7自由度自动铺放机器人的操作性能评价与优化

为了衡量7自由度自动铺放机器人在纤维丝束铺放过程中的性能,提出了其操作性能指标,该指标能够同时包含条件数和可操作度。采用Ada Boost算法对所提出的性能指标进行优化,求出最优加权系数,确定性能指标函数。把所确定的性能指标函数在7自由度自动铺放机器人的操作性能上进行仿真应用,结果表明,所提出的操作性能评价指标能满足机器人的灵活性和运动能力的要求。     

宏纤维复合平板结构的作动方程与试验验证

宏纤维复合材料(MFC)对板壳结构具有很好的治振效果,为了得到更为精确的MFC力电关系及提高MFC的振动控制效果,提出了一种新的MFC复合平板结构作动方程计算方法.在MFC的第1类压电方程基础上,建立了考虑泊松比与MFC薄膜应变对MFC作动力与作动弯矩影响的P1型MFC复合平板结构作动方程,得到了MFC对结构的作动力与作动弯矩.模型计算结果与公认数据进行比较,偏差在5%以内;完成了MFC复合平板结构的振动控制试验,控制前后的加速度仿真结果与试验结果之间的偏差在7.5%以内,表明本文推导的P1型MFC作动方程是适用的,可以用于MFC对平板结构的减振控制仿真计算.     

干纤维自动铺放参数对复合材料剪切性能的影响

为了研究自动铺放过程中干纤维工艺参数对复合材料剪切性能的影响,分析了不同干纤维铺放工艺参数对层合板样件层间剪切性能的影响.结果表明：在给定参数范围内,丝束张力对剪切性能的影响最大;随着丝束张力的增大,纤维展平效果得到提升,剪切性能增强;而随着丝束张力的继续增加,纤维断裂几率增大,剪切性能降低.结合正交试验L9(3³)方法确定优选的铺放工艺参数为：丝束张力4 N,压紧力200 N,铺放速度100 mm/s,此时复合材料试件的剪切性能得到明显提升.     

面向复合材料自动铺放设备的输带速度与张力协同解耦控制

根据复合材料自动铺带成型的工艺参数要求,研究自动铺带机的输带速度与张力的协同解耦控制. 依据自主研发的铺带头建立预浸带输送系统的非线性时变双输入双输出模型,采用PI控制与对角矩阵解耦控制相结合的控制算法实现输带速度与张力的协同解耦控制. 在动力学仿真环境下进行输带速度与张力的跟踪实验,初步验证控制算法的可行性;在复合材料自动铺带机上进行的控制实验结果表明,提出的控制算法可以实现输带速度与张力的协同解耦控制,且具有较强的抗干扰能力,输带速度跟踪和张力跟踪的均方根误差(RMSE)分别为0.008 5 m/s和0.593 1 N·m,相比于PI控制分别降低了47.9%和36.2%. 实验结果充分验证了所提控制策略的有效性,该控制策略可用于复合材料铺放过程中的输带速度与张力的协同控制.     

用均匀设计试验法建立化学反应动力学方程

用均匀设计方法选择安排试验,用多元逐步回归方法建立了目标反应的数学模型,利用模型分析了反应规律,并从数模经简单的数学变换,巧妙地得到了目标反应的动力学方程;均匀设计方法,多元回归法。     

红外系统距离方程与作用距离分析

针对传统红外系统距离方程的局限性和不完善性,结合背景辐射强度、目标成像弥散以及成像效果等因素的影响,导出了点源和面源目标红外系统作用距离方程.为了测试所导出距离方程和估计方法的正确性,使用典型目标外场实验数据分别对其进行了测试.测试结果表明:对于点源目标和面源目标,所提出的方法估算误差明显减小;该方法得到的估算结果都较好地吻合了外场实验数据,证实了所导出作用距离方程和估算方法的有效性.     

红外热风协同加热实验台结构设计与仿真验证

为了分析多种加热因素耦合作用对路面加热效果的影响规律,进行沥青路面红外辐射与热风协同加热实验研究,在分析沥青路面协同加热机理与考虑协同实验的具体要求基础上,设计了实验台的具体结构形式,并建立了沥青路面与实验台的协同加热仿真模型,借助CFD仿真软件进行仿真分析,实现协同加热实验台结构优化与加热性能仿真验证分析。结果表明:所设计的协同实验台能够满足红外辐射与热风协同加热实验所需的加热距离和风速要求范围,实现热风均匀分布;协同加热板在加热距离调整时能够均匀加热路面;热风发生箱能够持续为加热实验提供温度稳定、风速可控的热风,验证了实验台的加热性能等能够满足热再生协同加热多因素耦合实验研究的要求,可为协同加热实验台的设计制造与未来沥青路面热再生协同加热装置的研发提供依据。     

SCR脱硝催化反应模型的建立与验证

为研究硫酸氢铵在低温选择性催化还原( selective catalytic reduction, SCR)催化反应器中的生成条件、沉积及富集规律和催化剂再生技术,设计和搭建参照实际低温脱硝工程的中试规模的SCR反应器系统。在实验过程中,不能准确测量出沿催化剂轴向或在反应截面上NH3或NOx质量浓度的分布情况,而该情况对实验研究是比较重要的。为此,采用化学反应动力学和计算流体力学建立了SCR脱硝催化反应模拟模型,通过在相同反应条件下分别设定不同氨氮比、温度,比对实验测量数据间的变化趋势与模拟计算结果的一致性,验证所建催化反应模拟模型的正确性。该模型可为分析研究硫酸氢铵在反应截面上或沿催化剂轴向的生成条件、沉积及富集规律提供数据支撑,同时也能用于实际SCR脱硝工程脱硝催化反应过程的模拟。     

促凝压蒸技术快速测定砼强度关系式的建立及验证

在对试验所得的96组数据分析的基础上,建立了砼和砂浆之间的强度关系式并验证了其回归精度,结果满足标准要求.在工程施工中,采用促凝压蒸技术首先测得快硬砂浆强度,再通过已建立的强度关系式快速测定砼的强度,从而可以预测和控制砼质量,最后对该试验方法做了总结.     

阳台壁挂太阳能—空气源复合热泵系统的仿真模拟和实验验证

针对自行设计的一台3.6kW阳台壁挂太阳能—空气源复合热泵样机,建立了样机各部件的仿真模型,并对其冬、夏季运行模式进行了仿真模拟,模拟结果显示:在名义工况和最大负荷工况下复合热泵性能优于空气源热泵。通过与样机实验测试结果对比,仿真模拟误差在允许范围之内,模型精度达到系统主要性能的要求。     

阳台壁挂太阳能——空气源复合热泵系统的仿真模拟和实验验证

针对自行设计的一台3.6kW阳台壁挂太阳能-空气源复合热泵样机,建立了样机各部件的仿真模型,并对其冬、夏季运行模式进行了仿真模拟,模拟结果显示:在名义工况和最大负荷工况下复合热泵性能优于空气源热泵.通过与样机实验测试结果对比,仿真模拟误差在允许范围之内,模型精度达到系统主要性能的要求.     

机械化路锥自动收放系统设计及投放时序优化

设计了一种新型的机械化自动投放、存储和回收交通路锥的装置,由转盘机构、转臂机构、起升机构和回收机构等4部分组成。在内外啮合齿轮的驱动下,转盘将待投放路锥旋转至转臂可吸取处。起升机构利用齿轮齿条机构完成路锥的纵向提升动作。转臂机构完成路锥的横向移动,将提升后的路锥旋转至路面的正上方。利用MATLAB软件对转臂和配重块的参数进行非线性规划求解。通过运动学与路锥空间位置,综合考虑伺服电机加减速时间,将路锥运动分解为5个阶段。在保证路锥投放稳定的前提下,建立单目标多约束方程,利用LINGO编程优化了路锥投放电机转速,得到优化后的转速较优化前降低了46%以上,显著提高了路锥投放的稳定性。     

银川市地埋管地源热泵热响应试验研究

为了合理利用和开发浅层地温能,对银川市9个勘查孔进行了现场热响应测试.通过地层平均初始温度测试、稳定热流测试和稳定工况测试,获得地层平均初始温度、岩土体平均热传导系数、每延米测试孔换热量.结果表明,银川市地层平均初始温度13.77℃,岩土体平均热传导系数2.11 W/(m·K),每延米排热量和取热量分别为60.99 W和25.85 W.热响应试验为银川市地埋管地源热泵工程设计与施工提供了数据参考.     

水泥快速强度测试的实验验证

水泥快速强度与标准强度相关性的高低是水泥快速强度适用性的重要依据.检测方法中最佳的养护制度是准确预测标准养护条件下水泥28d抗压强度的重要保证.文章通过大量的试验和数据,进行了不同湿养时间下水泥快速强度与标准强度相关性的分析研究,验证了水泥强度快速检验过程中合理的养护制度.     

LNG绕管式换热器管侧流动与传热实验台设计及验证

绕管式换热器是天然气液化的核心设备,然而目前中国天然气液化用大型绕管式换热器的实验研究比较薄弱,相关设计工作的指导理论还不完善.为研究液化天然气(LNG)绕管式换热器管侧流动与传热特性,提出一种可以模拟LNG绕管式换热器实际运行工况的实验方法,并完成实验台的设计、搭建及调试工作.为保证实验数据的准确性,以液相丙烷为实验介质,对其在不同工况下的传热系数进行实测,并将实验所得传热系数与在相同工况下由经典的管内传热关联式计算所得传热系数进行对比.结果表明:实验台可以稳定工作,实验工况可以达到LNG绕管式换热器的实际运行工况,实验测试值与相同工况下的关联式计算值偏差在±10%以内.说明实验台精度较高,实验数据可靠,为LNG绕管式换热器管侧冷凝流动与传热特性的深入研究奠定了实验基础.     

地源热泵群孔长期换热有限长体热源模型

为进一步提高地源热泵群孔系统解析模型的精确性和简洁性,对地源热泵群孔系统长期运行后的温度场进行研究.根据已建立的单孔有限长圆柱体热源模型,在圆柱体半径不超过临界半径时,有限长圆柱体热源模型与有限长线热源模型的钻孔外温升偏差可忽略不计.基于此性质,将现有群孔叠加分析法中的线热源模型替换为圆柱体热源模型,建立群孔长期换热有限长体热源模型.与线热源叠加法和有限元法对比表明,该群孔长期换热体热源模型与线源叠加法具有相同的计算精度,但计算量明显减少.对不同钻孔布置形式下该群孔体源模型与线热源叠加法的偏差进行分析,结果表明随体积近似偏差的增大而两者的偏差略有增长.