MEMS原位集成传感器振动冲击试验研究

智能航空发动机及其他机械系统的智能化需要抗高振动和大冲力的原位集成传感器,要满足高温、高振动、高冲击的苛刻工作环境。为此制作了发动机涡轮叶片原位集成高温温度传感器,并且进行了一系列的高温试验和振动冲击试验。该原位集成传感器利用微机电系统(micro-electro-mechanical-system,简称MEMS)制造技术制作在涡轮叶片表面,不仅可以原位测量高达800℃的环境温度,并且具有很高的机械强度,可以承受高达40g的振动和100g的冲力。     

基于监测数据的隔震结构模态参数异变分析

为了检验隔震设计并保证结构的安全性,在某中学教学楼上设计并安装了一套隔震结构长期健康监测系统,记录该结构的主要环境因素参数以及结构在不同荷载工况作用下的响应数据。基于采集到的结构加速度响应数据,采用改进的Morlet小波模态参数识别方法对其进行实时分析处理,识别结构在不同工况下的结构模态参数,分析环境因素以及人为活动对其影响规律。分析结果表明,人员活动以及环境温度的变化对隔震结构的动力特性有较大影响,应在设计时予以考虑。最后,对结构健康监测系统采集到的两次地震响应数据进行分析,给出隔震结构在地震作用下的结构特性变化规律。     

基于改进型Smith预估器的同步施工网络控制系统

根据同步施工网络控制系统的控制原理,分析了时变、随机和不确定的网络时延对同步误差控制所产生的影响。针对传统Smith预估器用于多被控对象同步控制时存在的缺陷与不足进行了分析,提出了一种改进型Smith预估器,实现了对网络时延、被控对象纯滞后因子以及同步误差控制器的多重Smith预估补偿,将其从内部反馈回路中彻底消除,预估模型无需预估与在线测量其大小与变化规律。通过基于控制器局域网络(controller area network,简称CAN)的盾构管片拼装机同步网络控制系统,对常规比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)同步网络控制和基于改进型Smith预估器的PID同步网络控制性能进行了仿真对比分析,并通过实验进行了验证。结果表明,常规PID网络控制同步误差为-3～3mm,基于改进型Smith预估器的PID网络控制同步误差为-1.5～1.5mm,后者可显著提高同步施工网络控制系统的同步控制性能与精度。     

基于VMD-HHT边际谱的水工结构损伤诊断

为了准确识别水工结构的损伤,提出一种变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)和Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)边际谱相结合的水工结构损伤诊断方法。首先,采用联合的小波阈值和经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)降噪方法对原始信号进行降噪,减小环境噪声对结构损伤特征信息的干扰;其次,运用方差贡献率数据融合算法对降噪后各测点信号进行动态融合,提取结构完整的振动特性信息;然后,采用VMD方法将动态融合信号分解为一系列固态模量(intrinsic mode function,简称IMF),对各IMF分量进行Hilbert变换,求出融合信号的边际谱;最后,在VMD边际谱的基础上提取一种新的损伤特征向量-损伤灵敏指数,将其与马氏距离相结合对水工结构的损伤类型进行分类,并将该方法应用于悬臂梁模型试验。结果表明:该方法能够有效提取水工结构的损伤特性,准确识别水工结构的损伤和运行状态,为水工结构的安全运行提供了基础。     

热轧奥氏体中锰耐磨钢的磨料磨损性能研究

以热轧BTW中锰钢板为实验材料,借助ML-100磨料磨损试验机,研究以煤泥粉为软质磨料和石英砂为硬质磨料时其磨料磨损性能,利用SEM分析其磨损机制。实验结果表明,软质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢和高锰钢的相对耐磨性低于马氏体耐磨钢,硬质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢的相对耐磨性高于高锰钢和马氏体耐磨钢,因此热轧中锰钢更适用于硬质磨料磨损工况;无论软质和硬质磨料磨损工况,热轧中锰钢的加工硬化均高于热轧高锰钢,表现出更好的加工硬化性能。煤泥粉软质磨料对热轧中锰钢的磨损机制表现为微观切削磨损,伴随局部的疲劳剥落;石英砂硬质磨料对热轧中锰钢的磨损机制则为典型的凿削磨损和微观切削磨损。     

聚α-烯烃基纳米磁性液体的制备及在扬声器中的应用

选择合适的摩尔比、pH值、反应浓度、反应温度和反应时间,采用有氧开放的化学共沉法制备出低成本Fe3O4纳米磁性微粒.以聚α-烯烃合成油(PAO)为基液,选取适配的表面活性剂(PG-3),制备出了低挥发度、多粘度级别的实用化纳米磁性流体.应用于扬声器中,显著提高了扬声器线圈的散热效果.     

长江经济带城市生态效率演变及驱动因素分析

城市生态文明建设依托于生态效率的改善,基于2005—2016年长江经济带107座城市面板数据,采用超效率SBM（slacks-based measure)模型测算生态效率,并结合探索性空间分析与空间马尔科夫链等探讨生态效率时空演化格局的内在规律, 实证分析生态效率驱动因素的影响效果。研究表明：2005—2016年经济带生态效率总体呈平稳态势,上、中、下游呈现“阶梯型”分布,下游依次优于中游和上游地区,部分地区生态效率呈“两级型”分化趋势;城市间生态效率发展存在空间联动效应,与生态效率高的城市为邻,其正向溢出作用促进城市状态向高水平跃迁,而与生态效率低的城市为邻,其负向作用拉动城市状态向低水平发展;人口规模与产业升级对经济带不同流域具有异质性作用,其提升下游生态效率而抑制中游和上游生态效率,产业升级与生态效率存在“U”型关联,意味着产业升级在短期内并不能使生态效率状态改善,而经济发展有利于促进生态效率向高水平状态演变。     

基于对象的沈抚同城化演变及其驱动力分析

针对沈抚连接带同城化演变过程中的问题,分析沈抚城镇空间扩张的时空形态演变及其驱动机制。以2004年、2006年、2008年、2010年、2012年和2014年共6期Landsat系列遥感影像为数据源,利用面向对象的变化检测手段提取时空演变信息,定量的以自由度、夏农熵和优势度描述城镇扩张特征,并运用主成分分析法提取同城演变的主要驱动因子。得出如下结论：2010年以后,沈抚城镇空间结构逐渐向紧凑型靠拢,抚顺部分政策响应积极性相对较高,不断向沈阳方向发展;经济发展和政策导向是促使土地利用结构转变的主要驱动力;沈抚连接带分属不同的行政辖区,不同的规划在土地利用空间上存在一定的冲突。研究结果对沈抚区域各规划方案之间的统筹协调和空间上的优化配置具有重要的参考意义。     

布谷鸟搜索算法在梯级水库优化调度中的应用

针对梯级水库优化调度在求解时易出现维数灾及计算时间过长等问题,将布谷鸟搜索算法用于梯级水库优化调度问题求解。实例计算表明,应用布谷鸟搜索算法求解梯级水库优化调度问题时,不但能对水库优化调度模型进行有效求解,还能节约计算用时,为求解高维梯级水库优化调度提供了新的思路。     

汉江流域降水、蒸发及径流长期变化趋势及持续性分析

分析汉江流域降水、蒸发、径流等水文要素长期变化趋势是开发利用汉江水资源、研究人类活动对江汉流域生态环境影响的前提。基于汉江流域13个水文站1960～2003年逐月降水量、气温观测资料,采用高桥蒸发模型计算了汉江流域年径流量,采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降水量、蒸发量、径流量的变化趋势,并由Hurst指数分析了各水文要素变化趋势的可持续性。结果表明,采用高桥蒸发模型间接计算年径流量适应性较强,值得推广;汉江上游多数站点年降水量减少,下游站点年降水量增加,且变化趋势不显著;上游站点年蒸发量增加趋势显著,其余站点变化趋势不显著;上游多数站点年径流呈不显著减少状态,下游钟祥、天门和武汉站径流呈不显著增加状态;各站点水文要素均具有很强的持续性,降水、蒸发、径流的常数C分别为0.73、0.95、0.97。