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2019-04期封面
2019, 33(4)
摘要:
2019-04期目录
2019, 33(4)
摘要:
基础理论研究
基于十字压电超声换能结构的平面超声电机研究
乐敏杰, 贺红林, 龙玉繁, 王哲逸
2019, 33(4): 1-6, 109. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.001
摘要:
为了丰富平面超声电机的驱动原理及结构型式,提出十字形压电超声换能式定子驱动的平面超声电机。选定该定子横向杆的面内弯振、纵向杆的面内弯振以及定子的面外弯振作为电机的工作模态。通过面外弯振模态分别与横向杆的面内弯振、纵向杆的面内弯振进行振动耦合,在驱动足上生成沿yoz面和xoz面行进的椭圆轨迹,推动动子交替沿xy向平移。阐明了该电机的工作原理,基于定子频率一致性工作模态要求,并厘定出最适合驱动频率为24 650 Hz,优化了定子尺寸为25.5 mm × 5 mm × 5.9 mm。建立定子的FEM模型,对电机进行瞬态分析,当驱动电压250 V时,得到驱动足的xyz向振幅可达到3.1、6.2、4.3 μm。该电机可望产生较大动力与速度。
基于F-P腔可调谐滤波器的FBG振动传感系统
宋早标, 熊器, 万生鹏, 贾鹏
2019, 33(4): 7-11, 17. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.002
摘要:
通过F-P腔可调谐滤波器和宽带光源产生窄线宽光源,并通过调节F-P腔滤波器使窄线宽光源工作于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱的边缘,从而实现了基于FBG的振动传感系统。通过STM32产生F-P腔可调谐滤波器的驱动电压,采用数据采集卡(DAQ)采集光电探测器的输出信号,用基于LabVIEW开发的上位机软件实现显示振动信号的时域波形和频谱。同时,通过研究F-P腔可调谐滤波器的动态漂移特性,发现预加电压可以减弱动态漂移对系统性能的影响。最后,将商用的电振动检测系统的测试结果与本文系统的测试结果进行了比较,结果表明:当振动频率小于100 Hz时,本研究的实验系统相对误差小于3%。
Li3Si2合金电子结构及热力学性质的第一性原理研究
徐波, 石晶, 孙宝珍
2019, 33(4): 12-17. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.003
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了硅负极锂化的中间产物Li3Si2合金的电子结构和声子色散关系。利用准谐近似方法研究了Li3Si2合金的热力学特性。电子结构计算结果表明,Li3Si2合金呈现金属性,表现出良好的导电性。热力学性质计算表明,在零压下,在低温范围内(0~300 K),热膨胀系数随温度升高成指数增大;高于300 K时,趋势开始变缓,说明高温段Li3Si2合金热膨胀系数受温度影响较小,Li3Si2表现出良好的热稳定性。通过对Li3Si2电子结构和热力学特性的系统研究,获得完整的热力学参量,为后期研究高性能的硅基负极材料提供理论依据。
双平稳段地震动强度指标与框架结构地震响应位移的相关性分析
邱卓, 钟菊芳, 李华聪
2019, 33(4): 18-25, 38. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.004
摘要:
多断层破裂的大地震所产生的双平稳段地震动对建筑结构造成的震害比单平稳段地震动的震害要严重得多,以何种强度指标来更好地描述双平稳段地震动的特征,目前还不十分明确。以5.12汶川地震具有明显双平稳段特征的记录为数据基础,分析强度指标与框架结构最大响应位移间的相关性,根据强度指标与结构最大地震响应位移的线性回归方程的显著性大小,来选取能合理描述双平稳段地震动特征的强度指标。研究结果表明:在三类强度指标中,速度型强度指标与框架结构最大地震响应位移间的相关性最强,位移型强度指标对应的相关性最弱,加速度型强度指标与框架结构的最大地震响应位移的相关性则介于速度型和位移型两者之间;在速度型强度指标中,又以峰值速度对应的相关性最强;峰值速度与结构地震响应位移值的回归方程最为显著。建议选用峰值速度作为双平稳段地震动作用下工程结构抗震分析用强度指标。
一类具低阶项的非线性退化椭圆方程解的存在性
李鑫鑫, 邹维林
2019, 33(4): 26-30. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.005
摘要:
研究了一类具低阶项的非线性退化椭圆方程,其中低阶项相对于梯度u的增长条件为次p次增长,而且随着解u变大,此类方程的微分主算子可能是非强制的。为克服上述困难,利用先验估计方法和逼近理论,证明了问题解的存在性与正则性。
具有广泛性的层状结构的普适模型研究进展
李梦颖, 李明俊
2019, 33(4): 31-38. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.006
摘要:
从地理、生物、环境、材料、化学和物理等不同领域列举了普遍存在的自然界和人工制备的层状物质,说明了层状结构物质存在的广泛性,且发现高科技前沿领域中(如石墨烯、有机太阳能电池、航空复合材料和仿生材料等),为获得多功能于一体,越来越多新材料采用层状结构;同时也发现,层状结构虽种类繁多,但都客观存在层间界面上特定参数(如位移、声压和应力等)连续和各层依次递推影响的特点,故对于任何领域的任意多层层状结构,能否构建一个能体现该特点的普适的数学模型以研究其内在关联和综合整体性能,是个值得研究的重要基础性难题,本研究对此进行了初探,创建了该普适模型的基本构架。
分数阶阻尼在滚动轴承故障诊断中的应用
李云龙, 李志农
2019, 33(4): 39-44, 100. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.007
摘要:
由于分数阶微积分具有计算精度高和速度快的优势,因此将分数阶微积分的相关理论应用到滚动轴承故障诊断中,建立了分数阶阻尼滚动轴承内圈动力学模型,并利用分数阶傅里叶变换的四阶中心距确定分数阶的最优阶次,分析了分数阶阻尼滚动轴承内圈故障的动力学响应特性。仿真结果表明,随着分数阶阶次的增加,滚动轴承内圈的轴心轨迹由混沌逐渐变为稳定的周期运动;仿真分数阶频谱图更符合实验频谱图。分数阶阻尼模型比整数阶阻尼模型更能反映滚动轴承故障的振动特性,可取得比传统的整数阶阻尼更好的效果。
刚性桩复合地基工作性状研究进展与分析
邹永强, 雷金波, 杨岩松, 陈章富, 李壮状
2019, 33(4): 45-51. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.008
摘要:
刚性桩作为一种有粘结强度的增强体,在地基处理技术中具有独特的优势,因此刚性桩复合地基在实际工程中得到广泛应用,但仍存在很多问题有待研究。简要介绍了近年来刚性桩复合地基研究领域所取得的主要进展与成果,对刚性桩复合地基工作性状及其影响因素进行了较为深入地分析,并在此基础上,指出了刚性桩复合地基工作性状研究方面存在的问题,同时给出了若干建议,以供同行参考。
实验技术
含S,S-二氧−二苯并噻吩单元的红光磷光主体材料的合成与光电性能研究
王刚, 肖慧萍, 曹家庆, 周建萍, 王云英, 钟卫, 翁闻升
2019, 33(4): 52-57, 100. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.009
摘要:
以咔唑与S,S-二氧−二苯并噻吩为单体制备了交替共聚物pCzFSO;系统研究了聚合物pCzFSO的热、光物理和电化学等性能,并探讨了其作为红光磷光主体材料在电致发光器件中的应用。研究结果表明:聚合物pCzFSO的热分解温度为426 ℃,带隙为2.77 eV,HOMO/LUMO能级为−5.65 eV/−2.88 eV;以聚合物PCzFSO为发光层制作的电致发光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/pCzFSO/Ba/Al发天蓝光,最大流明效率为0.80 cd/A,最大亮度为635 cd/m2;以聚合物pCzFSO为主体材料制作的磷光电致发光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/pCzFSO:Ir(Piq)3/Ba/Al的最大流明效率为1.62 cd/A,最大亮度为1 990 cd/m2。聚合物pCzFSO是一种有潜力的红光磷光主体材料。
含酰胺键的长支尾链甲壳型聚合物的合成与表征
易凡, 万里鹰, 饶祥, 高明辉, 雷凯旋
2019, 33(4): 58-62, 79. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.010
摘要:
与传统的乙烯基对苯二甲酸二酯类甲壳型液晶高分子不同,将中心桥键的酯键替换为酰胺键,并在侧基液晶基元两端引入异辛烷氧基,设计了一种含酰胺键及长支烷氧基尾链的新型甲壳型高分子。用红外红外光谱仪、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱,确定了其结构和分子链。用热重分析(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)对其热性能进行了初步的研究。TGA表明,其分解温度为378.7 ℃。DSC数据中,玻璃化转变温度并不明显,POM也未发现液晶的双折射现象,是由于异辛烷氧基的引入导致甲壳效应降低,使聚合物无取向性。
脂环基非异氰酸酯聚氨酯的合成及其动力学
焦晨婕, 冯英锋, 钟荣
2019, 33(4): 63-68. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.011
摘要:
采用刚性脂环胺异佛尔酮二胺(IPDA)和碳酸丙烯酯(PC)作为原料,合成了一种脂环基非异氰酸酯聚氨酯(IPDC),通过红外光谱、核磁共振对其结构进行了表征。考察了合成反应的影响因素,结果表明,温度升高体系转化率增加,并研究了IPDA/PC反应体系的动力学方程,得到体系动力学方程的反应级数为2.201,表观活化能为35.90 kJ/mol,指前因子为5.790 min−1
基于超声C扫的GH4738合金锻造温度对其组织的超声性能影响分析
郭迪强, 张士晶, 崔凯歌, 袁卫平, 高鸿波, 邬冠华
2019, 33(4): 69-73, 100. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.012
摘要:
快速测量与微观组织相关的超声特征参数是研究热锻工艺对高温合金微观组织影响,实现其微观组织超声无损评价的关键。本研究利用水浸超声检测系统,通过高效的超声C扫方式,实现了对不同锻造温度的GH4738高温合金组织的超声纵波声速和声衰减系数自动化测量,并分析了锻造温度对合金显微组织超声性能的影响。结果表明:声速、声衰减与锻造温度都具有较好的线性相关性,能够较为客观地反映材料的锻造温度对显微组织超声性能的影响。基于不同超声特征参数的C扫图像,有利于显示不同区域的材料组织差异性,为大批量的GH4738基材热处理组织的筛查以及热锻工艺的制定提供了辅助手段。
激光云纹法测定金属材料高温力学性能的误差分析
张宸宇, 杨蓓, 吴琼, 董爱民
2019, 33(4): 74-79. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.013
摘要:
激光云纹测试技术成功用于金属材料的高温力学性能测定,零厚度金属光栅的栅线频率决定了试验的测量精度。论文探讨了温度和载荷对光栅栅线频率的影响,并计算出由此引起的测量误差:300 ℃下,温度热变形对铝合金测量引起的误差为0.84%,而载荷对铝合金测量引起的误差为0.17%;1 000 ℃下热变形对镍铬合金测量引起的误差为1.52%,而载荷引起的误差为0.34%,研究证实温度热变形是引起试验测量误差的主要因素,文章修正了材料在高温下力学性能的计算方法。
应用技术•教学
基于ANSYS的铝合金拉片体系墙模改进设计
罗克嵩, 张少钦, 罗升, 姚木平, 曾日亮, 陈金子, 聂子奇
2019, 33(4): 80-87. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.014
摘要:
铝墙模横肋间面板的理论分析结果与有限元计算结果吻合,说明模拟计算具有可靠性。采用ANSYS对铝合金拉片体系现用和几种改进墙模在施工荷载作用下的受力变形特性进行了三维有限元模拟,计算结果表明:侧向变形、弯曲应力较大值均出现在墙模中下部,调整纵、横肋尺寸和间距,可有效改变施工时墙模的受力变形特性,更好地保证浇筑墙体的平整度。3种改进方案在少量增加用材(不超过10%)的前提下,不同程度上减小了墙模的侧向弯曲应力和变形。改进方案三的最大侧向变形相对现用墙模减少了65.25%,为最佳改进方案。
基于ABAQUS的附加角钢预应力装配框架中节点抗震性能研究
傅艳, 黄玲
2019, 33(4): 88-93, 104. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.015
摘要:
基于附加角钢预应力装配框架中节点抗震性能试验研究,运用ABAQUS软件对其进行数值模拟,并深入分析了不同因素对节点骨架曲线及极限荷载的影响。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合性较好,验证了本文所采用的有限元分析手段是可靠的;增加轴压比、有效预应力、混凝土强度等级在一定范围内可增强节点的承载能力,而梁普通纵向钢筋配筋率的增大对节点承载力影响不大。该研究可为附加角钢预应力装配式框架结构抗震设计提供参考。
TB6钛合金疲劳试验过程中的声发射信号特征
魏子航, 李新民, 张先辉, 俞子荣
2019, 33(4): 94-100. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.016
摘要:
随着直升机应用越来越广泛,其内部关键部件在高强度运行中疲劳裂纹的检测愈发显得重要,常规无损检测技术无法对裂纹的产生与变化进行实时监测。通过对直升机常用部件材料TB6钛合金进行疲劳断裂试验,使用声发射检测技术采集试验过程中的声发射信号,采用小波能量系数经历图分析方法,综合特征参数经历图分析和小波分析对信号的特征变化进行研究,研究表明:该材料的疲劳断裂过程经历了四个阶段,各个阶段的声发射特征量有明显转折点,裂纹开始萌生时可以观察到声发射特征参数和小波能量系数有明显跳变,声发射信号的中心频率随时间推移有向高频移动的趋势,这些特征规律为TB6钛合金部件的声发射动态监测和健康评价提供了参考依据。
基于Kalman滤波器的无人机高度信息估计
涂卫军, 盛启辉, 王小梅
2019, 33(4): 101-104. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.017
摘要:
无人机高度信号的品质直接影响无人机高度控制的精度。利用无人机气压高度表、GPS卫星接收机、惯导输出的高度、垂直速度和垂直加速度建立了高度测量系统状态方程与量测方程,并通过卡尔曼滤波器对各传感器输出的高度信息进行融合,最后通过仿真模型对真实高度进行了估算。仿真结果表明估算后的高度信息精度高于单一传感器的高度信息精度。该仿真结果可为无人机控制技术设计提供参考。
仿真技术在微机原理课程教学及实践中的应用
万文, 高延峰, 崔丽珍, 李康康
2019, 33(4): 105-109. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.018
摘要:
在课堂教学和实践环节中引入proteus仿真技术,通过案例化仿真演示,丰富教学内容,以更加直观、形象的教学方式,加深学生对理论知识的理解,提高课程的教学质量。“理论、仿真、实践”三层次递进教学模式贯穿整个教学过程,注重知识与实践应用能力的结合,使学生在解决问题的过程中获得工程训练,让学生在教学的各个方面得到全方位的训练,提高学习兴趣和创新能力。
以微信为工具提高学生英语口语流利性之时间指标的实证研究
吴慧琦
2019, 33(4): 110-115. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.019
摘要:
基于智能终端的英语听说学习近年来受到了越来越广泛的关注。本文针对大学英语传统课堂教学存在的问题,采用"课堂教学+微信语音互动"模式进行英语口语教学,通过与"课堂教学+面对面口语互动"模式的对比研究,可以发现前者对学生的口语流利性之时间指标更有促进作用,更能激发学生说英语的参与度,降低他们的焦虑度,为今后用网络实时交流工具提高口语流利性提供指导性建议。
“双一流”背景下基于GT-AHP的高校教师综合素质提升的关键因素探讨
周光权, 周琴
2019, 33(4): 116-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.04.020
摘要:
在“双一流”建设的大背景下,教师的综合素质已成为促进高校发展的重要方面。但是,对国内高校教师综合素质的研究在思想道德,教学能力和科学研究等方面存在严重问题。首先分析了11篇国内有关教师综合素质的相关文献,通过对比分析法、扎根理论和建立关于教师综合素质的层次分析模型,提炼出16种关于对高校教师综合素质的影响因素,并找出了5个关键因素,为国内高校教师素质提高理论支撑。