摘要：为保证压电柔顺微操作器的精准性和稳定性,以压电纤维驱动的单自由度柔性微操作器为例,首先,通过在传统Prandtl-Ishlinskii(简称PI)迟滞模型上串联死区算子,建立改进PI迟滞模型并设计相应前馈控制器;其次,将系统模型分解为线性可逆分量和有界分量,并构建权重函数和增广模型设计H_(∞)反馈控制器,以保证系统的稳定性和精准性;最后,以压电纤维驱动的单自由度柔性微操作器为例,搭建实验测控系统。实验结果表明:在前馈控制下,压电柔顺微操作器的迟滞量从16.5%下降到4.4%,改进PI迟滞模型是可行的。当参考轨迹为阶跃和不同频率的正弦信号、甚至改变微操作器结构参数时,H_(∞)反馈控制均能有效跟踪给定参考信号且相对控制误差较小,验证了所设计H_(∞)反馈控制器的有效性。

摘要：在弹塑性岩体中开挖隧道,若围岩无明显的流变性,支护施作太早将承受非常大的荷载,但支护结构并非越晚施作越好。如果支护结构刚度和强度设计不足,即使预留了变形空间,隧道仍可能因支护反力不足而发生大变形破坏。为确定合理的支护刚度和支护时机,基于GZZ强度准则采用大应变分析理论,考虑隧道扩挖影响,修正高地应力软岩隧道的围岩特征曲线。修正后的特征曲线与原始曲线有共同的起点,但随着变形增大逐渐偏离原始曲线;增大开挖半径会使特征曲线更高,这意味着支护结构需要提供更大的反力。因此,在工程设计时需要根据修正后的围岩特征曲线进行支护结构设计,避免因为支护刚度不足而发生大变形破坏。其次,基于初始地应力、围岩强度等参数对修正围岩特征曲线形态的影响,提出高地应力软岩隧道围岩最佳预留变形量的设计方法。当地应力较低时,特征曲线有明显的“最低点”,该点对应的支护反力最小,为最佳支护时机;在高地应力条件下,即使变形很大,围岩特征曲线也仍然未达到最低点,这是因为形变压力占主导,松散压力远小于形变压力。因此,在高地应力条件下,采用应力释放措施是有必要的,可通过特征曲线的曲率寻找最佳预留变形量。

摘要：离子液体(ILs)由于其独特的结构可调性,作为添加剂可有效抑制氨法碳捕集中NH_(3)的逃逸并同时促进CO_(2)的吸收。揭示其吸收NH_(3)和CO_(2)的作用机理对于构建特定的功能型ILs结构具有重要意义。本文采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31'++G(d,p)基组水平下对设计的五种功能型ILs进行了结构优化、频率计算以及原子电荷分析,获得了优化后的结构参数、振动频率以及原子电荷等数据。在此基础上对ILs吸收CO_(2)和NH_(3)进行了相互作用分析。计算结果表明:[HEBim][His]的稳定性最好,经过BSSE校正后的相互作用能为-415.73 kJ·mol^(-1)。通过静电势和电荷分析找到了设计的ILs与气体作用的最佳位点:NH_(3)主要与ILs阳离子的羟基形成O—H…N型氢键,其中,[HEBim][His]吸收NH_(3)的能力最强,形成的氢键结合能为38.52 kJ·mol^(-1),具有较强的氢键作用;CO_(2)主要与阴离子中的氨基形成C—N…C型氢键,[HEBim][Ala]吸收CO_(2)的能力最强,形成的氢键结合能为10.15 kJ·mol^(-1),具有较弱的氢键作用。当ILs同时与NH_(3)和CO_(2)相互作用时,其吸收能力均有不同程度的下降,[HEBim][His]与[HEBim][Ala]的综合吸收效果最佳。

摘要：为研究钢-竹组合工字形轴心受压构件性能,设计制作了18根工字形柱试件,以含钢率与长细比为基本参数,对其进行了轴压试验,观测了试件的破坏形态和变形特征,分析了各参数对试件轴压性能的影响规律,得到了组合柱在轴压荷载作用下的荷载-位移关系,基于钢材与竹材本构关系使用纤维模型法推演了荷载-位移全过程曲线。通过分析组合柱的屈服条件推导了组合柱屈服荷载计算式,基于叠加原理和极限平衡理论提出了承载力计算方法,并将承载力计算值与试验值进行了对比分析。结果表明:钢-竹组合工字形柱整体性高,具有良好的承载能力和变形能力;试件的破坏形态主要表现为竹板竖向劈裂、胶合面脱胶及薄壁型钢局部屈曲;轴心受压承载力随含钢率的增大而显著提高,随长细比的增大而降低;由纤维模型法绘制的荷载-位移计算曲线与试验曲线表现出较高的吻合度,可用于分析钢-竹组合柱轴压荷载作用下变形发展趋势;屈服荷载与极限荷载计算值与试验值平均相对误差均小于10%,说明建立的计算模型具有较高的精度,适用于预测钢-竹组合工字形柱承载力。

摘要：模式转换器是实现模分复用技术(MDM)的关键部件。基于伴随法对器件边缘进行智能优化,从而在绝缘体上硅(SOI)平台上设计了高性能TE0-TE1模式转换器。经仿真验证,在中心波长1550 nm处,模式转换效率达99.6%,消光比达31.2 dB,而损耗仅为0.01 dB。在1500~1600 nm带宽范围内,TE0-TE1的转换效率保持在96.6%以上,消光比保持在15.7 dB以上,而损耗保持在0.14 dB以下。当器件尺寸变化在±20 nm以内时,器件在1550 nm处的转换效率保持在97.2%以上,消光比保持在16.5 dB以上,插入损耗维持在0.12 dB以下。在片上设计了TE1模式的测试装置,并利用商业流片对转换器进行制备。实验结果表明,在60 nm的带宽范围内,TE0-TE1转换器的转换效率保持在90%以上,插入损耗维持在0.4 dB以下。因此,所提出的转换器具有高转换效率、宽带宽、低插入损耗和高制作容差等特点,为高性能片上模式转换器的高效设计提供了新思路。

摘要：旋转轴的几何误差直接影响五轴机床的加工精度,但由于其误差项多且高度耦合,因此辨识难度较大。提出了一种工件切削在机测量方法,用于辨识五轴机床旋转轴6项与位置相关的几何误差。设计并加工一种错位塔形工件,它由三层错位叠加的矩形块组成。在工件不同层级的底面与侧面布置测点并进行在机测量,基于空间误差模型推导出每项误差的辨识原理与解析解,并采用蒙特卡洛模拟进行不确定性分析。最后,通过与球杆仪误差辨识方法进行对比验证,线性误差EXC,EYC与EZC的辨识结果偏差最大为2.7,-1.7与-1.3μm;角度误差EAC,EBC与ECC的辨识结果偏差最大为1.3″,-0.6″与-2.1″,两者辨识平均吻合度达95.4%。本方法通过工件切削与在机测量,每项误差的辨识原理与解析解形式简单,可辨识实际工况下的旋转轴6项位置相关的几何误差。

摘要：从SiO_(2)载体孔道修饰的角度出发,向多级孔道中同时引入聚苯乙烯(PS)和聚倍半硅氧烷(POSS),形成功能化复合载体,并用于负载TiCl4,制备SiO_(2)/PS/POSS/TiCl4负载型催化剂。采用热重分析、N2等温吸附脱附、扫描电镜、漫反射红外光谱等手段对修饰前后催化剂的结构进行表征,发现利用苯乙烯的原位聚合能够向SiO_(2)多级孔道,尤其是微孔中引入PS,孔道内PS链段的溶胀行为导致聚合时乙烯传质阻力增大,聚合活性降低。向SiO_(2)多级孔道中引入POSS,由于POSS分子的空间位阻,其只能进入SiO_(2)大孔中,初生态聚乙烯分子链缠结程度降低有限。而将PS与POSS共同引入催化剂各级孔道中,PS与POSS能够产生良性协同作用,能够以高活性制备低缠结的超高分子量聚乙烯,显著提升了产品的抗冲击强度。最后通过降低孔道内TiCl_(4)的负载量,进一步稀释催化剂活性中心,实现聚乙烯活性链解缠结的过程强化。当钛含量降至2.65%时,聚合活性、抗冲击强度和链缠结程度均达到最佳。

摘要：为解决聚晶金刚石(PCD)刀具在铝合金材料切削过程中的切屑缠绕问题,在PCD刀具的前刀面上设计了断屑槽。通过对切屑受力过程和断屑槽断屑机理的分析、切削几何关系的推导和有限元切削仿真实验,提取了5个PCD刀具断屑槽参数,即棱带宽度、倾角、反屑角、槽宽和反屑面转角。建立了PCD刀具断屑槽棱带宽度和反屑角的计算公式;改进了槽宽的计算公式;确定了倾角和反屑面转角的取值范围。结合5个断屑槽参数的求解过程,提出了PCD刀具断屑槽尺寸参数的设计方法。应用激光在PCD刀具前刀面加工出断屑槽,通过铝合金材料的切削实验对所设计的PCD刀具断屑槽的断屑效果进行验证,实验结果表明,所设计的PCD刀具断屑槽能够扩大刀具断屑的切削用量范围,具有良好的断屑效果。

摘要：针对三维模型的兴趣点提取问题,提出一种基于交替优化的全监督检测算法.第1步,利用多种特征描述符对人工标注好的三维模型进行特征提取,得到每个顶点的特征向量,将其作为神经网络的输入;第2步,使用双调和距离场为模型表面顶点赋予概率标签,并将顶点标签值作为神经网络的输出;第3步,通过神经网络学习输入特征与输出标签之间的复杂映射关系;第4步,将训练后的神经网络对训练集进行预测,并把兴趣点提取结果与人工标签进行对比,根据对比差异进一步优化顶点标签值,然后将顶点标签值作为输出、顶点特征向量作为输入,继续优化神经网络.将第3步和第4步重复多次进行交替优化,最终得到一个较优的神经网络模型.在公开数据集SHREC 2011上的实验结果表明,由于采用了交替优化的策略,所提算法在三维模型表面兴趣点提取的关键评价指标FNE和FPE上均优于传统算法,准确率实现了平均11个百分点以上的提升.

摘要：为研究钢板/聚异氰氨酸酯噁唑烷(polyisocyanate oxazodone,POZD)聚合物高分子材料复合结构在近距空爆载荷下的抗爆性能,开展了近距空爆试验,通过观察试验模型的损伤以及相关数据统计,分析了钢板/POZD复合结构的变形失效模式。采用LS-DYNA软件进行数值模拟,通过与试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的准确性,并进一步分析了钢板/POZD复合结构跨中位移变化和能量吸收特性。结果表明:在相同钢板厚度下,钢板/POZD复合结构较单一钢板具有更优越的抗爆性能,钢板呈现出3种不同的变形失效模式;在钢板/POZD复合结构中,当钢板和POZD均未出现破口时,钢板的塑性应变能占总能量吸收的大部分;钢板/POZD复合结构中心点最大位移逐渐增大,且变形速度先升高后降低。研究结果可为工程中钢板/POZD复合结构的抗爆防护设计提供参考。