检索结果-南通市图书馆

作者：廖文钰北部湾大学

学位级别：硕士

大口黑鲈(Micropterus salmoides)是我国淡水养殖的重要经济鱼类之一,然而大口黑鲈虹彩病毒(largemouth bass virus,LMBV)可引发大口黑鲈高致死率,造成重大的经济损失,因此研发针对此病毒感染的药物对大口黑鲈养殖业具有重大意义。肉桂... 详细信息

大口黑鲈(Micropterus salmoides)是我国淡水养殖的重要经济鱼类之一,然而大口黑鲈虹彩病毒(largemouth bass virus,LMBV)可引发大口黑鲈高致死率,造成重大的经济损失,因此研发针对此病毒感染的药物对大口黑鲈养殖业具有重大意义。肉桂及肉桂中的黄酮醇成分具有抗病毒、抗菌、抗炎、降血糖等广泛的药理作用,被用于预防和治疗各种疾病,本研究以肉桂醇提物及肉桂源黄酮醇类活性成分为研究对象,探究了它们抗LMBV活性及潜在作用机制。本研究通过光学显微镜观察、CCK-8细胞活力检测、共聚焦显微成像(Confocal)技术确定了肉桂醇提物、槲皮素及山柰酚在胖头鲤肌肉细胞系(fathead minnow muscle cell,FHM细胞)中的安全工作浓度范围,采用光学显微镜观察、结晶紫染色、实时荧光定量PCR、蛋白免疫印迹的方法评估了肉桂醇提物、槲皮素及山柰酚在细胞水平及活体水平对LMBV的抗病毒效果,并采用实时荧光定量PCR、病毒滴度测定、流式细胞术的方法分析了肉桂醇提物、槲皮素及山柰酚可能涉及的抗LMBV机制。研究结果如下:(1)在FHM细胞中,二甲基亚砜溶解后的肉桂醇提物安全工作浓度范围为≤0.0125 mg/ml,槲皮素和山柰酚安全工作浓度范围为≤0.00625 mg/ml。(2)肉桂醇提物、槲皮素及山柰酚在安全工作浓度范围内能够显著抑制LMBV的感染,且呈现剂量依赖性。(3)在病毒感染不同时间用药物进行处理的研究中发现,相比于预处理和同步处理的方式,槲皮素与山柰酚都在LMBV感染后处理的方式下展现出最佳的抗病毒效果。(4)在大口黑鲈鱼苗体内注射槲皮素或山柰酚,都能够显著抑制鱼体肝脏、脾脏、肾脏中LMBV MCP基因的转录水平,其中对肝脏和肾脏的抑制效果最明显。(5)机制研究表明,肉桂醇提物主要通过与LMBV粒子相互作用发挥抗病毒作用,而槲皮素和山柰酚则主要通过干扰LMBV感染过程中的侵入和复制阶段实现抗病毒效果。(6)LMBV能够通过抑制TNF-α、IL-6、IFN、GSH、HO-1基因转录水平实现免疫逃逸,而槲皮素和山柰酚能够触发FHM细胞的抗病毒免疫调控,激活炎症信号通路中TNF-α、IL-6基因,干扰素信号通路中IRF3、IFN基因,和氧化应激信号通路中GSH、Nrf2、HO-1基因的转录。综上所述,本研究不仅为LMBV的防控提供了新的策略,也为天然产物在抗水生病毒领域的应用提供了科学支持,为开发环保、高效的抗病毒渔用药物提供了重要的理论支撑。

关键词：肉桂槲皮素山柰酚大口黑鲈虹彩病毒抗病毒作用

基于渗透结晶材料的混凝土多维损伤自修复性能研究

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基于渗透结晶材料的混凝土多维损伤自修复性能研究

作者：王亮重庆交通大学

学位级别：硕士

混凝土在诸多因素的作用下往往会发生开裂,裂缝的产生势必会导致混凝土力学性能、耐久性能的下降。因此,保证混凝土的性能和减少修补裂缝所带来的人力物力具有非常重要的意义。研究水泥基渗透结晶型防水材料在提高混凝土裂缝自愈合性能... 详细信息

混凝土在诸多因素的作用下往往会发生开裂,裂缝的产生势必会导致混凝土力学性能、耐久性能的下降。因此,保证混凝土的性能和减少修补裂缝所带来的人力物力具有非常重要的意义。研究水泥基渗透结晶型防水材料在提高混凝土裂缝自愈合性能方面的效果以及对混凝土性能的影响和作用机理具有重要意义。本文选取了三种不同掺配方式的水泥基渗透结晶型防水材料,通过宏观和微观试验,探究了渗透结晶材料对无损伤混凝土、裂缝自愈合性能以及不同损伤类型下混凝土自修复性能的影响,并深入分析了渗透结晶材料提升混凝土性能的自修复机理。本文主要研究成果如下:(1)添加渗透结晶材料对无损伤混凝土的改性效果显著,相较于空白组试件,渗透结晶材料的掺入使得试件的抗压强度和劈裂抗拉强度均得到了明显提升。同时,掺入渗透结晶材料的试件也表现出更高的抗碳化性能和早期开裂性能,特别是初始内掺液体型混凝土试件E2-N2表面基本看不见清晰的裂缝,说明了内掺液体型混凝土的早期抗裂性能最好,掺入渗透结晶材料能够显著的降低单位面积的总开裂面积。(2)无论是标准养护还是水浸养护,随着时间的增加,各组预制裂缝试件的渗水率均有所下降,掺入水泥基渗透结晶型防水材料的试件在经过28d养护后有着更小的渗水率,表明渗透结晶材料有助于提升混凝土的裂缝自愈合能力。对比两种养护条件,发现在水浸养护下,渗水率表现出更大的下降幅度,说明浸水养护的自愈合性能要优于标准养护,具有更好的修复效果。(3)通过水压力损伤、冻融损伤、荷载损伤自修复性能试验,表明渗透结晶材料的掺入增强了混凝土试件的自修复能力。对于不同类型的损伤,经过养护后,掺入渗透结晶材料的试件有着较高的修复性能,具有较强的水压力、冻融、荷载损伤自修复能力比,降低了这些损伤类型对混凝土的损害,同时,提高了其对混凝土的自修复性能,使得性能得以修复。(4)微观试验表明,混凝土自修复性能的提升是由于渗透结晶材料中的活性物质促进了水化反应,生成了大量的愈合产物,使得混凝土内部结构存在较多的水化硅酸钙和碳酸钙晶体,这些愈合产物不断填充了混凝土的孔隙和裂缝,使其内部结构更加致密,有着较优的混凝土性能以及裂缝自修复性能。

关键词：水泥基渗透结晶型防水材料多维损伤自修复性能裂缝自愈合

基于LSTM-MFAC控制器的遥操作软体机械臂系统设计与实验研究

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基于LSTM-MFAC控制器的遥操作软体机械臂系统设计与实验研究

作者：方晨晨西安理工大学

学位级别：硕士

软体机械臂以其独特的灵活性、高安全性、可重构性以及与仿生技术结合的优势,在航天、核工业、深海探测和医疗手术等多个高风险和复杂环境中展现出广泛的应用潜力。本文聚焦驱动-感知一体化的软体机械臂,针对其在远程非结构化环境下因... 详细信息

软体机械臂以其独特的灵活性、高安全性、可重构性以及与仿生技术结合的优势,在航天、核工业、深海探测和医疗手术等多个高风险和复杂环境中展现出广泛的应用潜力。本文聚焦驱动-感知一体化的软体机械臂,针对其在远程非结构化环境下因非线性特性引发的控制精度不足以及因缺乏信息反馈造成的工作效能下降等问题,旨在实现软体机械臂的远程可靠控制。本文设计了一种软体机械臂,构建了常曲率运动学模型以确定软体机械臂构型状态变量与末端点位置之间的关系,结合长短时记忆(LSTM)神经网络和无模型自适应控制器(MFAC)设计了机械臂控制系统。此外,将传感器技术、视觉反馈技术和物联网通信技术集成到软体机械臂的远程闭环控制系统中。主要研究内容如下:首先,通过分段常曲率方法建立了所设计的软体机械臂的运动学模型,利用蒙特卡洛模拟技术获得了其工作空间;针对软体机械臂的非线性和耦合性特点,使用LSTM神经网络建立了机械臂模型;为了实现对LSTM神经网络误差的调节,设计了一种无模型自适应控制器(MFAC),在正弦和恒值两种经典输入信号的作用下,对比了 MFAC和PID控制器的性能,实验结果表明,MFAC控制器在适应性和鲁棒性方面表现出较大优势;随后,设计了一个基于LSTM和MFAC的复合控制器,针对两种不同的机械臂空间轨迹进行了控制实验,实验数据显示,该控制系统在轨迹跟踪和稳定性方面均表现出了良好的性能。其次,对遥操作系统架构进行分析,确定了该系统的结构和组成部分,借助姿态传感器检测人手臂关节轨迹以控制软体机械臂在空间中的运动;引入三自由度平台和摄像头,使机械臂在弯曲的同时,还能实现x、y、z三个方向的协同运动,搭建了遥操作软体机械臂系统的可视化实验平台。最后,分析了遥操作机械臂工作空间映射策略,对人手臂关节和机械臂关节的自由度进行对比分析,使用关节映射法,建立了人-机关节映射模型;采用赫尔移动平均算法对主端采集的数据进行处理,进行了姿态控制实验、位置控制实验和协同抓取实验,验证了本遥操作系统的可靠性和稳定性。

关键词：软体机械臂遥操作 LSTM-MFAC 轨迹控制人-机关节映射

基于ANCF梁-板单元的气动软体机械臂动力学特性研究

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基于ANCF梁-板单元的气动软体机械臂动力学特性研究

作者：吴宏鹏西安理工大学

学位级别：硕士

软体机器人在医疗、探测、军事等领域中展现出独特的应用前景,气动软体机械臂因具有质量轻、效率高、无污染以及环境适应性强等特点,在软体机器人领域中占据重要地位。然而软体机械臂具有结构复杂性和高柔性等特点,导致对其动力学特性... 详细信息

软体机器人在医疗、探测、军事等领域中展现出独特的应用前景,气动软体机械臂因具有质量轻、效率高、无污染以及环境适应性强等特点,在软体机器人领域中占据重要地位。然而软体机械臂具有结构复杂性和高柔性等特点,导致对其动力学特性分析困难。本文针对一种气动软体机械臂结构,采用绝对节点坐标法(ANCF)梁-板单元建立其动力学模型,分析气压与末端点位置之间的关系,对机械臂结构参数进行优化。主要工作内容如下:在确定机械臂材料的超弹性本构关系基础上,建立了软体机械臂的动力学模型。选择ANCF 2节点梁单元、4节点四边形板单元和4节点三角形板单元对机械臂的中心梁、周面和扇形面三部分进行离散,推导了单元质量矩阵、弹性力矩阵及其雅可比矩阵;根据软体机械臂中心梁、周面和扇形面之间存在的梯度不连续及节点偏移的情况,推导了梯度旋转矩阵和节点偏移矩阵的表达式;根据软体机械臂的周面和扇形面上的弯面和弧边,推导了弯曲四边形板单元和弧边三角形板单元弹性力的表达式。为了提高计算效率,分别采用梁-四边形板-三角形厚板单元与梁-四边形板-三角形薄板单元对机械臂进行动力学建模并求解,将机械臂末端点的位置坐标与Abaqus软件的仿真结果进行对比,梁-四边形板-三角形薄板模型虽然计算耗时少,但是计算精度不足,因此选择梁-四边形板-三角形厚板模型作为本文的最终模型;仿真求解不同气腔在不同气压作用下的机械臂末端点位置坐标,获得了气压与机械臂末端点位置之间的非线性关系。采用响应面法,对软体机械臂结构参数进行了优化。利用所建立的软体机械臂动力学模型对机械臂的结构参数进行析因分析,筛选出影响机械臂性能的关键因子;通过对这些影响因子进行拉丁超立方抽样,得到机械臂结构参数与弯曲角度之间的响应面模型;以机械臂弯曲角度最大为目标函数,获得了机械臂最优结构参数,在相同气压下,机械臂的弯曲角度提高了 48.75%。

关键词：绝对节点坐标法梁-板单元连接气动软体机械臂结构参数优化

基于介电弹性体的仿生蠕动软体机器人设计及研究

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基于介电弹性体的仿生蠕动软体机器人设计及研究

作者：韩栋栋西安理工大学

学位级别：硕士

针对现有刚性机器人对运输系统中的不同直径、曲率、长度的管路进行检查时难以胜任这一难题,软体机器人以其稳定性、安全性和卓越的变形能力受到广泛关注。因此,本文通过仿生蚯蚓等动物的蠕动运动,结合介电弹性体(Dielectric Elastomer,... 详细信息

针对现有刚性机器人对运输系统中的不同直径、曲率、长度的管路进行检查时难以胜任这一难题,软体机器人以其稳定性、安全性和卓越的变形能力受到广泛关注。因此,本文通过仿生蚯蚓等动物的蠕动运动,结合介电弹性体(Dielectric Elastomer,DE)的快速响应特性,设计了一种能够在较小管路中进行蠕动运动的软体机器人结构。主要内容如下:首先,通过对比蠕动运动、Ω运动和滚动运动这三种蠕动类动物不同的运动模式,选择适合较小管径的蠕动运动模式作为仿生基础,并基于介电弹性体设计了一种蠕动软体机器人的结构。该机器人主要由驱动模块和锚定模块组成,其中驱动模块在电压加载后产生轴向位移和驱动力以实现机器人的驱动功能,锚定模块在电压加载后径向膨胀与管壁接触从而产生足够的摩擦力以实现机器人的锚定功能。其次,介绍DE膜在加载电压时的变形机理,选用Gent模型作为应变能函数,基于热力学建立数学模型,推导出驱动模块和锚定模块的DE膜在力电耦合条件下的控制方程和边界条件。计算维持驱动模块DE膜预拉伸状态的临界气压,并分析不同DE膜层数、预拉伸倍数等结构参数对驱动模块和锚定模块中DE膜加载变形的影响,给出驱动力、锚定力的计算方法并与文献中的结果进行对比验证。最后,通过NSGA-Ⅱ遗传算法对驱动模块的DE膜层数、预拉伸倍数和长径比进行优化,旨在获得最优的驱动力和电致应变性能。同时,结合蠕动软体机器人的实际运动条件,确定锚定模块DE膜的结构参数,以确保其在实际应用中的有效性。通过分析蠕动软体机器人各模块的受力情况,考虑DE膜在加载变形过程中的粘弹性和惯性特性,采用Kelvin-Vogit模型对其进行建模。通过给各模块施加不同的电压信号,得出蠕动软体机器人在管路中运行的速度随驱动模块电压的频率、相位变化的关系,从而为机器人的精确控制提供理论基础。

关键词：蠕动软体机器人介电弹性体 NSGA-Ⅱ遗传算法运动学分析

考虑渗透路径和结晶过程的缺陷骨料强化机理及混凝土性能研究

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考虑渗透路径和结晶过程的缺陷骨料强化机理及混凝土性能研究

作者：赵仁铭重庆交通大学

学位级别：硕士

将水利工程建设中产生的废弃料破碎、筛分后制备的缺陷骨料用于混凝土工程加以利用,可以同时降低天然砂石资源的开采,提高工程废弃料的利用率,减少资源浪费和环境污染。但是缺陷骨料由于其自身的压碎指标大、吸水率高等特点,直接应用场... 详细信息

将水利工程建设中产生的废弃料破碎、筛分后制备的缺陷骨料用于混凝土工程加以利用,可以同时降低天然砂石资源的开采,提高工程废弃料的利用率,减少资源浪费和环境污染。但是缺陷骨料由于其自身的压碎指标大、吸水率高等特点,直接应用场景狭窄。基于此,本文对缺陷骨料的多维物理力学性能进行测定,采用多种化学试剂对水玻璃溶液的结晶强度和渗透路径进行综合改性后制备渗透结晶材料,利用SEM和MIP试验分析渗透结晶材料对缺陷骨料的强化机理。设计混凝土试验,研究了缺陷骨料混凝土的工作性能和力学性能,并通过BSE试验分析缺陷骨料混凝土ITZ的孔隙结构,阐明二次结晶反应对ITZ的强化机理。主要内容如下:(1)缺陷骨料的物理力学性能较差,其压碎指标为26.16%,吸水率为2.65%,明显大于天然骨料。可以将压碎指标和吸水率作为衡量缺陷骨料性能的指标。(2)采用硼酸钠、六偏磷酸钠和聚羧酸高分子对硅酸钠溶液进行复合改性以制备渗透结晶材料,确定其组分(以质量计):水100份,硅酸钠15份,硼酸钠2份,六偏磷酸钠1.5份,聚羧酸高分子0.6份。硼酸钠、六偏磷酸钠通过与硅氧四面体互相穿插形成复合网状结构,提高氧化硅晶体的强度;聚羧酸高分子可以增强硅酸钠溶液体系的稳定性,提高对缺陷骨料的浸润性,拓展渗透路径。(3)对强化前后的缺陷骨料进行SEM和MIP试验。结果表明,浸泡渗透结晶材料后在缺陷骨料内部脱水硬化生成的氧化硅晶体有效填充了缺陷骨料的孔隙,降低其总孔隙率;同时细化了缺陷骨料的孔隙结构,优化了孔径分布曲线。(4)采用渗透结晶材料强化后的缺陷骨料制备混凝土并测试其坍落度和强度。结果表明,浸泡渗透结晶材料可以提高缺陷骨料混凝土的坍落度和力学强度,抗压强度提升2.13%-9.54%,抗折强度提升3.53%-10.19%,渗透结晶材料对混凝土的力学强度的提升主要发生在混凝土的早龄期阶段。(5)对强化后的缺陷骨料混凝土ITZ进行研究。强化骨料表面附着的氧化硅晶体与ITZ中水泥水化产生的氢氧化钙发生二次结晶反应,生成硅酸钙胶凝,促进了水泥水化,有效降低了ITZ的孔隙率和厚度。(6)渗透结晶材料提升缺陷骨料混凝土的性能是多尺度的,可以从提升骨料力学性能和降低混凝土ITZ孔隙率,改善ITZ微观结构两方面提升混凝土的性能。

关键词：缺陷骨料硅酸钠混凝土力学性能微观结构

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静电吸盘吸附力理论解析模型及吸附性能分析

静电吸盘吸附力理论解析模型及吸附性能分析

作者：马雪龙西安理工大学

学位级别：硕士

静电吸附技术以其低能耗、快速响应和轻量化的特点,在吸附多孔、易碎、质地柔软等多种材料展现出一定的优势,目前已在机器人、变刚度技术、触觉技术等多个领域得到广泛应用。然而,关于静电吸附技术的吸附机理及其特性,一直是国内外研究... 详细信息

静电吸附技术以其低能耗、快速响应和轻量化的特点,在吸附多孔、易碎、质地柔软等多种材料展现出一定的优势,目前已在机器人、变刚度技术、触觉技术等多个领域得到广泛应用。然而,关于静电吸附技术的吸附机理及其特性,一直是国内外研究的难点。本文针对静电吸附技术,提出了一种新的具有梳齿电极结构的静电吸盘吸附力理论解析模型,分析了吸附性能的影响因素。本文主要研究内容如下:首先,提出了一种新的具有梳齿电极结构的静电吸盘吸附力理论解析模型。针对平面双梳齿电极结构、空间单面梳齿电极结构和空间双梳齿电极结构的三种静电吸盘,假设电极表面的面电荷密度函数,运用库仑定律和镜像法,推导了三种静电吸盘在多介质条件下空间中任意一点的电场强度理论解析模型,利用有限元软件仿真验证了该理论解析模型求解结果的正确性;进一步应用麦克斯韦应力张量法建立了被吸附介质所受到的静电吸附力理论解析模型。其次,分析了影响静电吸盘吸附性能的影响因素,总结了静电吸盘的制备工艺。利用提出的理论解析模型分析了充电电压、绝缘电介质、电极尺寸等因素对静电吸盘电场强度及静电吸附力的影响;以切向和法向的静电吸附力为优化目标,电极的宽度、相邻电极的中心距以及中间层的厚度为优化变量,采用遗传算法获得了最佳静电吸附力的参数组合;详细介绍了静电吸盘的制备工艺,包括电极的设计、绝缘电介质的流延和丝网印刷电极等关键步骤,确保静电吸盘的制作质量和性能稳定。最后,搭建了实验平台,对静电吸盘的电场强度、切向和法向吸附力进行了测量。布料静电吸附实验中,发现切向与法向吸附力的实验结果和理论计算结果存在明显差异,通过透明硅片静电吸附实验,验证了其它作用力的存在;改进的布料静电吸附实验中,使用滑石粉削弱其它作用力的影响,验证了静电吸盘吸附力理论解析模型的有效性。

关键词：静电吸盘梳齿电极电场强度静电吸附力性能影响因素

一种碳纳米管复合材料电学性能仿真模型及其应用

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一种碳纳米管复合材料电学性能仿真模型及其应用

作者：白乘星西安理工大学

学位级别：硕士

碳纳米管复合材料因其优异的电学、力学特性,被广泛应用于柔性传感器、电子皮肤、智能检测等领域。但由于复合材料中碳纳米管分布的不确定性,导致其性能在制备前难以预测,通常根据多次实验对比,确定最优的材料参数、组分含量以及制备工... 详细信息

碳纳米管复合材料因其优异的电学、力学特性,被广泛应用于柔性传感器、电子皮肤、智能检测等领域。但由于复合材料中碳纳米管分布的不确定性,导致其性能在制备前难以预测,通常根据多次实验对比,确定最优的材料参数、组分含量以及制备工艺,此方法效率低下且成本较高。本文通过建立碳纳米管复合材料的代表性体积单元(RVE)模型,提出了一种针对其电学性能的仿真分析方法,并通过实验测量验证了该方法的正确性,最终将该仿真分析方法用于柔性压阻传感器的开发。主要内容如下:首先,对碳纳米管复合材料的导电机理进行探究,选取硬核直线模型等效碳纳米管,采用随机坐标函数模拟碳纳米管在复合材料中的空间位姿分布,结合周期边界条件与不相容原则对碳纳米管等效模型的分布进行修正,建立了一种分析碳纳米管复合材料电学性能的RVE仿真模型。其次,基于碳纳米管复合材料的RVE模型,提出了一种针对该模型渗流阈值、电导率、压阻效应的仿真分析方法。探究了碳纳米管体积分数、长径比对上述三项电学性能的影响。随后制备了一种碳纳米管/Ecoflex复合材料,总结出一套完整的制备工艺,并测试其成品的电学性能,将测试结果与第三章的仿真结果进行对比,验证了上述仿真分析方法的正确性。最后,将该仿真分析方法用于柔性压阻传感器的开发。以阵列式微结构型柔性压阻传感器为应用对象,选取不同长径比、体积分数的碳纳米管复合材料制备传感器,对其成品进行灵敏度测试,测试结果中性能最优传感器的材料参数与仿真所得结果一致,验证了本文所提出的碳纳米管复合材料电学性能的仿真分析方法在柔性传感器开发领域的适用性。

关键词：碳纳米管复合材料代表性体积单元模型电学性能分析柔性压阻传感器