摘要：优化高速连接器的电气-机械结构,抑制信号在其内部传输时的反射现象,对提升高速连接器的传输性能及高速互联系统的稳定性至关重要。分析了高速连接器信号反射问题的根本来源及影响因素,结合优化量的仿真结果,提出了一种在工程中改善高速连接器信号反射问题的优化设计方法。首先,推导出信号反射问题在频域和时域的表征参数。其次,利用HFSS仿真分析各优化量的参数变化对信号反射现象的影响规律。最后,根据仿真结果,以最优化信号反射的表征参数为目标,确定高速连接器的系统优化方案,并通过测试实验来验证其有效性。设计结果表明:接触件插针在线径变化处的线径差异增大时,信号反射加剧;增大端接线缆线径,选用介电常数更小的插座端绝缘体材料,则能够有效抑制信号反射。优化结果表明:采用所提出的优化设计方法后,高速连接器差分阻抗的最大值减小到110Ω以下,最小值增大2.72%以上,波动范围减小31.7%~41.8%;回波损耗在不同频率范围内的最大值均有所减小,整体数值改善约9.8%~12.3%,信号反射问题得到显著改善。

摘要：基于弹性支链并联机构的波浪能转换装置能够采集多方向不规则的波浪能,并且实现向机械能、电能的转换。装置结构参数设计是影响波能转换效率的主要因素之一。动平台在波浪力作用下存在空间位姿的不断变换,通过建立机构的运动学逆解模型,获得给定动平台位姿下弹簧支链的伸缩变形量。针对机构几何参数及支链弹簧物理参数对弹簧支链变形过程中弹性势能的影响,分别进行单参数试验设计及灵敏度分析,确立将支链弹簧系数、动静平台铰点分布角及分布圆半径、平台之间的高度等相关结构参数作为设计变量。进一步以机构运动过程中弹性支链的最大变形能作为优化目标,基于ADAMS/Insight构建多设计变量优化数学模型,通过求解获得机构最佳设计参数。研究结果对改进波能转换装置设计以及提升波浪能转换效率具有重要的意义。

摘要：设计了一个综合化学实验—导电金属有机框架作为锂硫电池正极材料。该实验将本科生实验教学与前沿研究领域相结合,内容包括导电金属有机框架(MIL-47)的制备、样品表征、纽扣电池的组装、电化学性能测试等内容。本实验涉及无机化学、电化学等基础知识及实验操作,以及扫描电镜、X射线粉末衍射等仪器的使用和分析,涵盖面较广,可显著提高学生综合运用专业基础知识,解决具体实践问题的能力,激发其从事科研的思维和热情,有助于培养科研型、创新型人才。

摘要：针对二维全向无线电能传输技术存在空间磁场完整度与电流控制策略复杂度的竞争问题,该文提出一种集成LCC-S拓扑的二维全向无线电能传输系统无盲区能量捕获方法。该系统以二维正交线圈为电磁耦合机构,并将其集成于LCC-S型补偿拓扑。同时提出一种自调整参数设计方法,实现系统在二维空间内产生时均旋转磁场以及系统的零相角输入。通过场-路耦合有限元模型分析系统在二维空间内磁场分布情况,随时间峰值磁场强度矢量轨迹为圆形。搭建集成型二维全向无线电能传输的实验样机,实验结果表明,该系统实现单一电源驱动下无盲区的二维全向电磁能量捕获。

摘要：受动物触须传感机制的启发,结合铁镓合金(Galfenol)对物体表面纹理高度信息的优良感知能力,设计制作一种铁镓合金触须传感器单元,并将其集成为4×2阵列。基于力学、电磁学理论和压磁方程建立了传感器单元输出电压模型,描述了输出电压与物体表面纹理高度的关系。实验测试了传感器单元的静态和动态特性。设计的传感器单元能够检测物体表面0.01~1.6 mm纹理高度变化,灵敏度为243.3 mV/mm,且具有较快的响应时间(26 ms)和恢复时间(25 ms)。将传感器单元与阵列装载在机械手上滑过具有不同纹理的样品表面,利用输出电压波形可识别与重建样品表面纹理。结果表明,设计的传感器阵列能够高精度地感知物体表面纹理信息,进而指导机械手调整操作策略,完善人机交互过程。

摘要：为了解决公共建筑碳排放核算类别繁多、结果粗放的难题,通过调研与程式化扎根理论得出影响公共建筑碳排放的关键因素,并依托实地传感测算试验,研究人流量对环境变化的具体作用机理,整合人时变量,构建了适用于公共建筑的动态碳排放核算模型。结果表明:1)编码处理和调研数据的相关性分析结果均显示人流量对公共建筑的能源消耗起到关键作用;2)人流量间接作用于用能系统以及人的自身排放共同组成温室气体的排放增量;3)经验证,研究构建的动态核算模型原始误差为5.36%,修正后误差降至4.807%(小于5%),与实际运行工况有良好的交互性。研究成果完善了已有公共建筑的碳排放核算边界,构建了动态工况下的核算模型,实现了基于动态人流量变化下的公共建筑碳排放定量描述,为绿色建筑评价体系提供了理论依据与模型基础。

摘要：为提升短期电力负荷预测精度,提出了一种变权组合预测策略。首先,为了降低负荷数据的不平稳度,使用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)将负荷数据分解成了高频、低频、残差3种特征模态分量。其次,充分计及负荷数据的时序特点,参考指数加权法原理设计自适应误差重要性量化函数,并结合组合模型在时间窗口内的历史负荷数据的均方预测误差设计改进最优加权法的目标函数和约束条件,以完成子模型的准确变权。最后,针对波动较强的高频分量选定极端梯度提升(XGBoost)和卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)模型并使用改进最优加权法进行组合预测、低频分量使用多元线性回归(MLR)模型预测、残差分量使用LSTM模型预测,叠加各模态分量的预测结果,实现了短期负荷数据的准确预测。实验结果表明,使用策略组合模型的平均绝对百分比误差为4.18%。与使用传统组合策略的组合模型相比,平均绝对百分比预测误差平均降低了0.87%。

摘要：油阻尼断路器的主要特点是在电路发生短路、过载等情况时能够自动脱扣,断开电路,从而保护人员和设备的安全,常用于变电站等场所。文章在以往对油阻尼断路器油阻尼力、电磁铁静态特性、操作机构性能等研究的基础上,构建一个基于机-电-磁-流多体多自由度多场耦合的一体化虚拟样机整体耦合模型;接着对该整体耦合模型的保护特性进行了仿真与分析,通过仿真得到了不同电流倍数下动触头的分断特性,并通过实验验证了整体耦合模型和仿真结果的正确性;最后,为减小产品保护特性的分散程度,提高油阻尼断路器的稳定性,文中结合稳健容差设计技术,选取不同电流倍数下触头的断开时间作为目标函数,以极靴半径、细铁芯半径、粗铁芯半径、粗铁芯高度作为关键设计参数,通过正交试验和贡献率分析法对目标函数进行容差分配,使得触头断开时间的分散度比原来减少39.165%。研究成果将会对电器产品的研发提供理论指导。

摘要：锂离子电池的过放电行为可诱发内短路进而可能导致热失控。由于单体电池一致性差异和过放电导致的内短路初期电、热特征不明显,使得电压和温度等常规物理参数难以可靠实现故障预警,而阻抗可以反映电池内部信息,对故障状态具有较好的指示能力。该文通过分析锂离子电池过放电诱发内短路引起阻抗变化的机理,基于设计的阻抗在线测量装置,确定用于监测电池内短路故障的特征阻抗频率为70 Hz,获取过放电诱发内短路过程中特征频率下动态阻抗及阻抗变化率,提出一种基于动态阻抗特征的内短路在线识别方法并验证了方法的可靠性。实验结果表明,锂离子电池放电过程中动态阻抗半正弦变化特征可提前约144 s实现过放电预警,动态阻抗针状变化特征可提前约152 s实现内短路故障预警,动态阻抗明显回升特征可作为内短路发生的标志。此外,阻抗变化率特征有助于实现锂离子电池故障识别及预警,该方法在锂离子电池故障在线快速诊断中具有重要的应用潜力。

摘要：多层金属复合材料在航天航空、汽车、船舶、核能电力领域中起着非常重要的作用。相比于传统单一金属,多层金属复合材料具有超高的塑性变形能力和断裂韧性。综述了多层金属复合材料在塑性变形过程中的应变局域化延迟和抗断裂失稳的特征和机理,归纳出周期性颈缩、脱层断裂、隧道裂纹、弥散剪切带对抑制多层金属复合材料塑性失稳的作用机理,并阐明脱层断裂、裂纹分叉、隧道裂纹对多层金属复合材料的增韧机理,和对韧脆转变行为的作用规律,可为金属材料强韧化提供新的设计思路和技术支撑。