形。通过模型试验，该技术能够提高地基承载力，消除大部分地基回弹变形，缩短施工周期，节约投资。结合潮汐特点，拟采用连通器原理将潮汐能应用于滨海地区软土地基处理中，并提出了研究成果转化方案。

摘要：为进一步优化吸力式基础结构,减小“土塞”效应,提高吸力式基础的可贯性与承载力,文中提出了低裙摩擦型吸力式基础模型。通过室内模型试验对比研究了不同吸力式基础模型的负压(P)-沉贯量(y)曲线。给出沉贯力、沉贯阻力与沉贯量之间的关系,结合试验数据分析了不同桩型之间的差异,对比得出各类桩型的可贯性及沉贯量。结果表明,低裙摩擦型吸力式基础可贯性良好,能有效减小“土塞”效应,提高桩体承载力。

摘要：铌酸锂(LN)单晶薄膜具有较高的机电耦合系数(k_(eff)^(2)>30%),其水平剪切(SH)声学模式常被应用于开发具有大机电耦合系数的薄膜声学谐振器和超宽带滤波器。但LN的频率温度系数较大(TCF>-50×10^(-6)/℃),这不仅会降低滤波器的可用有效带宽,同时也会限制器件的功率处理能力。采用3D周期有限元模型对基于X切LN/SiO2/Si结构SH声表面波(SH-SAW)谐振器进行了优化研究。研究结果表明,当SH-SAW传播角ψ=-10°~-20°、LN和SiO2膜厚分别为hLN=0.1λ和hSiO_(2)=0.2λ(λ为叉指换能器周期)、铝电极金属化率η=0.4、电极相对厚度hAl/λ=5%~10%时,SH-SAW谐振器的k_(eff)^(2)约为30%,且其TCF<-20×10^(-6)/℃,有望用于开发新一代的低温漂、超宽带5G SAW滤波器。

摘要：为了实现电-气综合能源系统更为协调精确的状态估计,参考电网状态估计方法,基于最大指数绝对值(Maximum Exponential Absolute Value,MEAV)状态估计建立了电力-燃气网络的稳态模型。采用牛顿法作为基本算法,对系统进行能流计算以及MEAV等价模型的求解。最后,通过30个电网节点和22个燃气节点的耦合系统的仿真实验,验证了所提出的方法在获得电-气互联网络准确运行信息和抑制不良数据方面的能力。

摘要：载药微针可以实现一次性快速药物递送,无需二次药物涂敷与输送过程,但其不佳的载药量与刺入率造成了给药效率差的问题。研发了一种基于数字光处理(DLP)3D打印技术的高给药效率微针(HDMN)制备工艺。通过在载药微针上构建锯齿状针体结构与阶梯状载药结构来提高载药微针的刺入率与载药量,进而提高给药效率。实验结果表明使用环氧丙烯酸酯(EA)打印微针时,当曝光时间为700 ms、打印层厚为30μm时,打印出的微针实际尺寸与理论尺寸平均误差最小为9.2%。利用旋涂法在微针表面交联聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)以改善微针生物相容性。显微镜观察发现,当交联层数为1层时,PEGDA均匀地覆盖在微针表面。石蜡膜穿刺实验结果表明,HDMN穿透了2层石蜡膜,而相同实验条件下的传统载药微针仅穿透了1层。药物释放实验结果表明,HDMN相对于传统载药微针在猪皮内留下的模拟药物浓度提升了61%。该研究为后续通过改善微针结构来优化微针性能研究提供了有益借鉴。

摘要：基于离散菲涅耳变换的正交线性调频信号复用技术(OCDM)具有一定的抗多径能力,近年来成为极具潜力的水声多载波通信方法.然而,由于水声信道严重的多径扩展和多普勒扩展,降低了OCDM水声通信系统可靠性,限制了OCDM应用于水声通信系统的可行性.为了增强OCDM水声通信系统的抗多径和抗多普勒能力,可以通过改变载波的时频特性以提高OCDM适应信道环境能力,而改变载波的时频特性可以通过信号分析领域的字典设计来实现.通过把OCDM系统中的菲涅耳变换矩阵等效为信号分析领域中的字典矩阵,将字典设计引入到多载波调制矩阵设计,以改变载波的时频特性,提出了基于字典设计的正交线性调频信号复用(Dic-OCDM)水声通信系统.利用字典设计中的线性变换方法,通过合理设计字典原子,对间隔更大的线性调频原子重新排列,并保持矩阵维度不变,既能保留OCDM系统中线性调频信号抗多径能力,又能在增大Dic-OCDM系统子载波间隔的同时保证调制符号长度不变,进而能够有效抵抗水声信道多径扩展和多普勒扩展.仿真实验验证了Dic-OCDM系统抗多径扩展和多普勒扩展能力,尤其在循环前缀不足和多普勒扩展严重情况下,Dic-OCDM系统误码率性能均优于正交频分复用(OFDM)系统和OCDM系统,同时在欠载条件下,Dic-OCDM性能进一步提高.湖试实验测试了3个系统的误码率性能,进一步验证了Dic-OCDM系统的有效性.

摘要：目前,中国机场水泥混凝土道面设计中并未单独计算温度应力。参考传热学研究成果在道路工程和场道工程中的应用,采用华北地区某机场实例及其气象数据,建立有限元模型模拟道面结构温度场,并计算分析该机场道面板温度场和温度应力情况。结果表明,温度荷载造成的板底应力曲线与气温、辐射曲线之间存在较大的相位差,板底最大拉应力出现在19—20时。将随时间变化的温度应力与随横向位置变化的飞机轮载应力叠加,并将轮载作用次数按横向、月度、时刻分布,计算机场道面板的累计损伤和剩余寿命。结果表明,采用该方法预测的机场跑道剩余寿命与钻芯取样检测、FAARFIELD软件预测结果,以及跑道实际继续运营时长较为接近。可通过所提方法计算厚度较大的机场道面板的温度应力,对既有机场水泥混凝土道面结构的剩余寿命进行预测评估,并为大尺寸机场水泥混凝土道面板的研究和设计提供参考。

摘要：传统的下肢骨折治疗方案普遍存在复位精度差、易造成二次创伤与并发症、延迟愈合等局限性.随着现代医学和机器人学的交叉融合,基于六自由度并联机构的微创骨折复位与固定技术得到广泛关注和应用.现有六支链并联骨折外固定支架普遍存在术前CT扫描易造成伪影、影响骨折复位轨迹规划的不足.针对上述问题,本文设计了一种三支链六自由度并联外固定支架3-SPRP.由于此支架用于人体下肢骨折的复位与固定,为了满足外固定支架的轻质量高刚度需求,本文开展了将支架质量与刚度均视为优化目标的多目标优化设计.首先,采用闭环矢量法建立3-SPRP并联外固定支架的位置逆解模型,基于瞬时旋量建立运动/力映射模型;其次,采用半解析建模法建立3-SPRP并联外固定支架的静刚度模型,对比理论刚度模型与有限元仿真模型在6个典型位姿下的各向线刚度,验证支架刚度模型的准确性;最后,以瞬时变形能为刚度指标,将3-SPRP并联外固定支架的刚度与质量均视为优化目标,开展多目标优化计算,定义最小距离法确定支架刚度与质量的最佳匹配关系.优化后整机质量约为0.889 kg,相较于优化前仅增加24 g,而各向线/角刚度值普遍提升50%左右,表明3-SPRP并联外固定支架的刚度优化设计的有效性.上述工作将为后续三支链六自由度并联骨折外固定支架的物理样机制造与实验研究提供理论基础.

摘要：机器人机构逆运动学分析是开展其性能建模和优化设计的基础.然而,现有并联机构运动学逆解方法主要是针对给定位姿下驱动关节运动变量的求解,而对于非驱动关节运动变量则需基于机构的几何特性,通过反复迭代消元计算获得,因而难以形成代数化求解流程和数字化分析软件.针对上述问题,提出一种基于有限旋量的并联机构全关节位置逆解求解方法并开展其数字化软件研发.首先,提出并联机构全关节位置解求解流程,构造并联机构末端及其支链的初始位姿,利用有限旋量建立运动方程,并通过数值方法对运动方程进行求解.以一类两转动并联机构4RSR-SS为例,计算各支链的全关节位置解,并与仿真结果对比验证解的准确性.然后,在此基础上,建立全关节位置解的数字化算法,基于B/S架构开展并联机构运动学分析软件开发,构建运动学逆解、轨迹仿真和工作空间等功能模块,通过对3-PRS并联机构的全关节逆运动学分析验证软件的有效性.最后,从冗余参数、方程数目等方面与现有方法进行比较.提出的全关节逆运动学分析方法的优点在于:可构建简洁的运动方程并同时求解给定目标位姿下的所有关节变量,避免冗余参数和计算;涉及的所有步骤均可利用代数运算求解,有利于实现并联机器人机构逆运动学分析的数字化.

摘要：高压辊磨机自研制开发以来,设计制造方案不断优化,其机架的设计制造主要有装配式框架结构及铰接式结构有两种方向。在某水泥厂框架式结构机架上梁的断裂原因分析过程中,通过了解现场工况,使用有限元分析软件,分析了螺柱预紧力在357kN、257kN、157kN、57kN、47kN等不同约束下的模型应力及变形量的变化规律,得出螺柱松动是导致机架上梁损坏的根本原因,同时验证了机架结构设计方案的合理性。根据分析结论及机架制造工艺,提出了上梁的修复方案,经过实际运行验证,使用效果良好,为同类设备的维保提供了参考。