摘要：针对湿陷性黄土存在的现场取土成本高、扰动大等问题,结合黄土的湿陷特性与电学特性,提出了基于电阻率的黄土湿陷系数评价方法。通过开展室内湿陷试验,系统研究了含水量、密度和上覆荷载对黄土压缩量和湿陷系数的影响规律,阐明了黄土湿陷系数、电阻率与物理特性指标之间的关系。试验结果表明,黄土的湿陷系数随含水量和密度的增大呈幂函数形式减小,随压力的增加先增大后减小。采用室内电阻率测试验证了Keller电阻率模型对湿陷性黄土同样具有适用性,且电阻率与含水量、密度呈幂函数关系。通过消去含水量参数,可直接建立黄土湿陷系数与电阻率的关系,实现了基于电学指标的黄土湿陷系数现场评价方法。

摘要：针对目前焊接监控系统与焊枪分离引起的结构冗余与干涉,以及取像偏离熔池中心等问题,设计了一种带有视觉功能的同轴一体化焊枪,摄像机与钨极同轴,同时安装在焊枪的内部,可以同步监测焊缝的质量.设计了钨极调节系统,并将冷却和保护系统设计为一个整体,从而使钨极的调节、焊枪的冷却降温以及气体的保护效果更好,优化了焊枪的结构,提高了焊枪的可达性及可操作性.实验表明,本焊枪结构可获得以钨极为中心的熔池图像,可以清晰地定位钨极和焊丝位置,对比传统的视觉结构,该一体化焊枪机构在焊缝跟踪、过程监控等应用上有明显的优势.

摘要：基于对人体行走的能耗分析,设计了一种新型有源无动力踝关节外骨骼。首先,基于耦合摆模型建立人体行走摆动相动力学方程并采用打靶法求解。根据动量守恒原理分别计算摆动腿膝关节锁定、脚跟着地以及关节摩擦引起的能耗率。计算结果表明,脚跟着地引起的能耗率远大于膝关节锁定和关节摩擦引起的能耗率。然后,基于该能耗分析结果设计了一种足底弹性储能机构将脚跟着地时的能耗存储起来,在跖屈蹬地阶段释放助力。通过前脚掌压力信号控制电磁铁驱动的离合机构,实现对助力弹簧夹紧与释放的状态切换。样机实验结果表明:足底储能机构可以提高外骨骼的输出力矩和功率,提升助行能力;外骨骼的最大输出力矩为19N·m;穿戴该外骨骼行走时小腿三头肌激活度相较于不穿戴时最大下降约8.6%。踝关节角度测量结果表明,在摆动相期间外骨骼很少干扰穿戴者踝关节的正常活动。

摘要：为克服乘波体方法设计Bump型面灵活性不足的问题,发展出一套可适用于三维非结构网格的渗透边界反问题设计方法。融合渗透边界和运动边界的处理方法,应用扩展的流线追踪技术将渗透边界的反问题设计技术扩展到三维非结构网格。在激波面上将渗透速度与激波切向速度组合成"虚拟渗透速度",通过追踪该速度获得修正后的激波面形状。在24325的网格量下得到最终的Bump型面及其激波形状只需3min左右,与正圆锥流场截取的Bump型面相比误差为1.5%左右。通过数值计算表明渗透边界的反问题方法设计的Bump型面可以有效地排除前体低能流。从而为Bump型面的设计提供了一个新的方法。

摘要：为解决自由曲面眼镜片设计加工的难题,进行了渐进多焦点镜片的设计和加工。提出了渐进多焦点曲面的参数化设计方法,通过控制曲面曲率来控制曲面的面型,避免了复杂的数学计算。在对曲面光焦度和像散分布进行计算的基础上对曲面进行评价。提出了离散曲面的刀触点生成方法,将慢刀伺服车削技术用于该渐进多焦点曲面的加工。实验结果证明了设计方法的正确性和加工方法的可行性。

摘要：涡轮基组合循环发动机因其性能优越性,已引起世界各研究机构的广泛关注。为了模拟TBCC的试验条件,提供符合核心机条件的高温燃气是必要手段。本文设计了一个结构简单易于控制的TBCC核心射流试验模拟模型,并对此模型进行了实验研究。结果表明,所设计模型点火工作可靠,燃烧效率高,可以产生0.236～0.342kg/s的750～1050K的高温燃气,模型出口马赫数、温度和氧气的体积分数分布均匀,可以满足TBCC超级燃烧室试验进口条件要求。

摘要：针对混合型磁悬浮轴承功耗低、结构紧凑的特点,提出了一种永磁体位于转子上的混合型轴向磁悬浮轴承。首先给出了该磁悬浮轴承的三维结构及其工作原理。在此基础上,提出了一种基于气隙磁通计算的参数设计方法。其中根据最大承载力所需的总磁通量,得到磁路中各关键截面处的磁通密度,以软磁材料内部磁场磁通密度不饱和为约束条件,以体积最小为优化目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该混合型轴向磁悬浮轴承各部分的结构参数。文中还利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性。

摘要：发展了一个可以在给定激波形状的条件下得到相应型面的逆特征线法,解决了前人方法求解鲁棒性和精度差的问题.对于一个非均匀超声速来流下给定形状的激波,该方法可求解出能生成该激波的气动型面及依赖域流场.数值校验表明:在马赫数为5的来流条件下逆特征线法按给定的圆锥激波计算的圆锥形状(锥顶角)相对误差小于0.5‰;通过两级轴对称激波的流场校验计算,可精准地求解出对应于此流场的两级外压缩圆锥.应用该方法设计了3个气动问题的造型:具有两级激波的Bump型面、马赫数为4的乘波前体以及乘波前体与进气道一体化造型.流场CFD计算结果显示这些造型设计效果良好,说明该逆特征线法可为这些问题的提供了一种途径.

摘要：基于人体行走摆动相期间摆动腿相关肌肉群几乎静息的现象,本文提出一个耦合摆模型并建立人体行走摆动相和双支撑相数学模型.采用打靶法求解摆动相期间支撑腿踝关节、摆动腿髋关节和膝关节角度变化.基于动量守恒计算摆动腿膝关节锁定和脚跟着地时,各关节角速度的变化,得出能量损耗率.分析各关节存在摩擦力矩时对摆动腿膝关节锁定和脚跟着地能耗率的影响.在髋关节与踝关节分别引入弹性储能元件,分析其对行走步态与能耗的影响.研究结果表明,基于数学模型计算出的各关节角度随时间的变化与正常行走时的实测数据非常接近;行走过程中主要的机械能损耗源于脚跟着地撞击,其能耗远大于膝关节锁定和摩擦力矩引起的能耗;在髋关节处添加弹性储能元件会缩短摆动腿摆动相时间,使步速加快,但导致脚跟着地时的能耗上升;在支撑腿踝关节处添加弹性储能元件可以降低摆动腿脚跟着地的能耗,并不会影响步速.本文的研究结果可为下肢助力外骨骼和足部假肢的设计与研究提供参考依据.

摘要：针对电网环境中含有间谐波的复杂情况,以三电平并联有源电力小滤波器(SAPF)为研究对象,建立三电平SAPF数学模型。采用CPT原理检测间谐波环境下电网基波分量,从而准确测量电网谐波含量。将间谐波、APF参数波动和死区效应等考虑为控制器非周期干扰,利用等价输入干扰原理对传统重复控制器加以改进,提高控制系统控制性能,消除非周期干扰对控制器的影响。在Matlab和三电平试验平台上,建立SAPF控制系统,仿真及实验验证所设计系统可以准确检测间谐波环境下电网谐波含量,并对电网谐波、间谐波进行补偿。