数字化羊绒测色法及其在长度测量中的应用

针对光电法测试纤维长度等性质时,存在纤维的透光及反光信号与颜色高度相关的问题,采用数字化方法表征羊绒的颜色类别并精准地测量羊绒的长度。将彩色光电耦合器作为测色传感器,搭建了更适合纤维材料的测色装置;通过颜色模型在3种色空间的转换,得到3类颜色的羊绒在三维色空间的分布;基于系列实验,创建了有色羊绒的光学参数即无穷厚时的表观反射率表观反射率与测色装置计算的亮度指标之间的换算模型,并用实验证明采用测得的表观反射率可计算得到准确的须丛线密度曲线,从而可用光电法精准测量有色羊绒的长度。结果表明,该测色方法的测样面积大,代表性好,成本低,同时可用于其他纤维和纺织品的颜色测量。     

Preparation and properties of fluorinated silicon two‐component polyurethane hydrophobic coatings

A polyurethane (PU) hydrophobic coating was prepared by the two‐component method, polycarbonate diol and isophorone diisocyanate becoming a two‐phase composition. The PU films with hydrophobic surface were prepared by establishing a rough structure on the surface of silica (SiO₂) modified with silane coupling agents (γ‐(2,3‐epoxypropoxy)propytrimethoxysilane (KH560) and (heptadecafluoro‐1,1,2,2‐tetradecyl)trimethoxysilane (FAS)). First, the surface of SiO₂ was covered by a layer of hydrophobic methyl and fluorocarbon (C–F) groups. Then, the SiO₂ and modified SiO₂ were obtained by the introduction of KH560 and FAS with the silanol reaction by ultrasonic stirring. The effect of SiO₂ and modified SiO₂ on the structure and hydrophobic properties of PU was investigated by a series of test instruments. The results showed that the introduction of SiO₂ and modified SiO₂ was beneficial for increasing the roughness of the PU coating surface; the roughness of FAS/SiO₂‐PU could reach up to 14.790 nm, four times better than pure PU. A hydrophobic modified PU coating with water contact angle 123° was fabricated by using the hydrophobic C–F group FAS as a low surface energy material and establishing a micro rough structure on the surface of PU. Moreover, PU modified with KH560 and FAS can reduce the glass transition temperature (T_g) of soft segments, resulting in improvement of micro‐phase separation. © 2020 Society of Chemical Industry     

超精密气体静压系统节流器法向随机微振动研究

以无气腔平面节流器为研究对象,对节流器流固耦合法向随机微振动进行了理论仿真和实验研究。受限于节流器厚度与气膜厚度尺寸的差异和输入初始边界条件,建立了节流器的COMSOL仿真简化模型,对节流器-气膜微流场进行双向流固耦合数值模拟。仿真结果表明,节流器的法向随机微振动幅值关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大;微振动幅值随气体入口流速的增大而增大。实验采用纳米级激光测振仪,依次测量供气压力为0.1,0.2,…,0.5 MPa时尺寸为75 mm×50 mm×14 mm的HEXAGON双环联结型节流器多个不同位置的法向振动,实验结果表明,法向随机微振动幅值分布特性与仿真结果一致,关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大,验证了节流器法向微振动的"跷跷板"振动形式;在0.5 MPa供气压力下,边缘振动幅值超过1 nm。对实验数据进行功率谱密度分析,结果表明不同供气压力下法向随机微振动均在9.4 kHz和10.6 kHz处产生较大功率,可认为与节流器-气膜流固耦合系统的固有频率有关。研究结果有效地揭示了节流器法向随机微振动的特性,为气体静压系统避开随机共振区、优化气体静压系统的设计提供了理论指导。     

采煤机平滑靴平动固-热-力耦合特性分析

针对采煤机滑靴在推进过程中,平滑靴与刮板输送机中部槽间瞬态温度高导致接触面磨损甚至失效的问题,构建了煤粉界面层影响下动摩擦因数的平滑靴固-热-力耦合数学模型,再以试验获取的滑靴载荷作为输入,利用Comsol Multiphysics分别对干煤粉和含水煤粉界面影响下,采煤机前、后平滑靴与刮板输送机中部槽间的固-热-力耦合特性进行分析。结果表明:接触面间温度与滑靴受力、煤粉的状态有关,干煤粉界面下前后平滑靴的最高温度为460.04 K和433.73 K,最高温度位置在作用关节中心;含水煤粉界面下前后平滑靴的最高温度为438.31 K和418.62 K,最高温度位置同样位于作用关节中心。     

Computation and investigation of mode characteristics in nonlinear system with tuned/mistuned contact interface

This study derived a novel computation algorithm for a mechanical system with multiple friction contact interfaces that is well-suited to the investigation of nonlinear mode characteristic of a coupling system. The procedure uses the incremental harmonic balance method to obtain the nonlinear parameters of the contact interface. Thereafter, the computed nonlinear parameters are applied to rebuild the matrices of the coupling system, which can be easily solved to calculate the nonlinear mode characteristics by standard iterative solvers. Lastly, the derived method is applied to a cycle symmetry system, which represents a shaft–disk–blade system subjected to dry friction. Moreover, this study analyzed the effects of the tuned and mistuned contact features on the nonlinear mode characteristics. Numerical results prove that the proposed method is particularly suitable for the study of nonlinear characteristics in such nonlinear systems.     

宁夏红寺堡盆地隐伏古隆起成因机制及其对区域沙漠化的影响

目前对于青藏高原东北缘活动构造研究多集中于活动断裂带的活动性,而对夹持于其间的沉积盆地构造格架及活动性研究甚少。以夹持于烟筒山断裂与牛首山—罗山断裂之间的宁夏红寺堡盆地为研究对象,采用重力资料重处理解译、音频大地电磁测深(AMT)和地震勘探相结合,揭示红寺堡盆地隐伏构造特征,并进一步采用盆山一体化思路分析隐伏构造的成因机制及其对区域沙漠化的控制作用。结果表明:青藏高原在中新世末发生强烈的NE向推挤、扩展和隆升,红寺堡盆地由坳陷盆地转变为挠曲盆地; 在青藏高原NE向扩展的影响下,烟筒山断裂发生强烈的逆冲作用,古生代—中生代基底逆冲于古近系—新近系之上,受构造变形影响的最新地层为中新统彰恩堡组; 红寺堡盆地内的隐伏古隆起呈NW—SE向,与烟筒山构造带具有相同的构造动力学背景,受青藏高原NE向扩展影响形成于中新世末,并且至今仍具有活动性; 隐伏古隆起周缘断裂的活动破坏了地表稳定性、蓄水能力和地表植被,导致区域沙漠化呈现有规律的NW—SE向带状展布。该研究成果对于宁夏红寺堡盆地区域稳定性评价及沙漠化的综合治理具有现实指导意义。     

拉锻式摩擦塞焊的热力耦合解析模型和试验验证

为快速得到拉锻式摩擦塞焊的焊接工艺参数，对焊接过程进行预测，建立了摩擦塞焊过程的扭矩、轴向力、功率和能量等指标的力学模型和热力耦合解析模型。模型的输入量为焊接塞棒的几何参数、材料属性、焊接转速和进给速度，输出量为焊接过程的扭矩、轴向力、功率和能量等。在自主设计的拉锻式摩擦塞焊设备上进行了焊接试验。通过将试验数据的输入和输出指标与理论模型值进行对比分析，验证了理论解析模型的可行性。     

基于双向耦合的东安513型发动机整机多物理场研究

以东安513型汽油发动机整机为例,基于ANSYS有限元分析软件对其进行流体场、瞬态温度场以及瞬态结构场的多物理场双向耦合研究,实现了对发动机实际工况下的有限元分析。研究了发动机整机在实际工况下的受力以及密封情况,并对现有发动机组合结构存在的密封缺陷进行优化调整。文中详细阐述了在分析过程中涉及到的关键技术和要点,并最终获得了发动机整机实际工作状态下的多个结果云图。根据分析结果云图可以发现,发动机在热载荷、螺栓预紧力以及爆破压力的共同影响下,会使整机发生一定的形变,这种变形会影响其工作状况下的密封性能。通过对分析结果的研究,最终选择调整螺栓预紧力的大小和分布来提高发动机密封性能。     

基于耦合模型的福州市暴雨内涝研究

以福州市内涝问题为例.通过耦合协调度模型分析了福州市的城市化与水环境耦合关系.并运用综合风险指数评估了福州市内涝风险情况。结果表明.福州市城市化与水环境耦合协调度整体上呈上升趋势,目前已达到优质协调高水平耦合阶段,但城市内涝风险值却不断上升。因此,耦合关系并不能完全表明城市化与水环境的内部矛盾趋势,现阶段仍需注重水环境安全预警能力,预防暴雨内涝的迸发,从而更好地促进城市化与水环境“由外及里,由内而外”的协调发展。     

干耦合超声波测试技术及其岩石动静参量测试应用

岩体非线性特征随深度增加不断凸显,其力学参量现场实时精确测量及长期监测,为地应力解除过程中岩体变化特征及应力监测提供了必要的基础。然而目前岩石力学参量测定多基于室内力学试验,时效性及拟合方法都会对测试结果带来误差。传统耦合超声波发射、接收探头对接触面平整性要求高,无法实现布置于现场钻孔内的长效监测。基于干耦合点接触声波探头测速技术,通过对声波发射、接收探头设计,电路板稳定性及去噪算法研究,研发出具有瞬时采集、无线传输功能的数字化波速采集系统。通过对同一区域取自现场加工的?50 mm×100 mm花岗岩岩样及地应力解除岩芯,分别进行室内力学试验及波速测定,以计算获取相应静态、动态弹性模量。结果表明:首先,自研发基于干耦合点接触声波测速采集系统,对不同工作接触面适应性较好,数据误差在规范允许范围内。其次,对于同一区域相同岩性不同尺度、形态的岩样,其动态、静态弹性模量关系彼此间具有适用性。这就为现场基于干耦合点接触声波测速计算获得的岩体动态弹性模量,推算其静态弹性模量提供了依据。进一步的,基于干耦合点接触声波测速数字化采集系统,岩体动、静态力学参数在现场地应力岩芯解除过程及岩体长期监测过程中的实时采集及分析研究,具有一定的可行性。