摘要：定向凝固(DS)是冶金法提纯太阳能级多晶硅的重要工艺环节。以保证垂直的晶体生长方向,维持良好的固液相界面形态为目的,设计了一种带有热量补偿结构的多晶硅定向凝固设备,用以替代常规设备的侧壁加热装置,在满足工艺要求的同时达到节能减排、降低成本的目标。进行理论分析和数值模拟来阐述原理与设计结构,对优化凝固工艺、设备结构、控制方法提供了理论依据与技术支持。

摘要：设计一种辐射加热装置环状布置的多晶硅定向凝固设备,通过构建非均匀热场,使硅熔体侧壁区域温度高于中央区域,在熔体密度差的作用力下,液相自然对流强度加剧,使固液界面富集的杂质加速汇聚至熔体表面,提高杂质提纯效率,并在满足工艺要求的同时达到节能目的。进行数学建模和数值模拟研究来阐述该热场的设计原理,并通过试验验证。试验表明,环状加热方式使晶粒生长方向略微外倾,相对于传统加热方式,其能耗更低、并提高了除P、Al效率。

摘要：本文详细介绍了一种用硅玻璃键合工艺制作的微型梁式电容应变传感器,通过ANSYS软件并结合MEMS器件的特点进行优化,设计并制作了由MEMS工艺实现的微型梁式电容应变传感器。为保证应变器件稳定工作,在测量电路中加一直流静电驱动电压在电容器的极板之间,以保证建立的电场在两极之间产生一个静电力,引起膜片发生向下形变的弯曲,从而保证作用在轴向的应力不会使应变梁产生失稳。文中详细给出了工艺流程和测试结果,通过实验测试证明,用这种方法制作的电容应变器件具有良好的线性、较小的滞后和稳定的工作特性,其中应变灵敏度达10fF/MPa,测量误差小于1%FS。

摘要：不同于消费类产品侧重外观配置等的显性个性化定制,装备产品往往需要在各种复杂环境和工况下高效、节能地完成预定任务。因此,装备产品的个性化定制不仅包含显性需求,还包含与使用场景或工况和运行性能与效率等相关的隐性个性化需求,后者对于提升产品竞争力具有更为重要的意义。在分析装备产品研发和运行特点及其面临的大数据机遇基础上,提出了一种基于运行数据驱动反向设计(Data-driven inverse design,DID)的复杂装备个性化定制方法(DID-MP)。首先给出了DID基本原理模型,并对比传统正向设计等方法分析了反向设计的基本特征。其次,基于传统大批量定制和运行数据驱动的反向设计,提出了一次定制和二次定制的概念,并给出了DID-MP的基本流程,阐述了反向设计目标选择、运行大数据采集、表征个性化使用环境的系统参数识别与建模,以及最优系统参数识别与前馈应用等关键技术。最后,给出了基于DID-MP的装载机变速箱模块优化定制以及动力传动控制系统定制升级的案例,并与传统设计结果对比表明DID-MP方法对于实现复杂装备个性化定制具有参考价值和意义。

摘要：提出了一种纤维缠绕厚壁复合材料管的张力优化设计方法。介绍了纤维缠绕控制系统的工作原理,并讨论了缠绕厚壁复合材料管成型质量的影响因素。针对厚壁复合材料管纤维缠绕过程,利用弹性叠加原理建立了计算缠绕张力导致复合材料管残余内应力变化的模型和方法。分别比较了利用现有恒张力、恒力矩和锥度张力三种常规模式缠绕厚壁复合材料管的内应力分布特性。设计了一种独特的神经网络结构,并通过误差反向传播实现了对纤维缠绕张力的优化设计。以实验验证说明神经网络收敛优化过程的主要机制,结果表明,通过该神经网络优化的纤维缠绕张力能满足特殊内应力(如等应力)分布设计的需要。

摘要：针对产品族设计中核心模块演进问题,研究了产品族核心模块演进规律与演进过程评价,提出了一种模块演进规律分析与评价方法。该方法研究了客户需求与产品核心模块设计之间的关系,并在现有产品核心模块基础上,进一步对模块部件的标准化、继承性等指标进行了分析;在需求分析过程中,建立了一种基于贝叶斯网络的核心模块演进分析模型,利用历史数据对该模型进行了训练,将客户需求作为证据对该模型进行推理,进而得出核心模块在设计与工艺方面的改变规律;在演进规律分析基础上,对现有核心模块部件设计参数、标准部件重用度进行了分析,获得了核心模块演进过程综合评价值。最后,用小型轮式装载机后车架模块的演进过程验证了该方法的可行性和正确性。

摘要：针对精密光学系统中对高精度离轴楔形非球面透镜的加工要求,提出采用由倾角可调三轴摆动式数控夹具系统和精密磨床数控系统(Computer numerical control,CNC)协调完成离轴楔形非球面透镜的高效加工方法。设计三轴摆动式数控夹具机构及控制系统相关程序,完成夹具制造及调整,在数控精密平面磨床上实现对离轴楔形非球面平行磨削加工。倾角可调夹具的设计简化原有的加工工序,提高加工效率。根据平行磨削加工原理对加工插补误差和工件形面误差进行模拟计算,结果表明:夹具旋转误差以及工件的形状尺寸会对加工精度产生较大影响。根据模拟结果和平行磨削方法原理,设计工件加工误差的在位补偿方法。通过平行磨削加工及补偿试验证明:在位补偿方法可以有效提高工件的加工精度。

摘要：微能量采集器中电容式采集器易与IC工艺集成,目前已知的传统电容式微能量采集器都需要外加电压,这在很大程度上限制电容式微能量采集器的实际使用。针对该问题,基于微机电系统工艺,提出功函数原理电容式微能量采集器,给出采用两种不同金属作为电容极板电极的采集器原理模型设计,并建立相应系统数学模型,计算大致悬臂梁长度的设置与范围,使用有限元模拟软件ANSYS进行进一步分析与优化设计。在此理论基础上设计出的新型振动能量采集器,可克服传统电容式微能量采集器需要外界提供电源这一缺点。

摘要：为了扩大隧道式加速度计(MTA)的动态测量范围并通过降低系统中的主要噪声来提高器件的性能,本文为隧道式加速度计(MTA)设计了线性二次高斯(LQG)控制器。推导了微隧道式加速度计的线性化状态-空间方程;依据分离定理,设计了卡尔曼滤波器和最优状态反馈控制器;最后,在Matlab/Simulink中构建了由卡尔曼滤波器和最优状态控制器串联的LQG仿真系统并进行了动态和静态测试。仿真结果表明,LQG最优控制系统能够将微隧道式加速度计的带宽从2×103 rad/s扩大到3×106 rad/s。通过LQG最优控制,静态测试结果显示其静态隧道电流的波动从1nA～2.95nA降到0.73nA～1.14nA;动态实验数据表明其在方波加速度信号的作用下能够将隧道间隙维持在1nm。

摘要：针对传统产品和供应商资源协同研究以历史数据或经验为输入,基于“归一化”或“层次优化”方法造成需求响应滞后和失真等问题,在分析两者正反向交互特征、解析数据传播途径的基础上,提出了基于云平台数据驱动反向设计(DID)的产品与供应商资源主从协同优化系统决策方法。构建了基于云平台DID的产品和供应商资源协同配置框架;建立了基于云平台DID的主从协同优化决策模型,其中,基于正向客户需求的产品配置充当上层主者,下层供应商联合配置充当从者,反向影响产品配置的决策;利用双层嵌套遗传算法进行模型权衡解优化;最后给出了汽车座椅的产品与供应商资源协同优化案例。结果表明,所提方法在真实表征产品和供应商资源联合配置过程的数据传递、协同关系方面具有显著优势。