摘要：村镇生活垃圾处理是关系环境生态、经济民生的重要问题,是我国发展生态文明、建设美丽乡村的重要环节.新形势下,村镇生活垃圾处理不仅要求减量化、无害化,同时应实现就近、就地处理,资源、能源回用.本文综述了我国村镇生活垃圾产量与分布特性,对比分析当前村镇生活垃圾的处理模式与常用技术.热解技术是一项新兴的村镇生活垃圾技术.针对村镇生活垃圾热解工艺,从过程控制、产物导向、装备设计、研究前沿等角度展开全方位分析,列举相关政策法规,并对现有应用示范进行梳理分析.

摘要：针对输流管道在恶劣的动力学环境所受到多方向载荷所引起的管道结构失效或破坏等问题,提出一种新型三维功能梯度材料构造输流管道来提升管道的载荷忍耐力。基于欧拉伯努利梁理论,考虑流体和管道的耦合关系,利用哈密顿变分原理建立复杂约束下三维功能梯度输流管道的运动微分方程。利用微分求积法求解,分析流体流速提升所引起的三维功能梯度输流管道振动的固有频率变化,当第一阶固有频率首次降低为0系统失稳,所对应的流体流速被确定为系统的临界流速。研究复杂约束线性和扭转弹簧刚度、轴向、径向和环向功能梯度指数等物理参数对输流管道振动频率和临界流速的影响。研究结果表明:当流速较小时,增加轴向功能梯度指数和降低径向和环向功能梯度指数会降低系统的基频和提高系统的临界流速;而当流速较大时,系统的基频随着三维功能梯度指数的变化会展现相反的趋势。增大三维功能梯度指数能降低系统的第二阶固有频率。这说明通过调节复杂约束和三维功能梯度参数能够实现对输流管道稳定性的调控。

摘要：以自主开发的低压空气辅助直喷航空煤油发动机为平台,开展了冷起动燃烧特性试验.基于油、气顺序喷射和同步喷射策略分别探究了油、气喷射间隔时间和喷气截止时刻对燃烧的影响;设计并验证了基于过量空气系数的动态油量控制策略对冷起动过程燃烧稳定性的影响.结果表明:随油、气喷射间隔时间的延长,平均最高燃烧压力先增大后减小,3 ms时具有最好的燃烧性能;喷气截止时刻为压缩上止点前180°CA附近,有利于可燃混合气制备,缸内燃烧稳定;油、气同步喷射策略较油、气顺序喷射策略更有利于提高冷起动过程的燃烧稳定性;应用基于过量空气系数的动态油量控制策略,有利于过量空气系数的平稳过渡,燃烧稳定性和平均指示压力均有所提升.

摘要：微创手术以体表小切口或人体腔道为入路,造成的组织创伤更小,代表着外科手术的最前沿。对于位置深远的病灶,需采用细长柔性器械来适应复杂的体腔环境。具有变刚度特性的手术器械臂,可实现柔性器械的刚柔并济,是保障术中人机交互安全、兼顾操作精度和力输出的关键。聚焦于微创手术器械臂领域,对变刚度机理进行综述,将其分类为:阻塞法、热响应材料法、形状锁合法、力对抗法、梁特征重构法以及混合法。根据对器械臂的性能要求,首先讨论、比较了各变刚度机理在刚化能力、响应时间、空间占用等方面上的性能。然后,综述了潜在的器械臂变刚度设计方法并分析其前景与挑战。最后,总结展望了该研究领域,指出发掘新型变刚度材料及基于仿生理念开展结构/功能一体化设计是本领域寻求突破的重点。

摘要：针对声子晶体中负折射现象产生的原因以及调控波导的方法,本文研究了工字型钢在空气中正方形排布所形成流固混合型声子晶体的波动特性。数值计算是通过有限元方法进行的。根据等频率曲线确定声子晶体产生负折射的频率,并进行模拟验证。通过引入线性缺陷,设计直线和折线型波导,调控波的传播。并通过引入耦合共振缺陷,研究结构中耦合共振波导的波动特性。结果表明:在?=0°的声子晶体中,5255 Hz时波仅沿y方向传播。在?=45°的声子晶体中,3045 Hz时波的传播会出现负折射现象。只有在特定的频率范围内,波在Z型线性波导中能够较好地传播。在不同的频率范围内,波在2种直线型耦合共振波导中均能够较好地传播。相关结果为流固混合型声学器件的设计提供一定的数值基础。

摘要：随着21世纪折纸工程学的发展,折纸不再仅仅是一项民间艺术,一方面数学家前期的大量工作随之浮出水面,另一方面工程应用对折纸结构折叠过程的描述与分析都提出了新的挑战.同时,折纸的对象也不再局限于简单的纸张,工程中存在大量的厚度不可忽略的平板结构,他们的折叠展开问题一直困扰着相关的工程应用.近几年超材料的发展给模块化折纸带来了一次从玩具到高科技的飞跃,然而如何协调地安排这些折纸模块使得整体结构展现出超常且可变化调控的性能是折纸领域的新热点.由此可见,折纸运动学在诸多应用与探索方面都起到了决定性的基础作用.本文重点介绍了已有的机构学理论与方法及其在各种折纸结构分析设计中的应用,旨在为折纸工程学的发展提供坚实的理论技术基础.

摘要：针对充放电模式对电极储锂性能的影响开展综合实验研究与机理分析.设计了4种充放电模式,进行不同充放电模式下还原氧化石墨烯电极的储锂性能实验,并从电极动态反应性能和应变两方面开展实验分析充放电模式对储锂时间和容量的影响机理.实验结果显示,不同充放电模式下电极储锂时间越短容量折损越多,综合数据分析指出电荷转移阻抗、扩散系数、过电位和应变均表现出了非线性和阶段性的特点.最后提出“大电流-小电流”模式为可行的充放电优化方案,利用电化学进程的非线性平衡了快充技术中时间和容量之间的矛盾,为快速充电技术的设计和优化提供了一定的指导.

摘要：三自由度并联构型稳定平台常用作船载稳定平台对船舶扰动进行补偿,姿态精度是并联构型姿态稳定平台的重要性能指标,由于机构中各项几何与非几何误差源之间具有强耦合、非线性等特点,难以建立包含全部误差源的误差模型用于运动学标定.针对该问题,本文提出了一种基于等效误差模型以及RBF神经网络的关节空间误差补偿方法,该方法首先基于伪误差理论将因几何、非几何误差引起的机构动平台姿态误差等效视为仅由驱动关节杆长误差所引起,进而采用RBF神经网络建立了名义驱动关节变量与驱动关节杆长伪误差之间的非线性映射模型.此后,为提升网络泛化性能与动平台姿态误差预测精度,针对性地设计了一种二级分层网络训练方法,下层构建网络线性结构,上层采用粒子群优化(PSO)算法同步全局优化网络扩展常数与正则化参数.最后,采用PSO-RBF在3-UPS/S并联姿态稳定平台上开展了关节空间等效误差预测仿真和作业空间误差补偿实验研究,结果表明,本文所提方法具有高度的灵活性和适用性,可高精度刻画名义驱动变量与驱动关节杆长伪误差之间的映射关系,且网络输出变量可直接用于运动学标定,关节空间中的杆长精度提升了93.6%,作业空间中的姿态精度提升了92.3%,有效提升了标定效率与精度,验证了所提方法的正确性和有效性.

摘要：针对某型柴油机增压器压气机,基于整级全通道数值模拟和正交试验设计方法,研究了自循环机匣处理实现高亚声速压气机扩稳增效的潜力。结果表明:自循环机匣能够在提高设计点气动性能的前提下推迟失稳,但会牺牲堵塞流量。压气机的失稳和堵塞流量分别与叶片前缘及叶片扩压器中的堵塞程度相关。小流量侧自循环机匣通过抽吸叶轮叶顶附近低能流体,缓解堵塞,推迟失稳。但在大流量侧自循环机匣的喷射效应会增大扩压器进口攻角,加剧扩压器叶片流动分离,减小堵塞流量。抽吸效应与喷射效应强度均取决于抽吸槽的位置和宽度,压气机稳定性和堵塞流量与抽吸槽参数的变化基本呈负相关。自循环机匣对气动性能的影响包含两方面:在抽吸槽前,经回流槽流出的流体与主流的掺混及其产生的进口畸变将带来额外的效率和压比损失,适当减小回流槽角度可以降低该损失;在抽吸槽下游,得益于抽吸效应对叶顶流动状态的改善,压气机抽吸槽附近及下游高熵区减小,做功能力增强,气动损失大幅降低。在上述两方面共同影响下,压气机设计点气动性能最终得以提高。

摘要：【目的】应压木细胞壁S_(2)层中的大微纤丝螺旋角(MFA)是树木管胞对力学环境适应性生长的结果,故它有其特别的力学性能。但目前人们还不了解S_(2)层中大MFA对其抗压性能的增韧机理。基于应压木细胞壁S_(2)层的超微结构建立复合材料力学模型,采用数值模拟方法研究应压木细胞壁S_(2)层中MFA对其抗压韧性的影响,可以探究其中的力学机理,并探索基于数值模型研究木细胞壁压缩韧性的建模与分析方法,进而为仿生材料设计奠定力学基础。【方法】首先将云杉木细胞壁S_(2)层简化为连续微纤丝和基体组成的复合材料,并利用夹杂理论的自洽模型计算木细胞壁S_(2)层基体的等效弹性常数。然后利用HyperWorks建立木细胞壁的纤维增强复合材料有限元分析模型,用Abaqus模拟不同MFA的应压木和正常木细胞壁S_(2)层在压缩载荷下的力学行为,并用所得结果分析其MFA与抗压韧性的关系。在此基础上,对比是否考虑木细胞壁的S_(1)、S_(3)(或S_(2)L,指的是S_(2)层与S_(1)层之间木质素和半纤维素含量高的区域)和MP层(P和ML层)对其受压力学行为的影响,并分析在应压木细胞壁数值模型中考虑各组分材料塑性行为的重要性。【结果】在压力作用下,当木细胞壁S_(2)层的MFA在0°~45°内增大时,其临界屈曲位移增大,临界屈曲压力先减小再增大。45°MFA应压木细胞壁S_(2)层的临界压力与0°MFA正常木细胞壁S_(2)层相当,但前者的临界屈曲位移是后者的3.57倍,屈曲失稳前的应变能是后者的2.95倍。在相同压力下,45°MFA应压木细胞壁S_(2)层微纤丝的von Mises应力低于0°MFA正常木。由于单个应压木细胞壁S_(2)层中螺旋状微纤丝所具有的压−扭耦合变形受到周边管胞对扭转变形的约束,其抗压刚度和抗压韧性得到增强。应压木细胞壁中的S 1、S_(2)L和MP层对其受压屈曲有显著的约束作用,完整应压木细胞壁的临界压力比只考虑S_(2)层的临界压力增大37.6%。压力作用下木细胞壁的破坏模式为塑性屈曲,所以考虑木细胞壁各组分材料的塑性行为对准确地计算其抗压韧性十分重要,忽略其塑性行为会使其临界压力的计算结果增大2.97倍。【结论】在受压状态下,应压木细胞壁S_(2)层中微纤丝的螺旋形貌改变了微纤丝与基体间的应力传递,使得S_(2)层的基体承受更多的压应力,木细胞壁的破坏模式变为局部塑性屈曲。所以在压力作用下,尽管应压木细胞壁的抗压刚度随S_(2)层MFA的增大而减小,但应压木细胞壁的临界屈曲位移随MFA的增大而显著地增大,从而增强了它的抗压韧性。当MFA为45°左右时,应压木细胞壁的抗压韧性最佳,此时不仅它的临界屈曲位移比正常木细胞壁S_(2)层高两倍多,且它的临界屈曲压力也略高于后者。