基于Mindlin理论的新型模式转换超声振动系统设计与研究

基于波的纵振动理论和Mindlin厚板弯曲振动理论,设计研究了由三段复合变幅杆、中厚圆盘、大尺寸圆筒组成的新型模式转换超声振动系统.对所设计的振动系统进行数值计算和有限元模态和谐响应分析,同时研究各几何参量对振动系统谐振频率的影响规律,并通过实验进行测试.结果表明:设计结果和有限元分析及测试结果之间的误差较小;系统谐振频率随着圆盘厚度的增加而增大,随着变幅杆大小端半径的增加而增加;随着变幅杆各段长度、圆管段高、内径的增大而减小.研究结果验证了所建立的新型超声振动系统谐振频率方程的正确性,所设计系统的结构合理、振动效果良好,为谐振频率的修正提供了依据,也为超声辅助加工技术特别是硬脆材料曲面的高精度加工提供了一种新型超声振动系统.     

细晶高强度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形本构方程及组织演变模型EI北大核心CSCD

利用Thermecmastor-Z热模拟试验机,在变形温度为350~450℃、应变速率为0.001~1 s^(−1)条件下,对一种平均晶粒尺寸为4.1μm、室温抗拉强度达到324 MPa的细晶高强度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行了热压缩变形试验。利用Arrenhenius模型描述该合金的热流变行为,并构建了热变形本构方程。结果表明:基于试验数据绘制的真应力−应变曲线显示出较为明显的动态再结晶行为特征。通过数据拟合得出再结晶临界应力约为峰值应力的0.851,临界应变约为峰值应变的0.309;建立了动态再结晶临界应变模型和变形温度为350、400和450℃,应变速率为0.01、0.1和1 s^(−1)条件下的动态再结晶体积分数预测模型。所建立的方程和模型可为细晶高强度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形过程力学行为及组织演变行为的预测提供依据。     

纯铂的热塑性变形行为及微观结构演变规律研究

用热模拟试验机研究了纯铂在真应变量为0.9、变形温度为550℃～950℃和应变速率为0.01～1 s~(-1)的热塑性变形行为,并对热压缩后的样品进行了金相观察和显微硬度测量。结果表明,纯铂的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;其热压缩变形过程中软化行为由变形温度和变形速率共同作用决定,一般以动态回复为主,而在低应变速率和高形变温度下以动态再结晶为主,动态再结晶发生造成的软化使纯铂样品的硬度迅速下降。利用Zener-Hollomon参数方程获得了热塑性变形流变应力本构方程,得到纯铂的热变形激活能为208.51 kJ/mol,流变应力拟合公式计算值与实验值的平均误差为5.9%。     

水在高温硫化硅橡胶中的扩散特性研究

水分侵入是造成复合绝缘子高温硫化硅橡胶伞裙、护套材料老化的主要因素之一。为了获得能够准确描述水分子在硅橡胶中扩散的扩散模型和扩散特性,使用固体核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术,分析了水分子在硅橡胶中的存在状态;并通过称重法试验,获得了水分子在硅橡胶中扩散时硅橡胶的增重曲线。研究表明,水分子在硅橡胶中存在"自由态"和"结合态"两种不同的状态。固体核磁共振和称重法的试验结果都表明,水分子在硅橡胶中的扩散过程符合Langmuir扩散模型,而不符合经典的Fick扩散模型。同时研究了水分子扩散过程的影响因素,结果发现:自由态水分子的含量随温度的升高而增加,结合态水分子的含量随温度的升高而降低,且温度对扩散系数的影响符合经典的Arrhenius方程;硅橡胶中的氢氧化铝(ATH)填料含量的增加会导致结合态水分子含量的增加,但ATH含量对自由态水分子含量的影响不显著。     

混合型多电平变流器桥臂电容电压平衡的原理与控制

混合式多电平变流器(HMC)能够实现有功无功独立控制,在直流侧发生故障时,交流侧电流仍然可控,这对于构成直流电网有重要意义。文中研究了HMC的电压合成方法以及在静止同步补偿器(STATCOM)模式下和高压直流(HVDC)模式下的能量平衡原理。基于能量平衡的原理,提出了STATCOM模式下和HVDC模式下桥臂电容稳压控制方法,并提出了HVDC模式下桥臂电容稳压的具体实现方法。为了验证所提出的能量平衡原理及控制策略,根据仿真算例所提供的参数,搭建了端对端直流输电的PSCAD仿真模型,对HMC的启动充电、解锁、有功渐变和直流故障过程进行了仿真。仿真结果显示,HMC能够实现有功无功独立控制,能够隔离直流侧故障,所提出的能量平衡原理与控制方法能够实现桥臂电容的稳压控制。     

一种双线性抗差状态估计方法

传统状态估计方法一般需要求解某个非线性非凸优化问题,并用基于梯度的方法予以求解,因而存在难以保证获得全局最优解、可能收敛困难等问题。文中基于国外学者提出的精确线性化量测方程构建了一种双线性抗差状态估计方法。该方法仅需求解一个线性加权最小绝对值估计问题(等价为线性规划问题)、一个非线性变换以及一个线性加权最小二乘估计问题(二次规划问题),从数学上可保证获得全局最优解,并不存在收敛性问题。最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。     

含多微源的微电网离网运行小信号稳定性分析

建立含同步发电机和逆变器微源接口的微电网小信号分析模型。各微源接口首先在本地坐标系上建模,模型忽略同步发电机定子磁链和逆变器电流环等快速动态过程,然后通过网络方程将微源接口和负荷变换到统一旋转坐标轴,最后线性化得到微电网小信号分析模型。利用模型分析微电网离网运行时电压源换流器分别采用PQ下垂控制和PV下垂控制策略时同步机网络参数及控制器参数变化对微电网稳定性和动态特性的影响。采用MATLAB/Simulink构建时域仿真模型进行仿真研究,验证了所建模型的可行性。     

TiC(30vol%)/Cu-Al_2O_3复合材料热变形及动态再结晶

采用真空热压-内氧化烧结法制备了TiC(30vol%)/Cu-Al2O3复合材料,测试其基本性能,对其微观组织进行了观察分析。利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,在变形温度450~850℃、应变速率0.001~1s-1、变形量50%的条件下,对TiC(30vol%)/Cu-Al2O3进行了热压缩变形试验。通过对流变应力进行分析和计算,构建了该复合材料的本构方程及动态再结晶临界应变模型。利用加工硬化率-应变曲线的拐点和对应偏导曲线最小值的判据,建立了动态再结晶临界应变与Zener-Hollomon参数之间的函数关系。结果表明:TiC(30vol%)/Cu-Al2O3复合材料的真应力-真应变曲线以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;计算得出该复合材料的热变形激活能为211.384kJ/mol。     

含色散项Zabolotskaya-Khokhlov方程的对称、约化、精确解和守恒律

利用修正的Clarkson-Kruskal (CK)直接方法得到了含色散项的Zabolotskaya-Khokhlov(简写为DZK)方程的对称、约化和一些精确解,包括双曲函数解,有理函数解,三角函数解等,同时得到了该方程的守恒律.     

三参数Weibull分布下基于BRM的LED照明灯寿命预测

为了在短时间内准确获得LED照明灯的寿命信息,以3组恒定加速应力的试验数据为基础,采用三参数Weibull函数描述其寿命分布,基于双线性回归法(BRM)对试验数据进行处理分析,并利用自行开发的寿命预测软件较为精确地得出LED照明灯在正常工作应力下的寿命。数值结果表明,LED照明灯的寿命服从三参数Weibull分布,其加速模型符合Arrhenius方程,精确预测的LED照明灯寿命为工程技术人员关于产品的可靠性设计提供技术参考。