摘要：研究基于性能的抗震设计方法在超限高层建筑中的应用,以无锡苏宁广场北楼为例,采用性能化设计方法使结构抗震设计从宏观定性的目标转化为具体的多重目标,从而提高设计的可靠性。首先建立超限高层建筑结构在不同水准地震作用下的抗震性能水准和性能目标,利用弹塑性分析及评估软件PERFORM-3D建立结构的基准有限元模型,计算结构在小震和中震作用下的弹性响应,并进行结构静力弹塑性分析和大震作用下的弹塑性时程响应分析,然后利用各水准地震作用下的响应判定结构的性能水准,从而确定结构是否达到预期的性能目标。计算结果表明:无锡苏宁广场北楼能够满足我国现行抗震规范提出的各项抗震设防要求和各项既定的抗震性能目标,对其采用基于性能的设计是对超限高层设计方法的有益探索。

摘要：Cu^2+是人体正常代谢所必需的微量元素之一,但是过量的Cu^2+会造成代谢紊乱,进而诱发各种疾病。长期以来,铜材料的过度使用和后处理不当导致生活环境中的Cu^2+浓度超标,成为重金属污染物之一,因此生活环境中Cu^2+含量的检测成为人们关注的热点。基于荧光探针的荧光光谱法由于选择性好、灵敏度高等优点被广泛应用于离子检测领域。利用荧光探针分子与待检测离子可发生选择性的弱相互作用,研究者们探索并设计了诸多可用于Cu^2+检测的荧光探针。然而普通的荧光探针由于灵敏度较差或选择性不理想等问题缺乏实际应用价值。设计并合成了一种新的化学型荧光探针分子9,10-二(3’-羟基-4’-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽(b-HTPA)。该探针分子通过与Cu 2+的络合作用,改变自身的电子排布结构,使得其荧光性能发生显著变化,由此对Cu 2+产生灵敏的响应。通过上、下转换荧光光谱来研究b-HTPA对Cu 2+检测的各项性能,并结合拟合计算得出最终结果。选择性研究结果表明,相比其他13种金属阳离子,Cu^2+对b-HTPA荧光猝灭效果最为显著,空白探针分子荧光与加入Cu^2+后的荧光强度比可达150∶1。灵敏性研究结果表明,b-HTPA对Cu^2+的最低检测限为2.78×10^-7 mol·L^-1,远低于中国卫生部《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006),表现出良好的荧光响应灵敏性和理想的最低检测限。响应时间测试结果表明,b-HTPA与Cu^2+在0~2 min时间范围内反应速率最大,并在约10 min后反应完全,说明b-HTPA在对Cu^2+检测中可以短时间产生响应,降低实际应用中的检测时间和周期。还使用八乙基卟啉钯(PdOEP)作为光敏剂,以b-HTPA为湮灭剂,利用上转换荧光光谱对b-HTPA/PdOEP/Cu^2+体系的灵敏性和检测限进行测试研究。结果表明,探针的上转换荧光强度随着Cu^2+浓度的增加而降低,具有良好的响应性,通过拟合计算,得出b-HTPA对Cu^2+的检测限为3.78×10^-6 mol·L^-1,低于《生活饮用水卫生标准》规定的检测下限。设计合成的新型荧光探针分子9,10-二(3-羟基-4-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽对Cu^2+具有高选择性、高灵敏度和理想的检测限,且响应速度快,展现了上转换发光在检测领域具有应用潜力。

摘要：为了提高圆筒永磁直线电机(tubular permanent magnet linear motor,TPMLM)在不匹配扰动下的调速性能,提出一种基于内模的滑模速度控制策略。该策略采用内模控制方法(internal model control,IMC)将TPMLM系统变换为1阶惯性系统,进而系统响应速度由IMC调制系数a决定,实现了电机速度快速跟随且无超调,简化了动态性能设计。采用2阶扰动观测器观测系统不匹配扰动,并将其引入滑模面,滑模控制器与扰动观测器相结合,提高系统对不匹配扰动的鲁棒性能;同时将反馈电流引入速度控制,实现了速度、电流的双重闭环控制。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

摘要：为了解决非线性强耦合的多输入/输出的两电机调速系统存在较大负载扰动的问题,提出一种基于神经网络逆(neural network inverse,NNI)的鲁棒解耦控制策略。首先,根据逆系统理论,分析系统的可逆性,利用神经网络逼近原系统逆模型,将强耦合的两电机非线性系统线性化解耦为一伪线性复合系统。其次,针对两电机调速系统中负载扰动的问题,根据动态线性化理论,设计无模型自适应(model-freeadaptive,MFA)补偿控制器;将MFA补偿控制器与伪线性化复合系统相结合,以提高神经网络逆控制的两电机调速系统在负载扰动下的抗扰性能。基于Matlab/Simulink和PLC实验平台进行仿真和实验。实验结果表明:基于神经网络逆系统的MFA鲁棒控制策略不仅能很好地实现两电机转速与张力的解耦,还对负载扰动具有很强的抗扰性能。

摘要：五相永磁电机传统直接转矩控制（direct torque control,DTC）系统中磁链给定是固定的。为了维持这个恒定的定子磁链,往往需要定子电流提供较大的无功分量。为解决该问题,提出了一种基于定子磁链最优的DTC策略。该策略利用定子磁链与定子电流幅值之间的关系,设计了定子磁链最优探测器。该策略在不影响DTC性能的同时,能有效降低定子电流幅值,且不依赖任何电机参数。同时,该策略保持了DTC运算简便和结构简洁的初衷。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制策略的可行性。

摘要：弱光上转换是将低能量光子转换为高能量光子的过程,在三维荧光显微成像、太阳能电池、光催化等领域具有广泛的潜在应用,因而成为有机荧光材料领域的热点课题。目前基于三线态-三线态湮灭机制有机弱光上转换材料(TTA-UC)的研究已较为深入,有关发光机理及应用研究均有较多报道;然而针对另一种有机弱光上转换机理--基于单光子热带吸收的弱光上转换(OPA-UC)的研究目前还较为少见。氮杂蒽衍生物由于具有良好的结构刚性和平面性,高的荧光量子产率,是研究TTA-UC和OPA-UC两种有机上转换发光的理想模型分子结构。通过研究比较三种氮杂蒽衍生物:酚藏花红(PSF)、藏红T(SFT)、亚甲基紫(MTV)各自TTA-UC和OPA-UC的发光性能差异,分析探讨了分子结构对OPA-UC发光性能及TTA-UC敏化效率的构效关系。实验发现酚藏花红和藏红T由于具有较高的荧光量子产率,同时辐射衰减常数较大,其主要衰减过程为辐射衰减;而亚甲基紫具有较高的分子内电荷转移能力(ICT),因而非辐射衰减部分更多。研究三种分子的TTA-UC性能,发现亚甲基紫的三线态能级过低无法进行三线态-三线态能量转移过程,而藏红T由于拥有更高的三线态寿命而具有更高的上转换发光效率(9.69%),是酚藏花红体系(3.16%)的3倍。进一步研究酚藏花红和亚甲基紫的OPA-UC性能差异,发现相同浓度条件(10^(-3)mol·L^(-1))下亚甲基紫(0.12%)的OPA-UC发光效率相较于酚藏花红(0.059%)更高,且随着浓度的升高,亚甲基紫的OPA-UC发光增强效应更大。进一步研究表明,在TTA-UC发光过程中,敏化剂的敏化效率主要受分子三线态寿命以及系间窜跃能力影响,寿命越长,系间窜跃能力越强,敏化效率越高;而在OPA-UC发光过程中,湮灭剂分子的发光学率主要受ICT影响,ICT能力越大,分子发光效率越高。使用氮杂蒽分子廉价易得,对未来高性能TTA-UC和OPA-UC发光分子的设计具有一定的实际意义。

摘要：为探究低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)对柴油机排气中颗粒物(particulate matter,PM)不同组分的净化效果及作用规律。利用自行设计的NTP发生器以O2为气源生成NTP活性物质并喷射入柴油机排气中,在不同的反应温度下对PM进行净化试验。通过滤膜对反应前后的PM分别进行采样并进行热重分析。热重分析中采用变气氛的控制策略实现将PM中挥发性组分(volatile fraction,VF)和元素碳(elemental carbon,EC)失重过程的区分,并利用阿伦尼乌斯(Arrhenius)法对EC进行了氧化动力学分析。试验结果表明在反应温度为120℃时,NTP对PM的去除量最大,达到了66.79%,对EC的去除量也达到了各反应温度下的最大值。经NTP处理后,VF的挥发起始温度与终止温度无明显变化,PM中VF的质量分数下降了5.86%~13.90%,变化幅度随着反应温度的升高而提高。LVF(low volatile fraction)在VF中所占质量分数明显上升,表明NTP与VF中不同组分的反应速率有明显差异。EC在NTP的作用下氧化起始温度和终止温度降低了30~40℃。EC的表观活化能在NTP处理后从175.97~210.49 k J/mol降低至94.13~109.13 k J/mol。依据EC曲线变化可总结出反应温度的升高对NTP处理EC过程的影响主要体现在处于半氧化态的EC质量分数的上升。该文证实了NTP能够对柴油机排气中PM进行有效去除,为NTP应用于排气处理提供了试验依据。

摘要：本文以轻量化为前提,设计传统钢制板架舱口盖的钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)替代方案。对不符合结构刚度、强度要求的初步方案,采用基于BBD(Box-Behnken Design)设计的响应面法进行结构多目标优化设计,以结构变形和等效应力作为优化目标,结构尺寸及质量为约束条件,建立响应面模型,得到优化后的SPS舱口盖设计方案;并采用有限元仿真方法,对优化前后的方案进行了仿真计算,对优化目标进行了详细对比,验证了优化的有效性和必要性。对比结果表明:优化后的SPS舱口盖结构,在减重9.28%的情况下,变形减少了36.7%,应力降低了30.5%;说明采用响应面法对SPS舱口盖实现多目标优化可行,且优化效果明显。

摘要：上转换发光是一种将长波长的激发光转化为短波长发射的反斯托克斯发光现象,三线态-三线态湮灭上转换(TTA-UC)能够在较低密度能量下被激发,且上转换量子产率高,因此获得研究者们广泛关注。关于敏化剂分子结构与上转换发光性能相关性的研究一直是TTA-UC研究领域的重要热点,选择两种代表性的卟啉钯光敏剂[PdOEP-八乙基卟啉钯(Ⅱ)和PdBrTPP-四溴苯基卟啉钯(Ⅱ)]与蒽衍生物9,10-(4-羟甲基)苯基蒽p-DHMPA发光剂组合上转换体系作为研究模型,通过一系列合成工作获得材料分子后,进一步比较两种敏化剂的光谱性质与体系最终上转换性能之间关系。通过细致研究敏化剂和发光剂的荧光发射和寿命等光谱性质对敏化剂系间窜越,三线态-三线态能量转移及三线态-三线态湮灭等能量传递过程的影响后,发现在532 nm处的摩尔吸光系数PdBrTPP(10.8 cm^-1·mmol^-1)大于PdOEP(3.0 cm^-1·mmol^-1);三线态寿命PdBrTPP(173.13μs)大于PdOEP(109.21μs)。但与p-DHMPA配对时光敏剂与发光剂的三线态能级差ΔE TT,PdOEP(0.140 eV)却高于PdBrTPP(0.062 eV),通过Stern-Volmer方程得到Stern-Volmer猝灭常数K SV和双分子猝灭常数k q值也是PdOEP略高,最终表现出上转换阈值PdOEP/p-DHMPA(22.40 mW·cm^-2)小于PdBrTPP/p-DHMPA(29.78 mW·cm^-2),上转换发光效率ΦUC,PdOEP/p-DHMPA(28.3%)大于PdBrTPP/p-DHMPA(26.8%)。因此,卟啉钯敏化剂的构效对三重态湮灭上转换发光效率影响最为重要的决定因素是敏化剂三线态高低。对于不同的敏化剂,在分子主体结构、摩尔吸光系数与三线态寿命等光谱参数差别不大的情况下,敏化剂的三线态能级越高,就将会具有更大的上转换发光效率。然而如果以总上转换能力指标来评价,PdBrTPP的共轭结构能够提升其在激发波长处吸收更多光子的能力,具有比PdOEP更高的摩尔吸光系数,造成其总上转换能力η比PdOEP高3.4倍。因此从上转换总效能指标来评价,通过敏化剂分子设计调控其在激发光波长处的摩尔吸光系数也不失为一种简单易行的方法。

摘要：基于润扬大桥北汊斜拉桥结构健康监测系统的监测数据,详细分析了润扬大桥斜拉桥扁平钢箱梁为期一年的实测温度结果,借助聚类分析、相关性分析、极值分析、参数估计、假设检验等统计学方法进行了温度筛选样本的典型性验证、温度统计特性的对称性验证以及钢箱梁横向温差统计特征研究。分析结果表明:钢箱梁横截面温度的统计特性具有对称性,并且钢箱梁顶板存在明显的横向温差;在此基础上进一步建立了钢箱梁横向温差极值的概率分布模型,确定了具有50年重现期的温差标准值,并针对顶板提出了4种类型的横向温度梯度模式。研究结果可为大跨桥梁全寿命设计和评估提供参考。