三向力作用下石英晶块应力分布及力传感研究

针对当前压电三向力传感器采用多片叠堆而存在定位难、制作过程复杂的问题,该文提出了一种以立方体石英晶块作为力敏元件的新型压电三向力测试装置。对空间三向力作用下压电石英晶块表面应力分布规律进行研究,由压电效应"力-电"转换公式建立各表面应力与感生电荷密度的数学模型。在得到特定面域内电荷量与三向力间映射关系的基础上,完成了新型压电三向力测试装置的结构设计,并进行了静态标定实验。实验结果表明,该新型压电三向力测试装置的线性度为1.39%,重复性为4.52%,向间干扰为5.02%,说明利用石英晶块也可实现三向力测量。     

基于流形学习的滚动轴承故障盲源分离方法

滚动轴承的故障信号是一种典型的非线性非平稳信号,其信号中常常混有噪声信号及其他干扰成分。提出了一种基于流形学习的滚动轴承故障盲源分离方法,首先,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)对单通道模拟信号进行分解,对得到的多通道信号构造其协方差矩阵,计算矩阵的奇异值下降速比得到原始信号数目;其次,利用峭度等指标选择最优观测信号,利用核主成分分析(kernel principal components analysis,简称KPCA)提取信号的流形成分;最后,利用快速独立成分分析(fast independent component analysis,简称Fast ICA)还原得到源信号。该方法不但解决了故障信号的欠定盲源分离问题,还提出了最优观测信号的确定准则,并通过实例验证了方法的有效性。     

基于通用发生函数与成功流法的多态系统可靠性分析算法研究

针对成功流(GO)法可靠性分析过程复杂问题，将通用发生函数(UGF)与GO法结合，提出适用于复杂系统可靠性分析的UGF-GO算法。该算法通过分析GO图中各操作符结构关系，建立相应的系统结构UGF计算公式分析系统可靠性，不仅降低了GO图的计算复杂度，而且还简化了GO图共有信号修正过程。通过对比概率公式算法与UGF-GO算法的可靠性分析结果，验证了UGF-GO算法应用于复杂多态系统可靠性分析的有效性与简便性。UGF-GO算法应用于某型飞机供电系统，结果表明从失效机理到退化建模，UGF-GO算法能完整地分析具有性能退化行为的系统可靠性。     

基于磁场梯度定位的边坡变形监测原理

现有边坡变形传感器易受雨水、泥石流、滚石等环境的影响,且在深部变形监测时,存在仪器布设较繁琐的问题。基于磁测的原理,采用磁性标签制作智能石头,通过磁力梯度仪和智能石头建立边坡变形监测系统。采用Levenberg-Marquardt算法（LM算法）改进遗传算法,实现基于磁场梯度的磁性目标（智能石头）定位,避免磁性目标的磁感应强度与地球磁场分离的问题,同时解决了一般优化算法的收敛性。此算例中,基于磁场梯度定位的边坡位移监测精度达到0.01m,在实际的边坡监测中,其精度可通过增大智能石头的磁矩、改变磁力梯度仪的位置进行调整。     

基于分形的自然场景绘制

在数据场可视化、计算机仿真及虚拟现实技术中,经常需要实现自然场景的绘制.分形是描述自然景物最好的方法.本文给出了由分形插值曲面生成场景中地形面的具体方法;提出了在同一递归深度取相同随机量的方法解决中点变位法中的裂缝问题,实现了用三角形中点变位法和四边形中点变位法绘制场景中的山形,从而用连续四边形面片构造出了库区山形及河道,用分形曲面构造出了河床,逼真地全景显示了库区自然场景.     

芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。 为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。     

超声波实时测量技术在固体火箭发动机中的应用

利用超声波对固体推进剂燃速进行实时测量是先进的燃速测量方法之一。针对超声波技术在固体火箭发动机试车中的应用,对典型固体火箭发动机材料进行测试研究,获得了发动机材料的超声波信号特征。将超声波探头直接安装在发动机壳体外侧部位,测量了固体推进剂在常压燃烧时的厚度变化。针对动态燃速测试,提出了超声波数据处理方法,对固体装药在常压燃烧下的回波进行处理,获得了装药的厚度变化过程和燃速,并分析了燃面附近温度分布对燃速测量的影响。结果表明：用超声波测量金属壳体固体发动机的燃速必须在壳体上开窗使超声波透过壳体和绝热层界面,而对复合材料壳体发动机可将超声波探头直接安装在壳体外侧;燃烧引起的装药表面温度变化对测量的影响可以忽略;该数据处理方法可以有效获得装药厚度变化。     

4,4'-二羟基二苯砜合成新工艺的研究

对苯酚磺化、脱水法合成4,4'-二羟基二苯砜（BPS）工艺进行改进。研究了使用新的催化剂（2,6-萘二磺酸）和溶剂（均三甲苯-均四甲苯混合溶剂）,提高经苯酚和浓硫酸合成BPS的收率和纯度。详细研究了合成过程中所用溶剂类型及混合溶剂比例、催化剂种类及用量对BPS收率、纯度及异构体2,4'-二羟基二苯砜变化规律的影响。较好的工艺条件为：100 g均三甲苯-均四甲苯混合溶剂（二者质量比3∶1）,5 g 2,6-萘二磺酸催化剂,98.5 g苯酚,在110 ℃将51.2 g硫酸滴加完成后,将反应液快速升温至回流温度172 ℃并保持5 h。BPS产品收率可达99.3%,纯度为96.49%。该方法收率高,催化剂便宜,易于工业化。     

冲击波作用下舰船刚体运动响应

在非接触水下爆炸冲击波载荷作用下,较小的船体或者刚度较大的船体会产生很大的刚体运动响应。以Taylor平板公式为基础,考虑横剖面运动的附加质量,建立二维横剖面在非接触水下爆炸冲击波作用下的运动方程。在此基础上,计算某艇在水下爆炸冲击波作用下的刚体响应,与实验结果比较一致,表明该方法可用于预报水下爆炸冲击波作用下船体的刚体响应。     

引入声汇的相位共轭方法进行声场识别

在时间反转方法中引入声汇概念的基础上,提出两种方法计算引入的声汇幅值：第一种方法是直接推导出相位共轭阵列在声源聚焦处的幅值,将其作为声汇的幅值;第二种方法是在近场引入一个测量球面计算声汇的幅值,并讨论引入测量球面半径对声场重建结果的影响。数值计算结果表明：引入声汇之后,在一定的测量距离上,采用两种计算方法都能突破声波的衍射极限;通过引入的测量球面方法,采用封闭的球形阵列在远场也能突破声波的衍射极限,得到结果更精确,与点声源理论解吻合较好;根据倏逝波传播性质,引入的测量球面半径需小于一个波长。