铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究

为了避免过度使用天然砂石材料做为沥青混合料的骨料以及符合绿色发展的战略方针，采用固体废弃物铁尾矿来代替砂石材料来制备一种新型的铁尾矿沥青混合料。采用质谱仪对所选用铁尾矿进行化学成分分析，并对不同铁尾矿掺量作用下沥青混合料的针入度、锥入度、软化点、延度、粘度以及老化耐久性等方面进行了研究。研究结果表明:铁尾矿沥青混合料的较佳制备温度选定为180℃；综合经济效益和有效性确定铁尾矿的较佳掺量为30%；相对老化后的铁尾矿沥青材料而言，在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的针入度和延度均出现了降低的趋势，但是在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的软化点却出现了增大的趋势。综合分析得到:温度为180℃以及铁尾矿掺量为30%制备的沥青混合料可以满足公路的路用要求。所有沥青试样的光谱变化规律基本一致，说明了掺入铁尾矿改性沥青的结构与未掺入铁尾矿沥青的结构基本一致；但是随着铁尾矿掺量的增大，沥青的FT-IR光谱在同一波数作用下却呈现出不断减小的变化趋势，说明了铁尾矿可以有效改善沥青的物理性能。      

形状记忆合金驱动的连续跳跃柔性机器人

针对在复杂、狭窄的非结构化地形下跳跃机器人存在的着陆稳定性和运动连续性的问题,提出了一种形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)智能材料驱动的柔性跳跃机器人,它具有轻质小型、结构简单及连续运动的优点。利用对称的折纸柔性身体减少着陆振动,保证着陆稳定;利用对称的双SMA弹簧拮抗系统实现弹性元件交替变形和储能释能的功能;建立了柔性机器人跳跃运动的理论模型,研究了关键结构尺寸对能量储存和跳跃性能的影响机制,并研制了一款尺寸为6 cm×4 cm×2.5 cm、质量为3.8 g的原理样机。实验结果表明:柔性机器人依靠SMA驱动能够实现跳跃触发和形态恢复,最大跳跃高度和远度分别为8.67 cm和18 cm,并且可以适应不同工作面。该机器人跳跃性能优越,控制顺序简单,可为非结构化地形下完成侦察探测工作奠定基础。     

聚合物对旋流器内油滴聚结与分离效率的影响

为了研究聚合物对水力旋流器内油滴聚结与分离效率的影响规律,以螺旋导流内锥式旋流器为研究对象,利用群体平衡模型(PBM)方法对不合聚与含聚0.5‰工况下油水两相在旋流器内的速度场、黏度场、油滴聚结、运移特性及分离效率进行数值分析,并通过实验验证.结果 表明:聚合物的加入增大了水相黏度,使油滴在旋流器内最大停留时间与轴向运动距离增加,增加了油滴碰撞聚结的机会,但降低轴心处油滴向上运动的轴向速度,使油滴无法快速从溢流口流出,最终从底流口流出,增加油水分离的难度.与不合聚时相比,含聚0.5‰工况下,轴心处的油滴粒径与含油体积分数较高,但简化分离效率由99.79％降低至94.72％.通过马尔文粒度仪对两种工况下入口与出口的油滴粒径进行测试,含聚0.5‰时溢流与底流口油滴粒径高于不合聚时,验证了模拟的准确性.     

面向复杂系统创新的TRIZ与DFSS集成应用模式

针对目前现有创新方法在解决复杂系统问题时出现问题定位不准,分析不彻底,难以产生创新性方案,以及复杂系统设计领域尚缺乏系统的方法论的问题.研究创新设计理论(Theory of Innovation Problem Solving,TRIZ)与六西格玛设计(Design For Six Sigma,DFSS)集成方法,根据复杂系统特点在不同设计阶段动态地集成各种工具,以完善的需求管理方法实现设计需求的无偏转化,运用AFD等工具在设计早期进行系统功能失效预测,集成多冲突问题与TRIZ工具实现概念设计阶段创新性求解,进而建立面向复杂系统创新的T-DFSS模型.最后以船舶模块化可倒栏杆创新设计实例验证该集成模式的有效性.     

表面离子印迹聚合物金属离子吸附材料研究进展

离子印迹聚合物吸附材料对模板离子具有强识别能力，对其可实现高选择吸附，因而离子印迹技术常用于制备高选择性吸附材料。但传统方法制备的离子印迹吸附材料，因识别位点容易被包埋导致其吸附容量小、吸附-脱附速率低，而表面离子印迹技术则是采用模板离子和聚合单体直接在载体表面或附近区域构筑选择性识别位点，所有活性位点均暴露，从而有效地解决了上述问题。本文从技术原理与合成原料、制备工艺方法以及载体材料类型等方面对表面印迹聚合物吸附材料近期研究进展情况进行了概述。针对相关研究现状，从载体材料、功能单体、目标离子等角度分析和讨论了表面离子印迹聚合物吸附材料当前发展中的不足及其所面临的挑战，并对表面离子印迹技术发展趋势和前景进行了展望。     

不同上跨地铁城市隧道施工方法对比

近年来,我国城市地下空间开发不断发展,新建地下工程已与既有地下构筑物或管线发生交叉或近距离施工的情况时有发生。如何在保证既有构筑物不受影响的情况下进行施工成为新建工程必须面对的难题。特别是上跨运行地铁,施工控制精度要求高,而且不能影响地铁正常运行。不同的上跨方式有不同的施工方法,文章就以不同的两个上跨地铁实例说明采用不同的施工方法对地铁的保护效果。     

氢气非预混燃烧的流场输运特性分析

采用高精度直接数值模拟的方法对氢气非预混燃烧流场进行了精细的预测.模拟所求解的控制方程为三维可压缩的无量纲形式的Navier-Stokes方程,采用六阶精度紧致差分格式,结合基于详细化学反应和输运过程的FGM化学反应机制,利用768个处理器核、共近4.53亿网格点进行了基于CPU的大规模高效并行计算,分析氢气非预混燃烧特性,并进一步探讨了浮力对氢气燃烧流场输运特性的影响.研究发现,由于氢气燃烧过程中产生不同扩散性质的化学组分,使燃烧过程中遵循优势扩散的行为.这将影响流场的输运特性和火焰不稳定性的形成.在浮力驱动的氢气优势扩散燃烧流场中,对流是质量、动量及热量输运行为的主要影响因素,而无浮力火焰中优势扩散主导着流场的输运特性.平均统计结果表明,有浮力和无浮力的燃烧流场中都可以捕捉到逆梯度输运现象,且浮力会促进逆梯度输运行为的发生.