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基于齿轮接触疲劳试验与有限元仿真寿命预测

基于齿轮接触疲劳试验与有限元仿真寿命预测

作者：周子杰太原理工大学

学位级别：硕士

渐开线直齿圆柱齿轮作为旋转机械中重要的零部件,具有传递载荷和扭矩的作用,由于其传动效率高、传动比稳定和工作可靠的优点,所以在汽车、航空、农机以及重型机械等领域中应用广泛。齿轮箱的故障主要发生在齿轮、轴、轴承和箱体上,其中... 详细信息

渐开线直齿圆柱齿轮作为旋转机械中重要的零部件,具有传递载荷和扭矩的作用,由于其传动效率高、传动比稳定和工作可靠的优点,所以在汽车、航空、农机以及重型机械等领域中应用广泛。齿轮箱的故障主要发生在齿轮、轴、轴承和箱体上,其中齿轮出现故障的比例达到60%以上。所以提高齿轮接触疲劳寿命的预测精度可以提高齿轮机构可靠性,降低产品设计费用,而且对于产品安全同样具有重大意义。本文以20CrMnTi渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,基于疲劳寿命预测理论,通过接触疲劳试验得到可靠度-寿命-应力(R-S-N)曲线,将曲线数据输入到有限元环境下的材料设置模块中,对齿轮接触疲劳寿命进行预测。主要研究工作如下:以名义应力法和Miner准则为理论基础,对齿轮的疲劳寿命进行计算。同时建立齿轮疲劳寿命的三参数威布尔分布数学模型,为之后的试验提供模型基础。然后利用机械功率流封闭式设备对齿轮进行疲劳试验,绘制出高周疲劳区的R-S-N曲线,通过K-S检验和图解法下的函数拟合,证明了渐开线直齿圆柱齿轮疲劳寿命能很好地服从三参数威布尔分布;最后在瞬态动力学仿真环境中对齿轮疲劳寿命进行预测,与疲劳试验结果对比表明:相同扭矩下,可靠度对高寿命区的影响越来越小,所以在高周疲劳区可靠度为50%的S-N曲线具有实际意义。仿真结果中的疲劳寿命都大于接触疲劳试验中的最小安全寿命,说明仿真结果真实可靠,试验中的渐开线直齿圆柱齿轮满足设计要求,提高了齿轮接触疲劳寿命的预测精度。

关键词：疲劳分析理论三参数威布尔分布疲劳试验瞬态动力学仿真

S频段车载“动中通”相控阵天线的设计与研究

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S频段车载“动中通”相控阵天线的设计与研究

作者：周子杰南京理工大学

学位级别：硕士

天线作为“动中通”系统中的终端设备,由于近几年“动中通”系统的需求量不断增大,“动中通”天线技术发展迅速。“动中通”天线技术发展至今共可以分为三大类:以抛物反射面为代表的高轮廓“动中通”天线,以平板阵面和抛物圆柱面为代表... 详细信息

天线作为“动中通”系统中的终端设备,由于近几年“动中通”系统的需求量不断增大,“动中通”天线技术发展迅速。“动中通”天线技术发展至今共可以分为三大类:以抛物反射面为代表的高轮廓“动中通”天线,以平板阵面和抛物圆柱面为代表的中轮廓“动中通”天线,以及最新一代以相控阵天线为代表的低轮廓“动中通”天线。相控阵天线质量轻体积小,十分便于携带、安装以及维修,低剖面的可以大大减小载体在移动中所受到的阻力;并且不同于前几代的机械式扫描,相控阵扫描速快、响应时间短、扫描精度高。因此,相控阵天线是近几年“动中通”天线研究的主要方向。本文基于与南京某军工研究所项目合作,设计了一款S波段车载“动中通”二维相控阵天线,该天线可以同时接收和发射波束覆盖范围内的左旋圆极化信号,发射频段为1980MHz-2010MHz,接收频段为2170MHz-2200MHz。其波束覆盖范围为仰角30°至仰角90°,在低仰角处的增益要求大于7d Bi,轴比小于6d B。本文的工作内容如下:(一)确定天线单元形式。本文使用微带天线层叠式的方法实现收发频段一体化设计,由于收发频段相近,位于上方的微带天线需要牺牲一部分增益,使用高介电常数的介质基板缩小尺寸以减小对位于下层的微带天线辐射的影响。为实现圆极化,本文设计了两种天线单元进行仿真对比,第一种是双馈点层叠式微带天线,第二种是单馈点层叠式微带天线。前者引入了3d B定向耦合器,牺牲了部分增益,但可使天线单元的驻波和轴比得到优化;后者对金属辐射贴片进行切角处理,引入几何微扰实现圆极化,设计简单,体积小质量轻,增益高,缺点是轴比较大,但是可用旋转周期阵列的形式后,天线阵列的轴比会显著降低。因此,本文选用单馈点层叠式微带天线作为天线单元。(二)阵面方案设计。仿真对比了普通阵列形式和旋转周期阵列形式,后者的轴比优于前者。分析系统指标后确定使用单元个数为8,半径为150mm的均匀圆形阵列,天线单元依次等间距排列成环状。为优化天线轴比,采用旋转周期阵列排布。(三)相控阵天线整体设计。采用8个单元收发共用的形式,天线整体尺寸为300mm×300mm×10mm。对相控阵天线进行仿真,在发射频段,波束指向为theta=55°即低仰角时,增益小于9.81d Bi,轴比小于3.32d B;在接收频段,波束指向为theta=55°即低仰角时,增益小于9.37d Bi,轴比小于4.05d B。相控阵天线实测结果,在发射频段波束低仰角指向时,增益小于9.25d Bi,轴比小于3.8d B;在接收频段波束低仰角,在发射频段波束低仰角指向时,增益小于9.19d Bi,轴比小于4.4d B。满足系统指标要求。

关键词：动中通相控阵天线微带天线圆极化旋转周期阵列

激光粉床熔融成形Al-Mg-Sc-Zr合金组织与性能研究

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激光粉床熔融成形Al-Mg-Sc-Zr合金组织与性能研究

作者：周子杰江苏科技大学

学位级别：硕士

随着各个工程领域对产品性能要求的不断提高,复杂化、集成化设计已成为未来产品设计发展的方向。传统制造工艺,如铸造、锻造、粉末冶金等,在生产复杂结构部件方面越来越受到限制,成本显著上升。激光粉床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LP... 详细信息

随着各个工程领域对产品性能要求的不断提高,复杂化、集成化设计已成为未来产品设计发展的方向。传统制造工艺,如铸造、锻造、粉末冶金等,在生产复杂结构部件方面越来越受到限制,成本显著上升。激光粉床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)技术是一种新的制造技术,它可以在不需要后处理的情况下生产出高精度、致密的复杂金属零件,大大缩短了生产周期。Al-Mg合金因其良好的耐腐蚀性、焊接性和力学性能而广泛应用于航空航天和海洋装备制造领域,通过LPBF技术成形添加少量合金化元素Sc和Zr的Al-Mg合金时,能够显著细化晶粒,形成高密度的纳米级Al(Sc,Zr)析出相,进一步提高其综合性能。基于此,本文利用LPBF技术成形Al-Mg-Sc-Zr合金,研究重熔扫描及热处理工艺对其组织演变、力学性能和耐腐蚀性的影响。主要结论如下:未重熔扫描与重熔扫描一次的上表面面粗糙度(Sa)相近,两次重熔扫描的上表面面粗糙度(Sa)明显提高。随着扫描次数的增加,试样侧面面粗糙度(Sa)逐渐增大。不同重熔扫描工艺试样侧面的硬度都高于上表面。上表面扫描2次,侧面轮廓扫描1次的重熔扫描工艺试样的致密度最高为99.3%,其表面硬度也最大。随着重熔扫描次数的增多Al(Sc,Zr)相析出量增多,其表面的耐腐蚀性有所降低。打印态试样上表面和侧面的熔池边界处都是由细小的等轴晶组成,而熔池内部具有不一样的结构,上表面的熔池内部是较粗大的胞状晶组织,而侧面是更粗大的柱状晶组织。上表面的熔池内部和边界处晶粒取向随机,而侧面熔池内部的柱状晶呈方向织构。上表面和侧面的熔池内部和边界区域的大部分晶界都是高角度晶界,熔池边界处细小等轴晶区域的缺陷密度远远高于熔池内部粗大晶区域。熔池边界处比熔池内部更容易被腐蚀。时效处理后的试样,熔池内部会析出大量Al(Sc,Zr)粒子。经325℃/4h时效,合金侧面的混晶组织结构和晶粒取向没有明显变化。经475℃/4h时效,熔池边界的细小等轴晶会发生粗化,而熔池内部的粗大柱状晶会发生再结晶,其方向织构也在逐渐减弱。时效处理基本不会改变Al-Mg-Sc-Zr合金的晶界特征和缺陷密度分布。时效处理后试样耐腐蚀性降低,硬度显著提高,屈服强度和抗拉强度明显提高,而断裂伸长率下降。同种状态试样的上表面和侧面对比,侧面的耐腐蚀性更低。打印态试样是韧性断裂,在325℃下随着时效时间的延长,断裂模式由韧性断裂向剪切断裂转变。经3.5 wt%Na Cl溶液腐蚀后,热处理态试样仍然具有比打印态更高的力学性能,但塑性也降低地更明显。

关键词： Al-Mg-Sc-Zr合金激光粉床熔融重熔扫描热处理耐腐蚀性

电场强化非均相芬顿体系构建与催化剂活化机理研究

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电场强化非均相芬顿体系构建与催化剂活化机理研究

作者：周子杰南京理工大学

学位级别：硕士

我国化工行业在飞速发展的过程中,产生了大量难降解有机废水。由于传统的物化法和生物法难以处理此类废水,诞生了以芬顿氧化法为代表的高级氧化法(AOPs)。然而,芬顿氧化法在实际应用过程中暴露出了p H适用范围窄、铁泥产量大等问题,非... 详细信息

我国化工行业在飞速发展的过程中,产生了大量难降解有机废水。由于传统的物化法和生物法难以处理此类废水,诞生了以芬顿氧化法为代表的高级氧化法(AOPs)。然而,芬顿氧化法在实际应用过程中暴露出了p H适用范围窄、铁泥产量大等问题,非均相芬顿氧化法在一定程度上克服了这些问题。以FeO为代表的传统铁基非均相芬顿催化剂存在Fe(III)生成Fe(II)速率低的问题,导致反应效率低下和催化剂失活。在这项工作中,合成了具有良好磁性和高导电性的FeO@N-MWCNT催化剂。氮掺杂氧化多壁碳纳米管(N-MWCNT)由于其强大的电子存储能力和丰富的缺陷结构,被选为FeO颗粒的生长载体。XRD表征和SEM图像揭示了附着在多壁碳纳米管上的FeO具有良好分散性,FeO颗粒平均粒径约为64nm。利用XPS对催化剂的成分和化学状态进行了深入分析。MWCNT表面有多种含氧官能团,氮元素主要与碳元素相结合并向多壁碳纳米管中引入了缺陷结构。FeO与MWCNT之间形成了化学键,新制FeO@N-MWCNT催化剂中的Fe(II)/Fe(III)比为0.778。合成的催化剂保留了FeO的磁性,饱和磁化强度为29.13 emu·g。电化学表征表明,合成的催化剂拥有比纯FeO更优良的氧化还原性能和电容性能,CV测试中显示出明显的氧化还原峰,比电容为124.5 F·g。在酸性环境中,催化剂显示出正的Zeta电位。将制备的催化剂用于苯酚的非均相芬顿降解,测定了降解实验的最佳条件。FeO和MWCNT的结合可以显著提高对苯酚的非均相芬顿催化活性,催化剂对苯酚的表观降解速率常数K是FeO的13倍。在最佳条件(催化剂FeO含量46.1%,催化剂投加量400 mg·L,初始p H 4.0,过氧化氢初始浓度625 mg·L)下,能在约60 min时完全去除苯酚。但是第五个循环后,催化剂Fe(II)/Fe(III)比例下降到了0.547,这导致了催化剂循环性能的下降。在此基础上,设计了一体式的“污染物降解-催化剂活化”反应装置,应用于电场强化的非均相芬顿降解。引入了动态膜非均相芬顿的概念,通过对比实验验证了阴极活化催化剂为体系带来了额外的益处。XPS表征得到的Fe(II)/Fe(III)数据说明,催化剂在活化过程中Fe(III)被还原为Fe(II),第五个循环后的催化剂Fe(II)/Fe(III)比例约为0.755。首次将非均相芬顿反应、电化学氧化和催化剂活化相结合,这三个过程能在一定周期内同时进行。结果表明,催化剂可以在活化过程中补充牺牲的电子。对比循环实验,电场强化能提高催化剂的循环性能,延长催化剂寿命,为非均相芬顿降解提供了新思路。

关键词： Fe3O4@N-MWCNT 非均相芬顿反应苯酚电场强化催化剂活化

目的论视角下史志型文本翻译实践报告——以《我的天大日记》英译本为例

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目的论视角下史志型文本翻译实践报告——以《我的天大日记》英译...

作者：周子杰天津大学

学位级别：硕士

2020年见证了中国全面建成小康社会的壮举,也见证着于1895年建校的天津大学迎来百廿五校庆。双喜临门形成宣传合力,为天大外宣提供契机。在此背景下,天津大学宣传部以“编日体”形式整理出3万余字的史志文本《我的天大日记》。笔者全程... 详细信息

2020年见证了中国全面建成小康社会的壮举,也见证着于1895年建校的天津大学迎来百廿五校庆。双喜临门形成宣传合力,为天大外宣提供契机。在此背景下,天津大学宣传部以“编日体”形式整理出3万余字的史志文本《我的天大日记》。笔者全程参与了该书的英译和校对,并将其作为毕业实践素材撰写报告,以期为后继者在外译史志类文本时提供翻译策略、方法和技巧的翔实参考。该书精心挑选1月1日至12月31日各日内百年间最具典型性、最富传播价值之事件,将365个历史剪影汇聚成册。成书文本涉及建校历史、历任掌校人及知名校友事迹等,展现北洋百年历史。综合考虑该书信息型文本的特征和委托方让英语读者读懂天大历史的诉求,笔者选定功能学派目的论为指导理论,力求实现翻译目的之外兼顾译文地道性与历史真实性。本翻译实践报告共分为四个部分:第一章为翻译任务描述,介绍任务背景、翻译任务情况及文本典型特征。第二章为翻译过程描述,交代译前准备、翻译过程以及译后校对的实施情况。第三章为翻译案例分析,详尽介绍功能目的论的缘起与发展,并把翻译所遇典例归为词汇、句法、篇章三个层面,结合目的论指导分别探讨翻译技巧。第四章为翻译实践总结,归纳实践之经验和收获并反思自身存在的不足。通过此次翻译实践,笔者归纳出史志型文本在词汇、句法、篇章三个层次下的高频翻译问题,并给出了具体的翻译方法和技巧。此外,本文成功地延展了功能目的论在非文学翻译领域的覆盖范围,进一步印证了目的论的规范意义和实践指导价值。

关键词：天大校史史志型文本功能目的论翻译技巧

磨抛机器人末端执行器结构设计与柔顺控制技术研究

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磨抛机器人末端执行器结构设计与柔顺控制技术研究

作者：周子杰广州大学

学位级别：硕士

打磨抛光行业工作环境恶劣,对操作工人的身体和心理造成极大伤害。随着中国社会的进步和中国制造产业的升级,应用工业机器人替代工人进行打磨抛光作业是该行业发展的趋势。打磨抛光机器人在作业时,需要对打磨抛光接触力进行精准控制。... 详细信息

打磨抛光行业工作环境恶劣,对操作工人的身体和心理造成极大伤害。随着中国社会的进步和中国制造产业的升级,应用工业机器人替代工人进行打磨抛光作业是该行业发展的趋势。打磨抛光机器人在作业时,需要对打磨抛光接触力进行精准控制。由于加工过程中的接触力与位置深度耦合,因此打磨抛光机器人的接触力精确控制是打磨抛光机器人开发的难点。论文针对打磨抛光机器人的接触力精确控制方法展开研究,设计了一款用于打磨抛光机器人的末端执行器,较好地对接触力和位置进行解耦,同时开发了基于改进PSO算法的模糊PID控制方法,实现对打磨抛光接触力的精准控制。论文的主要工作包括:第一,为了实现打磨抛光末端执行器柔性浮动、恒力打磨和快速响应的设计目标,论文运用功能需求-机械结构的映射方法,以打磨抛光末端执行器重量最小为约束条件,对打磨抛光末端执行器进行机械结构分析,设计了一款以气动马达和低摩擦气缸相结合的柔性打磨抛光末端执行器。第二,对设计的打磨抛光末端执行器系统进行数学建模分析。通过对系统中的电气比例阀流量特性、低摩擦气缸流量特性、气管流量特性和打磨抛光末端执行器动力学建模,得到了打磨抛光末端执行器系统的传递函数,使用MATLAB中的伯德图分析,得出该系统具有较强的稳定性。第三,对PSO算法进行改进,引用随机惯性权重,提高其寻优能力。在模糊PID控制方法上,采用改进PSO算法优化PID控制初值参数,得到了改进PSO算法的模糊PID控制方法。通过MATLAB仿真分析得出,改进PSO算法的模糊PID控制系统具有更快的响应速度以及更优良的鲁棒性。第四,利用设计的末端执行器搭建了打磨抛光机器人实验平台,采用开发的柔顺控制方法对打磨抛光末端执行器进行控制,开展了阶跃信号响应对比实验和恒力打磨抛光实验。实验表明基于改进PSO算法的模糊PID控制方法能够在对打磨抛光末端执行器输出接触力精确控制的同时,获得较高的阶跃响应速度;打磨抛光末端执行器输出的接触力误差可以控制在±1N之内。

关键词：磨抛机器人末端执行器结构设计柔顺控制

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基于特征提取及聚类算法的增量图片筛选系统

电视技术 2017年第9期41卷 189-193页

作者：周子杰李勃董蓉南京大学电子科学与工程学院江苏南京210046 南通大学电子信息学院江苏南通226019

在工业生产过程中,由于需要频繁对产品进行拍照,所以会产生大量测试图片,而因为产品的外形等比较相近,因此样本图片比较相似,由此造成重复测试和测试时间过长等问题。提出一种对图片进行分类并精简数量的方法,来实现减少检测图片数量,... 详细信息

在工业生产过程中,由于需要频繁对产品进行拍照,所以会产生大量测试图片,而因为产品的外形等比较相近,因此样本图片比较相似,由此造成重复测试和测试时间过长等问题。提出一种对图片进行分类并精简数量的方法,来实现减少检测图片数量,缩短测试时间的目的。系统首先对样本图片进行特征提取,然后对特征进行降维,并对结果进行聚类来得到多个图片库,最后对图片库内的图片进行筛选,得到最终的样本库。实验对不同特征提取方法进行对比,最终从结果精度及处理时间上考虑,采取了FAST特征提取算法,有力保证了算法的质量。

关键词：图片特征提取数据分类数据筛选增量样本分类增量样本筛选算法稳定性测试

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数字共建共治共享推动良好数字生态建设探析

理论探讨 2023年第5期 91-95页

作者：周子杰时达齐鲁工业大学(山东省科学院)马克思主义学院济南250353

在大数据时代,数字化转型融入经济、社会的方方面面,营造出人类生活崭新的数字生态环境。为达到“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出的“构建数字规则体系,营造开放、健康、安全的数字生态”要求,亟须以数字化治理手段协调化解平台... 详细信息

在大数据时代,数字化转型融入经济、社会的方方面面,营造出人类生活崭新的数字生态环境。为达到“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出的“构建数字规则体系,营造开放、健康、安全的数字生态”要求,亟须以数字化治理手段协调化解平台经济规范不力、数据开放质量不足、数字福利分配不均等诸多问题。共建共治共享治理理念契合数字生态治理要求,以数字共建共治共享提振良好数字生态建设具备现实可行性。具体来说,以数字共建理念赋能数字主体,规范平台经济有序发展;以数字共治理念强化数据开放共享,统筹数据开发利用与安全;以数字共享理念完善数字福利分配制度,增进数字劳动者福祉。

关键词：数字生态共建共治共享数字治理

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质子耦合电子转移在有机合成中的应用

有机化学 2021年第10期41卷 3844-3879页

作者：周子杰孔祥梅刘天飞南开大学元素有机化学国家重点实验室天津300071 中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室上海200032

质子耦合电子转移(PCET)是一类非传统的氧化还原反应,因其电子和质子转移过程具有独特的相互依赖性,这类反应表现出特殊的反应性和选择性.PCET反应在包括天然和人工系统的氧化还原过程中,如小分子活化等,起到了相当关键的作用.最近,PCE... 详细信息

质子耦合电子转移(PCET)是一类非传统的氧化还原反应,因其电子和质子转移过程具有独特的相互依赖性,这类反应表现出特殊的反应性和选择性.PCET反应在包括天然和人工系统的氧化还原过程中,如小分子活化等,起到了相当关键的作用.最近,PCET反应在有机合成中的应用引起了广泛的关注和兴趣.人们实现了通过PCET机理的X—H键(如C—H键、N—H键、S—H键和O—H键等)的活化,基于该过程合成了多种重要结构和基础骨架、获得了不同的合成砌块和天然产物.此外,通过PCET反应机理,人们不仅获得了C=Y键等多重键的还原产物,而且获得了底物之间的偶联产物.综述了近年来PCET在有机合成中的应用和发展,并且对该领域未来的发展进行了展望.

关键词：质子耦合电子转移有机合成自由基反应官能化