摘要：微动机构是实现超精密定位的重要部件。本文基于平衡附加力原理设计一种放大比可调的精密微动放大机构,并完成机构强度、动态、运动学分析。基于平衡附加力原理设计了一种无附加力及位移的微动放大机构,可确保运动过程的安全性及精密性。采用有限元法完成了机构强度分析,结果表明系统强度满足设计要求。采用有限元法及实验分析完成了机构的动态性能分析,二者最大相对误差为9.41%,结果表明机构动态性能符合设计要求且运动过程中不会发生共振。采用理论计算、有限元分析及实验分析完成了机构运动学分析,在完成3种方法线性拟合基础上解析了机构运动方程,微动放大机构理论与实验分析相对误差为9.4%(二者最大绝对误差为0.85μm),有限元与实验分析相对误差为7.8%(二者最大绝对误差为0.57μm),运动线性拟合相关系数不小于0.998。结果表明微动放大机构具有强度及动态性能优良、运动精密、线性度高等优点。

摘要：特色保护类村庄是乡村振兴的基本类型和文化传承的重要载体之一。基于种群生态学视角,将全部国家级特色保护类村庄视为共有中华优秀传统文化基因库的特殊种群,描摹种群时空动态特征,分析种内个体关系特征;引入三维魔方图方法,借鉴动植物生活史对策和协同进化论,确定村庄所属对策者类型,分类设计振兴策略。结果表明:(1)就过程特征而言,2003—2020年国家级特色保护类村庄种群数量和结构变化的三阶段特征显著,已发展为总数达8173个、表型有11种的稳定型种群;(2)就空间特征而言,该种群始终成簇分布在地理边缘,主要聚集在“胡焕庸线”东南半壁的地势阶梯过渡带和省际交界地区,形成了1个三角形结构;(3)就关系特征而言,该种群内个体按功能性状分为文化多样性保护型与文化旅游业发展型,按集群效应分为弱、强两种类型,按共生关系分为不显著型与显著型,则有8种组合类型;(4)就振兴对策而言,种内个体据其关系特征组合和能量分配方向,分属M-对策者(6386个)、L-对策者(511个)和S-对策者(1276个),相应采用“保护文化基因载体”“提高竞争扩散能力”和“建立互利共生关系”策略。聚焦典型地理种群,从个体表现型深入到基因型是后续研究方向。

摘要：为研究煤矸石粗骨料的掺入对混凝土受压应力-应变曲线的影响,完成了96个不同矿源、取代率的煤矸石混凝土棱柱体试块单轴受压试验。研究结果表明:有别于普通混凝土的剪切破坏形态,受煤矸石粗骨料影响,煤矸石混凝土均为劈裂破坏;不同矿源的煤矸石混凝土应力-应变曲线大致相似,但煤矸石取代率越高,上升段曲线斜率越小,而下降段曲线斜率越大;随煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土的峰值应变与极限应变虽不断增大,但极限应变与峰值应变之比却不断降低,表明煤矸石混凝土延性较差。考虑煤矸石粗骨料的影响,分别建立了煤矸石混凝土弹性模量、峰值应变与极限应变的计算公式。基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中给出的普通混凝土分段式应力-应变曲线公式,提出了适用于煤矸石混凝土的本构模型,由模型计算得到的理论曲线与试验曲线总体吻合较好,可用于煤矸石混凝土结构非线性分析。

摘要：随着高效实时物流的发展,不确定车辆路径问题面临着兼顾决策精度和实时响应能力的新挑战.本文以应用最为广泛的随机需求车辆路径问题为例,研究提出一种有效的在线决策方法.首先,考虑多车辆同时在线,以总旅行成本最小化为目标,建立马尔科夫决策模型,并引入可信度约束和邻域半径减少策略缩小行动空间,提高求解效率.其次,设计强化学习中的价值逼近算法求解模型,其中,采用基函数估计期望未来成本,并将求解过程分离为离线训练和在线决策两个环节,基函数的权重被离线训练并用于在线决策以减少在线决策时间,同时,在算法中嵌入了邻域半径的动态更新机制.最后,测试多组算例验证了本文方法的有效性.

摘要：针对离心泵气液两相压升难以准确预测的问题,该研究构建了基于机器学习的离心泵压升预测模型。通过试验获得入口体积含气率、转速和液相流量对离心泵两相压升性能的影响规律,建立气液两相运行条件下离心泵性能基础数据库。根据试验结果,确定以入口体积含气率、转速和液相流量作为输入特征,构建基于线性回归、BP神经网络、支持向量机和随机森林的4种机器学习模型。研究结果表明随机森林预测能力最优,尤其是对于泵喘振区域附近性能的预测,其更能反映出压升的变化趋势,与其他3种模型相比具有更强的预测能力。在总数据集上,随机森林模型所预测压升的平均相对误差、均方根误差和决定系数分别为3.51%、1.06 kPa和0.993,置信水平为94.44%条件下,相对误差不超过±15%。基于随机森林的离心泵气液两相性能预测模型能较好地预测离心泵的两相压升,可为离心泵设计和选型提供参考。

摘要：实验探究了微小圆管内(内径1 mm)过冷水流动沸腾的阻力特性,参数范围:热通量4.0~5.6 MW/m^(2),压力3.0~5.0 MPa,质量流速2000~4200 kg/(m^(2)‧s),进口热力学干度-0.50~-0.10。获取了质量流速、压力、热通量等参数对过冷沸腾阻力的影响,并重点关注其预测方法。将测试数据与典型阻力关联式对比,结果表明,由于高热流、微通道等特殊因素,导致大部分阻力关联式的预测精度不够理想。为更准确预测高热流过冷沸腾阻力,基于LeakyReLU函数,建立了遗传算法优化的极限学习机模型(GA-ELM),其预测精度优于传统关联式(平均绝对误差为2.0%),且泛化性良好。研究工作可为微小尺度流动换热系统设计优化提供支撑。

摘要：设计制备了三种全氟聚醚羧酸铵离子液体,在微动振动摩擦磨损试验机上考察了其在不同温度下对钢/铜锡合金以及钢/钢摩擦副的润滑性能,并与全氟聚醚(PFPE)和全氟聚醚羧酸(PFPEC)进行了对比.通过测量接触角表征了所制备离子液体对金属表面的润湿性,通过测试摩擦试验过程中接触电阻的变化分析了摩擦过程中摩擦膜的变化;采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分别对磨斑表面形貌和元素状态进行了表征.结果表明:作为钢/铜锡合金摩擦副的润滑剂时,全氟聚醚羧酸铵离子液体在常温下的润滑性能与PFPE和PFPEC相差不大,但在高温条件下表现出更为优异的减摩抗磨性能;而作为钢/钢摩擦副的润滑剂,其在常温、高温条件下均表现出优于PFPE以及PFPEC的减摩抗磨性能.多种物理化学表征研究表明该类离子液体优异的减摩抗磨性能归因于其在金属表面优异的吸附性能以及稳定摩擦化学反应膜的形成.

摘要：煤层气合采是提高多煤层区煤层气开发效率的重要途径,但成藏作用的特殊性决定合采方式与产能效果复杂多变,高效开发面临较大挑战。我国煤层气地质工作者围绕多煤层煤层气成藏与合采可行性开展大量基础研究与工程实践,取得丰富的阶段性成果,为深化煤层气开发地质理论、推动产业发展提供有力支撑。从叠置煤层气系统成藏机理、合采地质约束条件、合采可行性判识方法、合采储层伤害4个方面,系统分析评述我国煤层气合采地质领域的最新研究进展,以期为后续研究开展、工程实施与产业建设提供参考。主要认识可概括为:(1)深化了叠置煤层气系统成藏的层序控气机理以及成岩作用与地应力的后期改造效应;构建了煤系地下水环境化学封闭指数,为判识含气系统叠置性及流体动力条件提供了新的参数,结合流体压力剖面识别出3类含气系统叠置地质模式(增长型、衰减型和稳定型);进一步将叠置煤层气系统理念扩展到煤系气范畴,提出煤系复合储层叠置含气系统“共采兼容性”理论与方法体系,并应用于煤系气合采先导示范工程,取得初步应用成效;(2)华北石炭-二叠系(太原-山西组)与黔西-滇东上二叠统(长兴-龙潭组)是煤层气合采研究与工程实践的热点区域(层域),压力系统及渗透性差异是合采中最受关注的地质因素。华北山西组、太原组的水动力系统与供液能力差异是制约合采效果的重要因素,黔西-滇东地区合采煤层的最大层间跨度、累计煤厚、煤体结构受到更多关注,表层水干扰是制约织金区块煤层气合采效率的关键;(3)产能分析、物理模拟、数值模拟、产出水地球化学分析是煤层气合采可行性与干扰判识的重要方法,提出了基于产出水地球化学解析合采井产出水源和判识干扰程度的基本思路、技术图版和评价流程及基于产能曲线分峰剥离的产层贡献分析方法,技术方法的不断成熟、创新为煤层气合采方案、工艺优化与效率提升提供了有力支撑;(4)煤层气合采对地质条件与工程扰动更为敏感,易诱发储层伤害,涉及产层暴露诱发的贾敏效应与气锁伤害,压力系统与渗透性差异诱发的应力与速度敏感伤害。均一化储层改造、分压力系统开采(分时间或分空间)、精细化排采设计与管控是降低储层伤害的有效途径。

摘要：将固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的工作温度降低到600~800℃的中温甚至600℃以下的低温区域,是固体氧化物燃料电池未来发展的重要方向。开发在低温下具有高离子电导率的电解质对其发展起着重要作用,而传统的三层电解质在结构上有着不可避免的弊端,只通过电解质材料的开发无法从根本上解决电解质与阴极、阳极之间的界面对固体氧化物燃料电池的性能影响。针对这个问题,研究者们通过对固体氧化物燃料电池结构以及功能层材料的设计,开发出了新型无电解质燃料电池(electrolyte free fuel cell,EFFC)。概述了以氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、掺杂CeO_(2)、掺杂LaGaO_(3)等作为电解质的传统三层SOFC电解质的发展历程,并简述了先进薄膜制备技术(电泳沉积、磁控溅射、大气等离子喷涂、超音速火焰喷涂等)在制备SOFC电解质层中的应用,重点综述了通过能带理论设计的新型EFFC的研究进展,并对采用能带理论及其性质设计的具有电子传导特性的材料作为功能层使用的前景进行了展望。

摘要：可控电抗器作为一种基于磁控原理的无功补偿装置,其电磁特性直接关系整个设备的参数设计与运行性能。文章以变压器模型为载体,通过改变其负载侧激励对不同工况下不同类型可控电抗器进行原理性模拟,从而对可控电抗器电磁特性统一性进行研究。建立变压器模型的电磁网络模型,推导各求解单元磁通及绕组电流计算通式,得出不同负载激励下绕组电流波形和电磁特性曲线,并采用有限元法作以验证,进而对复杂工况下交流磁化和交直流叠加磁化下可控电抗器的电磁特性进行分析。结果显示,基于电磁网络模型的各复杂工况下变压器模型绕组电流与磁通的计算结果与有限元计算结果具有良好一致性;交流助磁式可控电抗器可通过控制侧短路的方式来改变主磁路等效磁导率,直流压源和流源均可实现直流助磁式可控电抗器的直流励磁;不同工作机理可控电抗器在不同工况下运行于铁芯的不同磁化阶段。文章关于可控电抗器电磁特性的分析更加基础,适用于所有基于磁控原理的可控电抗器,能够为深入理解可控电抗器及可控电抗器的结构设计与优化提供一定帮助。