摘要：目的 分析泰森多边形多孔结构髋臼杯与实体髋臼杯的初始稳定性差异,探究泰森多边形结构多孔层对髋臼杯初始稳定性的影响及其在预防松动脱位方面的作用。方法 通过Grasshopper设计孔隙率分别为60%、70%的泰森多边形多孔结构支架,利用选区激光熔化技术(selective laser melting, SLM)制备实体髋臼杯与孔隙率为60%、70%多孔髋臼杯样件,在相同条件的聚氨酯块模型中进行杠杆试验,分析对比3组样件的最大撬出力矩、偏转角度、界面刚度。结果 在压入力无明显差异的情况下,孔隙率为60%、70%多孔髋臼杯的最大撬出力矩分别比实体髋臼杯高278.82%、320.56%,偏转角度比实体髋臼杯高194.04%、269.23%,界面刚度比实体髋臼杯高18.58%、7.88%。杠杆试验完成后,多孔髋臼杯所用的聚氨酯块半球腔内出现明显磨损。结论 泰森多边形多孔结构髋臼杯的初始稳定性指标均高于实体髋臼杯,说明泰森多边形结构多孔层能提高髋臼杯的初始稳定性。研究结果能够为髋臼假体的设计与选型提供一定参考。

摘要：针对尾矿库渗透破坏模式,为克服二维试验槽边壁效应对模型渗流走向及溃决位置的影响,本文以某尾矿库为原型,基于自主设计的三维尾矿库溃坝模型试验平台,进行了排渗设施失效诱发的尾矿库溃坝模型试验研究,揭示了该尾矿库的溃决模式及溃决机理。结果表明:(1)排渗失效导致的溃坝呈现局部流土破坏-坝体累计变形-深层滑动面发展贯通-整体突发失稳的渐进伴突发型溃决演化模式;(2)坝体孔隙水压力骤变是坝体发生滑动破坏的关键响应指标,预示着坝体将在短时间内由滑动体前后缘局部散浸软化、流土、塌陷转变为大范围溃决,可作为坝体溃决事故的前兆信息;(3)排渗失效导致的尾矿库溃坝过程具有渐进性和突发性的特点,发生散浸与流土破坏的过程时间较长,发生深层滑动和溃决的时间短暂,该特征可为尾矿库渗透破坏隐患治理及坝体溃决应急响应提供参考。研究结果对尾矿库溃坝的灾害预防具有重要的现实意义。

摘要：为了提高可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,rSOC)的并网转换效率,提出一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)技术的双极性优化方案,对比单极性电路能够提升电池电压支撑范围以及系统效率。建立rSOC的电化学模型并分析PPC变换下的电压功率范围,分析表明在双极性变换下,变换器的轻载工作带与rSOC在双向运行时不对称的功率特性降低了系统效率。为进一步优化系统,根据效率与功率需求优化了rSOC工作运行带,使变换器能够正常工作,并结合双极性变换与LLC的特点,提出一种双极性双向LLC谐振变换器,能够满足4种工作模式,并分析了变换器正反向增益特性,提出非对称工况下的谐振参数设计方案,使正反向均能高效运行。最后完成了系统仿真与模式切换仿真,搭建实验平台,验证了所提储能系统优化方案的高效性与实用性。

摘要：电费是无纺布纤维定型过程中除原料外的第二大生产成本,如何使其降低成为提高产品盈利的关键措施之一。基于国家为鼓励电力的削峰填谷实施的“峰谷平电价”用电策略,提出一种基于储能技术的纤维定型用单罐式储能换热系统,并对其关键部分的设计方法进行了阐述。结合河北某纺织企业的应用案例,通过理论计算,若采用储能换热系统与传统纤维加热装置相比可节省用电成本约为38%;而实际上,由于单罐工质的循环使得换热器出力下降,必须采用电加热器方可保证工艺运行,实际节省用电成本为25%左右,经济性良好。本文为储能技术在纺织工业的应用和设计方法提供支持。

摘要：针对自行火炮现场维修过程中存在的维修知识获取不直观、维修操作不当易造成二次损伤、专家亲临指导不及时等难题,设计了一种基于混合现实技术的自行火炮维修指导系统。分析建立了系统实现的整体框架、运行机制,研究了虚实坐标同一化表达、三维注册融合、环境感知运动追踪和虚实遮挡处理等关键技术,实现了虚实维修空间的几何一致性。最后通过设计搭建的自行火炮混合现实辅助维修指导系统,结合传动装置齿轮箱故障维修实例验证了系统空间锚定、辅助维修、远程指导等关键功能技术可行性,实现了现场维修的实时指导,提升了维修效率。

摘要：针对JP75卷盘式喷灌机冲击式水涡轮驱动力矩小、水力效率低、压力损失高等问题,以提升水涡轮水力性能为目标,在单因素分析的基础上,基于响应曲面模型和CFD数值模拟,选取叶轮侧端间隙宽度(侧端间隙)、出水管入口倒圆半径(倒圆半径)和喷嘴中心与叶轮轴的间距(中心间距)为设计变量,以水涡轮效率最高、驱动力矩最大和压力损失最小为目标函数,运用Box-Benhnken中心组合试验设计方法,开展三因素三水平优化设计分析。结果表明:所建立的二次多项式响应面模型可以准确表征响应指标与设计变量之间的关系,中心间距是影响水涡轮水力性能的最主要因素;水涡轮结构参数最优组合为:中心间距73 mm、侧端间隙2 mm、倒圆半径20 mm;设计工况下的试验结果表明,与原型水涡轮相比,优化的水涡轮效率提高17.6个百分点,驱动力矩提高13.2%,进出口压降降低29.3%。

摘要：在低速大扭矩内曲线液压马达工作转速朝着极低转速(最低可达0.2 r/min)发展时,其核心摩擦副之一的滚柱-柱塞副由于低转速时难以建立润滑油膜而极易导致摩擦副磨损失效。因此,在滚柱-柱塞副之间通常设置钢背-铜粉-自润滑材料的三层轴瓦结构,以提高摩擦副的低速润滑能力。但内曲线液压马达通常需要承受较大负载,如何设计高承载能力的三层复合轴瓦成为内曲线液压马达设计的难点。三层复合轴瓦各层材料的厚度分配会直接影响轴瓦受载下的最大应力,进而影响内曲线液压马达的承载能力和使用寿命。为探究三层轴瓦各层厚度对复合轴瓦整体承载能力的影响规律,文中对三层复合轴瓦进行受力分析,得到了三层材料厚度与自润滑层最大等效应力的映射规律,提出了一种适用于内曲线液压马达滚柱-柱塞副的低应力三层复合自润滑轴瓦厚度分配方案,并针对一款最大工作压力为31.5 MPa的内曲线液压马达设计了三层轴瓦厚度分配方案(其自润滑层厚度为0.2 mm、铜粉层厚度为0.3 mm、钢背层厚度为1.0 mm),将采用该方案的三层复合轴瓦安装在液压马达上进行了马达性能测试。试验结果表明,该厚度分配下轴瓦承载能力满足内曲线液压马达最大工作压力的要求。

摘要：在煤矿带式输送物料过程中,异物的出现可能会引发输送带撕裂或堵塞等安全风险。针对输送带输送物料中异物多样、人工巡检效率低、硬件限制等问题,提出一种基于改进YOLOv8n的轻量化煤矿带式输送异物检测算法:采用GhostNetV2网络对原CSPDarkNet53主干网络进行轻量化改进,以减少模型的参数和计算量;整合全局平均池化和全局最大池化思想优化SPPF模块,关注煤矿恶劣环境影响下图像的底层信息;设计了headC2f_CA模块,融入通道注意力机制,以便能够更有效地捕捉不同尺度和位置的异物特征,强化特征信息表达;引入DIoU损失函数,精确反映锚框与预测框之间的相似度,提升模型检测精度。实验结果表明,改进后的模型平均精度均值达88.3%,相比于基线模型YOLOv8n,提升了0.8%,参数量减少了18.51%,计算量减小了20.73%,模型大小缩减了15.87%。该模型有效缓解了边缘设备的硬件限制,同时保障了煤矿安全监测的准确性。

摘要：肩关节作为上肢运动的基础,肩关节康复训练范围的大小是决定上肢整体康复效果的重要因素。为帮助上肢残障患者进行康复训练,设计一种具有广义肩关节的康复机器人,该机器人的肩关节具有6个自由度,与人体生理结构上的肩胛带复合结构相协调。现有康复机械臂存在肩关节驱动数量多、工作空间小的问题,为此在给定工作空间条件下对机械臂肩关节转动轴线夹角进行了优化设计。利用指数积公式和Paden-Kahan子问题计算方法分别求解康复机器人盂肱关节的3个转动副运动学正反解,提出一种角度评价指标优化转动轴线夹角的方法。结合MATLAB软件分析机械臂盂肱关节与人体的干涉情况,给出机器人盂肱关节相对于人体的最优安装位姿。求解整个6自由度肩关节康复机器人的运动学正反解,通过实验验证了优化后的机器人盂肱关节结构比传统正交结构在相同安装空间下可达运动空间更大。结果表明,优化后的6自由度肩关节康复机器人,具有在较小安装空间内实现较大活动范围的特点。

摘要：开展硬塑-流塑浅埋黄土隧道室内大型三维YTLH岩土联合地质模型试验,对比分析了硬塑、软塑、流塑3种状态,12 m和24 m两种埋深下的围岩内部位移、预收敛变形、掌子面挤出位移和径向围岩压力。结果表明:硬塑、软塑和流塑条件下围岩内部位移差率均呈现出'拱顶极小、两侧边墙极大'的特征,拱顶位移差率小于20%、两侧边墙位移差率大于91%;拱顶设计4.5 m长锚杆抗拉效果甚微,边墙围岩内部位移差利于锚杆抗拉效应的充分发挥;硬塑、软塑、流塑预收敛率分别接近65%、70%、80%,开挖对掌子面前方影响范围分别为0.5D、0.6D、0.8D,且呈现出直立型、鼓出型、滑塌型不同失稳破坏模式;应力释放率关系为硬塑<软塑<流塑,软流塑态拱顶应力释放率最大约70%,实际工程应避免软流塑态瞬时应力释放过渡而失稳。双线浅埋黄土隧道合理预留变形量建议取值:硬塑(拱顶55~70 mm、边墙15~20 mm),软塑(拱顶166~180 mm、边墙40~50 mm),流塑(拱顶290~300 mm、边墙125~140 mm),且拱顶和边墙之间按曲线过渡非等量留设。