摘要：微化工过程具有高效、安全、节能、体积小和高传热传质率等方面的固有优势,其在气液非均相传质与反应强化领域表现出巨大的发展潜力。本文系统论述了微通道内气液两相流动与传质特性的研究现状,总结了微通道内气液两相流型及分布情况,从操作条件和微通道设计等方面分析了影响两相流型的关键因素,并讨论了多种因素对传质与过程强化的影响方式,对目前研究的微通道内气液两相的传质模型进行了总结分类。以气液两相在主要流动通道的流动形态为基准,分类介绍了多种气液两相微反应器的最新研究进展。文中指出进一步探究微化工过程强化方式以及开发新型气液微通道反应器仍是未来微化工研究的重点发展方向。

摘要：分析设计和制造领域相关文献的主题和关键词,梳理设计理论与方法研究的发展历程;分析制造技术与信息技术同设计理论之间的关系,从时间上将设计理论研究的发展分为四个阶段。从产品全生命周期阶段的角度对广泛使用的设计理论与方法进行分类总结,阐述各类方法的概念、特点及应用范围。从设计过程表达、设计知识管理以及设计评价决策的角度,总结促进设计理论进步的关键技术。最后从面向复杂系统的设计、人工智能与设计以及环境友好的绿色设计三个方面对未来研究趋势进行展望。

摘要：移动机器人可以代替人进入火灾、地震现场等高危环境进行地形探索及伤员搜寻等工作,然而大多数机器人难以同时适应障碍、直角墙壁、墙面过渡等多种复杂地形,且其控制系统相对复杂,需要外部能源输入。为此,设计了一款具有多种功能、控制相对简单且无系留的可变形移动机器人。首先,将二杆四索张拉整体结构作为基本单元,设计了可实现弯曲变形的张拉整体结构躯干;其次,基于吸附力及结构参数的分析,设计了负压吸附装置,并将它与可变形躯干结合,形成了机器人整体结构;接着,对机器人进行运动学分析,获得了机器人位姿与电机转角的映射关系,并据此规划了机器人墙面过渡、从墙面穿越狭小空间及翻转上台阶的步态;最后,完成了机器人样机的研制,并针对不同地形开展了机器人运动实验,验证了机器人步态规划的合理性。研究结果为多功能移动机器人的设计与制造提供了一定的参考价值。

摘要：乙醇作为一种绿色清洁的燃料替代品和油品添加剂,在全球有广泛的市场需求.利用合成气经乙酸甲酯(MA)合成乙醇的工艺路线,因其原子经济性、产品选择性高、反应条件温和等优势而备受关注.其中,二甲醚(DME)羰基化是该路线的关键步骤之一.研究证实,具有8元环(8-MR)孔道结构的硅铝酸盐微孔分子筛可以在较低的反应温度下高选择性催化二甲醚羰基化反应.目前,研究者已经对丝光沸石(MOR)、镁碱沸石(FER)等分子筛进行了全面深入的分析,但对SSZ-13等菱沸石(CHA型)的研究有限,缺乏SSZ-13上主、副反应催化机理的阐释,并且忽略了沸石独特的笼状结构在反应中的空间限域效应.本文结合实验和理论计算确定了SSZ-13分子筛催化DME羰基化的活性位点,并探究了孔道的限域效应.通过负载具有不同尺寸的Na^(+)和Cs^(+)实现了对不同通道中Brönsted酸位点(BAS)的选择性屏蔽.酸性质表征和密度泛函理论(DFT)计算结果表明,在较低的负载量下,Na^(+)优先取代SSZ-13的6元环(6-MR)中的BAS,而Cs^(+)由于其较大的离子半径只能与8-MR中的BAS发生交换,从而实现了对SSZ-13不同孔道中酸分布的调控.负载不同金属量以及金属种类的样品活性研究表明,当6-MR中BAS减少时,DME转化率基本不变;而当8-MR中BAS被离子交换时,DME转化率明显下降.随后,将未经金属改性的、具有不同硅铝比的母体SSZ-13样品的MA生成速率与其8-MR中BAS的数量相关联,发现两者呈较好的线性关系,说明SSZ-13的8-MR中BAS为DME羰基化的活性中心.同时,DFT计算了DME在不同孔道BAS上的解离能,结果表明DME更容易在8-MR的BAS上解离从而进行后续反应.随后,探究了SSZ-13笼的空间限域效应对主副反应的影响机制.通过比较金属负载量相近的Na/H-SSZ-13和Cs/H-SSZ-13上CO插入甲氧基形成烯酮的反应势垒,证实了较大尺寸金属离子的引入增加了主反应速控步的能垒.为了揭示空间限域对副反应的影响,比较了反应后催化剂的热重、气质联用等表征结果,并利用密度泛函理论计算了副反应的关键物种(七甲基苯正离子)在Na/H-SSZ-13和Cs/H-SSZ-13上的吸附能,证实了SSZ-13的笼状结构体积是影响MA选择性的关键因素.金属负载后SSZ-13笼空间减少,可以有效地抑制副反应关键物种的形成,从而提高主反应选择性.综上,本文不仅对SSZ-13分子筛催化二甲醚羰基化反应机理进行了全面解析,并通过实验设计,改变了SSZ-13分子筛的孔道结构和笼结构空间,突出了分子筛限域效应在二甲醚羰基化反应中的重要作用.本文研究结果为设计具有较高选择性的沸石催化剂提供一定的参考.

摘要：设计、合成了一种受阻胺光稳定剂(HALS)TM-3。首先,三聚氯氰和N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺通过亲核取代反应合成了N-丁基-4,6-二氯-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2-胺(中间体Ⅰ);中间体Ⅰ再与N,N-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺反应生成了N2,N2'-(己烷-1,6-二基)双[N4-丁基-6-氯-N2,N4-双(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺](中间体Ⅱ);最后,中间体Ⅱ水解生成目标化合物6,6'-{己烷-1,6-二基双[(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氮二基]}双{4-[丁基(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-醇}(TM-3)。采用1HNMR、13CNMR、HRMS表征了TM-3的结构,通过UV-Vis、TGA考察了其性能,比较了TM-3和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(HALS770)在汽车清漆涂料中的光稳定性。结果表明,TM-3在210 nm处具有强烈的UV-Vis吸收;热稳定性能良好,在400℃以前能保持热稳定,可以耐受较高的温度;TM-3在含水的有机溶剂中比HALS770具有更好的溶解性。加入TM-3的样品(样品4)在模拟紫外光照射800 h后色差为6.01,光泽损失率为4.6%;而加入HALS770的样品(样品5)色差达到6.72,光泽损失率为6.7%,说明TM-3的光稳定优于HALS770。

摘要：针对盾构管片自动化拼装中的管片位姿检测问题,提出了一种无需事先标记管片且适用于几何参数未知的盾构管片自动化拼装方案,并推导了管片位姿检测算法。该方案利用安装在拼装机器人末端执行器抓取板上的5个线激光传感器分别对管片的直边和弧边进行照射,通过检测线激光照射在管片边缘而产生的偏折点的3D坐标,逐步计算出管片在拼装过程中相对于拼装机器人的基坐标系的位姿,再据此计算出机器人将待拼装管片拼装至期望位姿时,机器人末端执行器相对于基坐标系的位姿,从而实现管片的自动化拼装。为了验证该算法的有效性,在实验室环境中搭建了基于线激光传感器的管片自动拼装实验平台,并利用该平台进行了管片自动拼装实验。实验结果表明,提出的盾构管片自动拼装方法在管片定位方面表现出较小的误差,且管片拼装最大错台为1.50 mm,最大间隙为0.96 mm,符合工程要求。这为盾构管片的自动化拼装提供了一种有效的技术解决方案。

摘要：具有竞争关系的产品共同构成一个相互作用、动态演化、难以预测的复杂人工系统。可适应能力是产品通过适应性调整以满足不同需求的能力。对于由竞争产品构成的复杂人工系统而言,赋予产品较高的可适应能力对企业管理决策、产品设计研发、生产制造、运维服务以及社会环境而言均十分有益。理解产品的客观演化规律与趋势对在设计过程中赋予产品可适应能力非常关键。通过指标比较与分析,提出了产品演化过程中的非劣设计原则及其判别式,进一步给出了竞争产品高阶演化状态空间的定义及其数学表达式,并指出该状态空间所具备的基本特性,即:关联性、动态性、统一性、有界性以及收敛性。基于高阶演化状态空间及基本特性,以物理(结构)单元的重用率为基础提出了产品高阶可适应能力的概念与评价方法。最后,以国内某公司的一款风力发电机作为案例,对其高阶演化状态空间与高阶可适应能力进行了分析与讨论,演示并验证了所提出的概念与方法。

摘要：聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)具有耐高低温、耐化学腐蚀和高热稳定性等优点,已成为工业领域中不可或缺的密封材料,其压缩性能对密封结构的安全服役至关重要。通过对PTFE开展压缩试验和压缩蠕变试验,研究PTFE在不同温度下的压缩性能,探究应力、温度对蠕变行为的耦合影响规律。研究结果表明,PTFE的压缩屈服强度和压缩模量随温度的升高而降低。压缩蠕变性能受到温度和应力的耦合影响,在相同温度下,随着应力的增加,PTFE的瞬时应变和蠕变速率增加。在相同应力下,随着温度的增加,压缩模量降低,分子能量和自由体积增大,从而PTFE的瞬时应变和蠕变量增大,总应变也增大。最后,采用Burgers模型、Findley模型和时间硬化模型对PTFE在不同加载工况下的蠕变行为进行了分析,发现Burgers模型和Findley模型可以较好地描述PTFE在不同温度下的蠕变行为。本研究可以为PTFE压缩蠕变性能的密封结构设计及工程应用提供理论指导和数据支撑。

摘要：针对汽车零部件柔性产品族制造单元考虑工序间动态上下料路径与时间的生产调度求解问题,文中提出一种用于动态上下料路径柔性作业调度问题优化的自适应离散差分进化算法。通过自适应缩放参数实现收敛速度提升,构建基于矩阵映射的离散编码规则实现变异操作离散化及基于机器人实际运动路径的动态调度解码。通过对某平台化车型架构的转向器壳体加工单元实例分析并验证了算法有效性及优越性。

摘要：为研究海上风电高桩承台基础结构在风电机组大弯矩荷载及复杂海洋环境荷载作用下的受力及传力机理,采用在数值模型中逐级加载的方式,模拟不同荷载量级情况下基础受力特性,获得了高桩承台组合结构的关键承载部位,分析了混凝土承台及斜向钢管桩受力特性.研究结果表明,随着风电机组荷载和环境荷载的增大,混凝土承台承载模式将由轴压承载向偏压转变;钢管桩顶部与混凝土承台接触部位是承载及荷载传递的关键部位,混凝土受拉损伤首先从此处开始;随着荷载的增大,斜向钢管桩群桩应力最大部位将从波流荷载作用点向泥面处转变.研究明晰了海上风电高桩承台基础的荷载传递规律及关键部位,为基础结构的安全设计提供了指导.