摘要：增材制造(AM)技术以其可设计性强、近净成型等优点,在非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)等金属基复合材料领域引起了广泛关注。AM技术通过快速凝固的成型方式,能有效拓宽对DRTMCs微观组织和力学性能的调控窗口。金属AM技术主要分为粉床熔融法(PBF)和定向能量沉积法(DED)。粉床熔融法包括选区激光融化(SLM)技术和电子束熔融(EBM)技术,定向能量沉积法主要包括激光熔化沉积(LMD)技术和电弧增材制造(WAAM)技术。本文综述了近年来利用以上技术制备硼化钛(TiBw)增强DRTMCs的研究现状。从粉末状态出发,讨论了混合粉末和预合金化复合粉末对DRTMCs中TiBw的尺度特征参数、基体组织以及力学性能的影响规律。在此基础上,对目前存在的关键问题和未来的发展趋势进行了展望。

摘要：为研究高强型钢超高性能混凝土梁的受弯性能,以配钢率、型钢位置和钢纤维体积分数为变化参数,设计了6个试件,并对其进行了静力加载试验,获得了试件的破坏形态和荷载-跨中挠度曲线,分析了试件的承载能力和变形能力,以及型钢、纵向钢筋和超高性能混凝土的应变变化规律。基于试验研究,建立了高强型钢超高性能混凝土梁受弯性能的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而进行了参数分析。结果表明:所有试件均发生的是适筋破坏,纵向受拉钢筋和型钢下翼缘率先屈服,然后受压区超高性能混凝土被压碎;在试件的破坏阶段,所承担的荷载会依次经历陡降、波动、缓慢上升和缓慢下降四个阶段;试件的变形能力系数超过5,呈现出较强的变形能力;试件开裂前,超高性能混凝土的应变符合平截面假定,但开裂后,只有受压区和受拉区在中和轴附近的一小部分超高性能混凝土应变呈线性分布;配钢率和型钢强度增大,试件的承载能力和变形能力均提高;超高性能混凝土抗压强度增大及型钢从截面居中位置下移,试件的承载能力提高,但变形能力下降;钢纤维体积分数增加,试件的抗裂能力和变形能力均提高,但承载能力变化不显著。

摘要：人工冻结法由于能够阻止地下水的移动,限制围岩的变形,目前已经成为煤矿井筒穿越富水软岩地层的有效方法之一。为了研究不同冻结条件下砂岩的冻胀特性,结合现有的冻土物理力学性质理论,采用GCTS(Geotechnical Consulting&Testing Systems)电液伺服控制低温高压岩石三轴测试系统对饱和、干燥白垩系红砂岩进行不同冷却速度(10℃·h-1、5℃·h-1、2℃·h-1、1℃·h-1)和不同围压(5 MPa、10 MPa、15 MPa、20 MPa、25 MPa)下的冻胀试验,研究不同冻结条件下砂岩的冻胀规律,探索冻胀机理。研究结果表明:在降温的过程中,干燥岩样始终产生冷缩变形,饱和岩样先产生冷缩变形,后产生冻胀变形,最后趋于基本稳定,且饱和岩样变形量远大于干燥岩样。当冻结温度一定时,岩样所处的应力水平越大,冻胀变形越小,两者呈线性负相关,这主要是由于高围压限制了岩样内部孔隙水相变成冰时体积的膨胀。岩样的冻胀变形量主要受围压、含水率的影响,而冷却速度主要影响岩样的冻胀速率,本试验条件下,砂岩的冷却速度越大,冻胀速率越大,且二者近似呈线性关系。对于饱和岩样,围压主要通过限制冰水相变时的膨胀变形而减小岩石的冻胀变形,温度主要通过影响孔隙水的冻结率和岩石骨架的热胀冷缩而影响岩石的冻胀变形,而干燥岩样变形主要是由于热胀冷缩效应导致岩石矿物颗粒体积收缩,且温度变化越大,变形越大。结合试验结果,运用理论分析方法,建立了考虑围压影响的岩石冻胀变形计算公式。通过对不同围压下冻结稳定后的砂岩冻胀变形进行计算,发现计算结果与试验结果具有较好的吻合度。此外,由冻胀变形计算公式可知,降温过程中岩石的冻胀变形影响因素大致可分为内因和外因两大类,内因包括岩石的孔隙度、饱和度、冰和岩石骨架的体积模量,外因主要是温度、围压。对于饱和岩石,冻胀变形主要受围压、温度、孔隙度等因素影响。饱和度、孔隙度和冻结率决定了岩石是冻胀还是冻缩,当这些指标较小时,岩石可能只产生冻缩变形。内因和外因相互影响、相互制约,加之冻胀过程中岩石微观结构及力学性质的动态变化,导致岩石冻胀机理十分复杂。研究结果可为深厚煤层矿井建设冻结法施工方案设计提供理论参考,也可为冻土地区软岩物理力学性质及其工程应用研究提供理论基础。

摘要：邯郸平原区承压地下水长期处于严重超采状态,导致大面积地面沉降,直接威胁到该地区重大基础设施安全.因此,查明地面沉降时空演变特征,厘清承压地下水变化与地面沉降的耦合关系,对预防和治理地面沉降地质灾害具有重要意义.本文利用Sentinel-1A数据进行时间序列分析,获取了2015—2019年邯郸平原区地表形变时空分布结果,并结合水头数据分析了含水系统对水头变化的不同响应.利用谐波函数分离了地表形变及水头变化的季节性变化,并用其估算了邯郸平原区空间差异变化的弹性骨架释水系数;基于顾及弱透水层延迟排水的一维水头变化-形变模型,反演了非弹性骨架释水系数和时间常数.结果表明:(1)邯郸平原区以沉降为主,最大沉降速率可达14 cm·a^(-1);通过与水头数据对比发现该地区地面沉降主要是由承压含水层水头下降及弱透水层的延迟排水引起.(2)水头的季节性变化引起了明显的季节性形变,沉降区季节性形变幅度可达25 mm,峰值时间为1—3月.(3)邯郸平原区弹性骨架释水系数介于1.51×10^(-3)~4.05×10^(-3)之间,与抽水试验结果较为相符;非弹性骨架释水系数为3.62×10^(-2)~4.57×10^(-2),时间常数为0.47~0.77 a.本研究表明时序InSAR技术在含水层参数估算,地下水超采相关的地质灾害监测方面有良好的应用潜力.

摘要：近年来,为解决路面反复开挖、架空线网密集等问题,多地规划建设了城市综合管廊并取得一定的成效。由于城市综合管廊常布设于机动车道下方且埋深较浅,为揭示车辆动荷载作用下浅埋综合管廊及周围黄土路基的动力响应规律,设计制作1∶10的缩尺物理模型,采用半正弦波模拟不同强度的车辆动荷载来研究车辆动荷载作用下管廊结构及周围土体的加速度、土压力和应变的动态响应规律。试验结果表明,车辆动荷载作用下浅埋管廊结构的振动响应频率集中在76.62~110.76 Hz(对应原型10.72~15.51 Hz),车辆动荷载频率主要以低频为主。管廊顶板的加速度响应峰值分别是侧壁、底板的9.1和29.9倍(80 kN工况),且随着车辆动荷载强度的提高线性增长。车辆动荷载幅值超过80 kN(8.16 t轴重)后管廊顶与上覆盖土体间的动土压力作用响应显著增强,管廊侧壁与土体接触面上的动态土压力峰值约为顶板部位的39.8%~61.8%,而管廊底板与下部土体的接触压力变化幅度微弱。随着车辆动荷载强度的增大管廊顶板、侧壁的动态应变响应增幅明显,在顶板与侧壁掖角部位出现一定的应力集中现象,并表现出轻微的不对称变形特征,在城市浅埋综合管廊的设计施工中应加强对上部车辆动荷载影响的考量。研究成果可为实际工程中综合管廊的设计提供参考。

摘要：该文在单晶硅基底上设计了AlN/PZT复合压电薄膜层声表面波(SAW)器件,采用有限元法(FEM)研究了复合压电材料厚度(PZT厚度h_(PZT)和AlN厚度h_(AlN))对AlN/IDT/PZT/Si结构中零阶、一阶SAW的相速度、机电耦合系数和电极反射系数的影响,根据色散特性得到最优化薄膜厚度。结果表明,AlN/IDT/PZT/Si结构中,当h_(PZT)=0.025λ,h_(AlN)=λ时,零阶、一阶SAW都能取得最高相速度(分别为5582 m/s和5711 m/s),适用于高频器件设计;在h_(PZT)=0.2λ,h_(AlN)=0.1λ时,零阶SAW波的机电耦合系数最大(为21.55%),但此时相速度最小(仅为2890 m/s),适用于移动通信领域宽带低损耗SAW滤波器和延迟线结构信号处理器件的设计。

摘要：直接数字频率合成器(DDS)具有转换时间快,频率精度高,频带宽等特点,作为现代电子设备的重要部分,现已广泛应用于电子领域。该设计将现场可编程门阵列(FPGA)与DDS相结合,采用自顶向下的模块化设计思想、反馈网络的流水线结构及频率自增设计,以达到扫频效果,并基于CORDIC算法实现相-幅转换,以降低硬件资源消耗,最终在QuartusⅡ开发环境中进行仿真测试。经CORDIC算法计算后输出的正弦波和余弦波幅值分别为32768和56758(16位十进制),输出的正弦和余弦值与预期结果相比,其相对误差仅为6.1×10^(-5)和9.9×10^(-5)。仿真结果表明,该设计方案能有效地解决传统声表面波无线无源传感系统中DDS杂散分量大,时延高及功耗高等问题。

摘要：首先分析了干式空心电抗器匝间短路故障模型,在此基础上提出一种基于功角变化的电抗器匝间绝缘故障在线监测方法,功角测量的精度是实现该方法的关键要素。通过比较快速傅里叶变换法、汉宁窗插值快速傅里叶变换法和汉宁窗插值改进基波相位分离法的误差,分析了频率波动和谐波干扰对功角测量的影响。此外,设计了一种由监测装置、干式空心电抗器智能电子设备(IED)和专家软件组成的电抗器匝间绝缘故障在线监测系统。实验结果表明,汉宁窗插值改进基波相位分离法优于快速傅里叶变换法和汉宁窗插值快速傅里叶变换法,且该监测系统可有效地检测出干式空心电抗器匝间短路故障。

摘要：纸浆间歇蒸煮是在高温高压密封的蒸煮锅中进行,是一个复杂的黑箱过程.针对间歇蒸煮过程的非线性和系统参数不确定性问题,在机理建模的基础上,通过函数拟合及数值逼近对模型的非线性部分进行数学近似,建立了间歇蒸煮过程的分数阶模型.针对分数阶系统,采用内模控制原理设计分数阶PID控制器,以简化分数阶控制器的可调参数,并基于最大灵敏度及稳定裕度整定控制器参数,使系统在保证期望的动态性能条件下,获得较好的鲁棒性.仿真结果表明,间歇蒸煮过程的分数阶内模控制在超调、响应速度和鲁棒性方面优于整数阶控制.

摘要：为了深入研究辐射供冷空调系统下的人体热舒适性,对辐射供冷空调系统的传热机理进行了分析,合理简化了人体热平衡方程,获得了人体显热散热量、辐射对流散热量比与热舒适性的关系。实验及数值模拟结果表明:在辐射供冷空调系统下,人体热舒适性指标(PMV)与人体显热散热量之间具有较好的线性关系,利用该线性关系,可从人体热平衡的角度直接对人体热舒适性进行评价;人体辐射对流散热量比与热舒适性指标之间没有明显的相关关系,即人体辐射对流散热量比对热舒适性没有影响。因此,在保证人体热舒适性的基础上,可以通过提高人体辐射对流散热量比,即使辐射供冷空调系统具有较大的辐射末端面积、较低的辐射末端温度或较高的送风温度,从而达到建筑节能的效果。此项研究可为辐射供冷空调系统的热舒适性评价及系统设计提供参考。