摘要：产品族的平台化设计可以提高零部件的通用率,降低生产成本。但是目前关于平台化的研究主要集中在参数化设计层面,缺少直接对产品拓扑结构进行平台化设计的方法。为此,本文面向车身结构的平台化设计需求提出了一种适用于多对象拓扑结构的并行设计方法。首先将改进图分解算法与多目标遗传算法结合得到单个车型拓扑结构划分的最优设计方案;其次基于车身拓扑结构模块化设计流程提出了一种面向多对象优化的多种群多染色体遗传算法(multi-population and multi-chromosome genetic algorithm,MPMCGA),该算法能够保证各对象的设计目标损失在允许范围内的同时,提升平台模块的共享潜力。最后通过对3款概念车身的底板结构进行平台化设计,验证了多对象离散拓扑优化方法的有效性。

摘要：概念设计作为汽车设计流程的重要阶段,需要快速地进行方案设计和方案评估。目前一般采用参数化设计和CAE相结合的方法,实现基于分析的车身结构概念设计。随着机器学习和深度学习算法的发展和成熟,智能设计方法将成为车身结构设计主要创新技术。本文使用数据驱动和优化设计相结合的方法,自主研发了车身结构智能设计软件工具(S-iVCD)。首先,基于残差网络和热力图回归算法提取车身结构特征点,实现车身结构概念模型的自动化建模。其次,基于高斯过程采样收集车身结构数据集,采用全连接神经网络模型构建了车身结构网络模型,通过将车身各部件参数输入训练好的网络模型,实时得到车身整体性能的结果。最后,将数据驱动计算与移动渐近线算法结合,快速实现考虑质量、弯曲刚度和扭转刚度的车身结构多目标优化设计。通过与有限元实例对比,计算结果的误差在允许范围内,优化计算时间大为缩短,轻量化率达到了7.4%。由此表明基于数据驱动的车身结构优化设计方法对于汽车概念设计阶段提高效率是有效的。

摘要：目的充分研究微织构几何轮廓对浮环气膜密封润滑特性的影响,调节微尺度流动,提高密封综合性能,为气膜浮环密封的优化设计提供理论基础。方法基于气膜润滑理论,建立表面织构化浮环密封的润滑模型,以圆形、正方形、椭圆形、三角形4种轮廓微织构孔为研究对象,采用有限差分法对流体动压控制方程进行数值求解,获得密封间隙内气膜压力分布,通过试验验证理论模型的正确性和有效性,并考察不同几何轮廓的微织构孔对浮环密封性能的影响规律。结果微织构孔均可产生显著的流体动压效应,具有三角形轮廓特征的微织构孔在综合密封性能上表现出最佳效果,其次是椭圆形、正方形,最后是圆形。在相同工况条件下,不同几何轮廓的微织构孔对密封性能参数的影响具有相似的规律。其中,转速、压力和偏心率的增大均可提高气膜浮升力;随着压力和偏心率的增加,泄漏率迅速升高,随着转速的升高而缓慢下降;气体摩擦力随着转速、压力和偏心率的升高而升高。结论在轴套表面合理设计微纹理,并对不同几何轮廓微孔所适应的工况参数进行了研究,明确了不同工况下织构类型的选择和优化。研究结果可为浮环气膜密封的轴套加工制造提供理论依据,具有实际应用价值。

摘要：针对粘滑运动的周期性循环应力易导致柔顺机构疲劳问题,设计低应力、高分辨率和无耦合的二自由度宏行程定位平台。采用双圆弧仿生柔性铰链设计柔顺驱动单元,减小应力并提高结构刚度。然后,结合压电粘滑驱动与正交导向机构,实现平台的高分辨率、大行程二维并联解耦运动。之后,采用有限元法和伪刚体模型对定位平台进行静力学与动力学分析,并通过Ansys Workbench软件对平台应力、频率和单步位移等进行仿真。最后,搭建实验平台并进行性能测试。实验结果表明:平台最大速度为9.03 mm/s,x和y向位移耦合率为0.89%和0.92%,分辨率为10 nm和11 nm,最大水平与垂直承载能力分别为1.4 N和40 N。实验结果验证了结构设计及理论模型的有效性。

摘要：针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求,采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大,并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉滚柱导轨则连接移动台与驱动机构,并通过预紧螺钉调整接触摩擦力,进而获得良好的粘滑运动特性。采用有限元法建立定位平台的静力学模型,并对位移放大倍数、应力和固有频率进行仿真分析。最后,搭建实验测试系统验证定位平台的输出性能。实验结果表明:在扫描驱动模式下,驱动电压为150 V时,平台x和y向的输出位移分别为63.84μm和62.61μm,耦合比为0.52%和0.59%,分辨率为6.5 nm和7.2 nm;在步进驱动模式下,驱动电压为120 V时,平台在x和y向的单步位移分别为47.31μm和47.20μm,耦合比为0.69%和0.73%,x正向、x反向、y正向和y反向的运动分辨率分别为0.49,0.47,0.47和0.42μm,最大垂直负载为50 N,设计的压电粘滑定位平台满足所需性能要求。

摘要：为提高海洋混凝土结构的耐久性和使用性,基于牺牲阳极的阴极保护技术,对腐蚀防护与结构一体化的铝合金板-钢筋混凝土组合构件的界面黏结性能进行试验研究,建立海水环境与腐蚀电流耦合作用下界面黏结强度的计算方法。通过设计15组45个铝合金板与混凝土界面剪切试件,分别进行室内养护和耦合环境(海水环境与腐蚀电流)加速锈蚀,并进行单剪试验,研究黏结长度(60、80 mm和100 mm)、黏结宽度(60、80 mm和100 mm)、铝合金板表面刻槽深度(1.5 mm和2.5 mm)以及锈蚀时间(30、60 d和90 d)等参数对界面破坏形式、极限荷载及应变分布的影响。结果表明:室内环境养护下,试件的破坏形式为黏结层-混凝土之间的界面剥离,而耦合环境下试件的破坏形式转变为铝合金板与黏结层之间的界面剥离,且当锈蚀龄期达到90 d时,剥离的混凝土面积明显减少,故海水和腐蚀电流的耦合作用会降低铝合金板与黏结层界面的黏结性能;增大黏结长度、宽度以及表面刻槽深度,可提高室内环境下试件界面的极限破坏荷载,也能缓解耦合环境对试件界面黏结性能的不利影响;但黏结长度或宽度超过80 mm后,其缓解作用减弱。利用试验测试获得的极限荷载,拟合获得环境影响系数、槽深系数以及与试件黏结尺寸相关的系数,修正了Niedermeier黏结强度模型,可用于预测海水与腐蚀电流的耦合作用下铝合金板与混凝土界面的黏结强度。

摘要：基于SiC串联器件的双有源桥变换器因具有开关损耗小、功率密度高、能量控制简单等优势,有望成为中压变换场景中实现高频隔离的优选方案。为保证SiC串联器件的可靠均压,各器件上并联大容值缓冲电容,然而该设计使变换器在传输功率较低时难以实现零电压开通,严重影响变换器的整体效率和串联器件的可靠运行。该文通过构建SiC串联器件型中压双有源桥变换器多模态运行模型并深入分析其运行特性,提出一种基于等效励磁电感的无源软开关技术。所提技术可通过优化外接传输电感位置的方式实现中压侧等效励磁电感参数调节,从而在无额外控制前提下实现SiC串联器件的软开关范围扩展。最后,设计了4 kV/1 kV实验样机,实现了100 kW下运行。实验结果显示,所提出的软开关技术能显著地扩展变换器中SiC串联器件的软开关范围,在保证SiC串联器件均压稳定性的同时能够大幅降低变换器在轻载运行时的功耗。

摘要：为探究酿酒酵母PY01高密度培养过程中响应氧化胁迫的机制,对酿酒酵母PY01氧化处理(6 mmol/L H_(2)O_(2))2 h后进行转录组学分析。结果表明:共鉴定出393个差异表达基因(DEGs);基于GO注释与KEGG富集分析,已鉴定的DEGs参与了代谢(如氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等)、遗传信息和细胞过程(过氧化物酶体)等通路。在氧化胁迫下,酵母菌通过增强一些抗氧化酶,如SOD2、SRX1等来清除ROS;酵母菌还通过增强糖酵解和TCA循环产生更多的能量,以适应氧化胁迫、修复损伤的蛋白质以及DNA或维持金属离子的转运。与此同时,还上调了与一般应激反应相关的分子伴侣和蛋白水解酶。这表明酿酒酵母PY01响应氧化胁迫的过程,是一个复杂的综合调控网络。酿酒酵母PY01应对氧化应激机制的发现,为设计酵母菌高效培养的控制策略,提高菌株的抗逆性和促进现代果酒等发酵工业及其它生物制品生产中利用活性酵母菌奠定了理论基础。

摘要：船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO_(2)填充PTFE/PI-PAI的涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金和CuPb22Sn2.5铜合金基体表面制备三种不同厚度涂层,研究涂层在不同润滑介质下的摩擦学性能。结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层硬度、润滑介质及基体支撑作用影响,涂层的硬度及弹性模量随厚度的增加呈现递减的趋势。涂层越厚,基体的支持作用越小。在油润滑工况下,铜合金基体上涂层摩擦因数及磨损率均小于铝合金,润滑油是涂层摩擦性能最主要影响因素。在海水工况下,涂层主要表现为磨粒磨损,并出现明显的犁沟现象。铜合金基体上涂层的摩擦因数高于铝合金,海水腐蚀和高频往复摩擦带来的冲刷作用是摩擦性能主要影响因素。在干摩擦工况下,涂层以黏着磨损为主。涂层的硬度受到基体支撑的影响,高频往复运动中硬质对磨球与硬质基体夹击软质涂层和接触压力是摩擦性能主要影响因素。通过涂层与合金摩擦因数对比,可知30μm涂层能够大幅度地降低轴瓦材料的摩擦因数,有利于提高船舶发动机轴瓦在极端工况的摩擦学性能。阐明了基体对不同厚度自润滑涂层的支撑机理,分析了涂层在极端工况下受到轰击后的摩擦学性能,确定了船舶发动机轴瓦涂层的最佳设计厚度。

摘要：自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向异性增强机理至关重要,并寻求从根源上的提升、低成本和高效的方法,以制定开发高性能产品的指导原则.本文综述了一系列研究工作,旨在确定Co离子在晶格中的取代位置,这是增强磁各向异性的关键.这些研究为进一步提高永磁铁氧体的磁性能提供了重要的材料设计参考.