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基于聚合物微纳光纤交叉结构的串扰特性研究

基于聚合物微纳光纤交叉结构的串扰特性研究

作者：王佳奇桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着纳米科学与纳米技术的快速发展,信息社会对光子器件尺寸和集成光路的集成度要求也越来越高,促使人们不断探索能够突破器件尺寸极限的途径。因此,超紧凑结构复杂的光子学器件和小型化集成光路成为光子学研究领域的热点。聚合物微纳光... 详细信息

随着纳米科学与纳米技术的快速发展,信息社会对光子器件尺寸和集成光路的集成度要求也越来越高,促使人们不断探索能够突破器件尺寸极限的途径。因此,超紧凑结构复杂的光子学器件和小型化集成光路成为光子学研究领域的热点。聚合物微纳光纤(Polymer Micro-nano Fiber,PMNF)具有良好的器件构筑能力、导光性能和独特的机械性能,还具有良好的柔韧性及弹性,因此被广泛应用于构筑小型化集成光路和超紧凑结构复杂的光子学器件。然而在这些应用中,密集排列的聚合物微纳光纤间由于倏逝波耦合产生的串扰已经成为重要问题。因此,研究如何降低聚合物微纳光纤间的串扰很有必要。在三维空间中,本文基于时域有限差分方法(Finite-Difference Time-Domain Method,FDTD)系统性地研究了直型聚合物微纳光纤交叉结构的串扰,并设计了两种桥型聚合物微纳光纤交叉结构,同时对其产生的串扰进行详细的分析与研究。主要研究工作和成果如下:1.直型聚合物微纳光纤交叉结构的设计与分析:首先,建立了基于相同聚合物微纳光纤的交叉结构物理模型,并分析了该结构的交叉角度、直径、分离距离、偏振模态及近红外波长分别对串扰的影响。然后,建立了基于不同聚合物微纳光纤的交叉结构物理模型,并分析了不同直径和不同材料分别对串扰的影响,即直径差和折射率差分别对串扰的影响。最后,对于由不同材料构成的直型聚合物微纳光纤交叉结构,研究了如何通过改变纤芯直径达到最低串扰的效果。同时分析了耦合方向对串扰的影响。结果表明,通过设计以上研究的结构参数均能有效降低串扰。2.桥型聚合物微纳光纤交叉结构的设计与分析:在研究直型聚合物微纳光纤交叉结构的基础上,首次研究设计了基于余弦弯曲的桥型聚合物微纳光纤交叉结构和基于弧形弯曲的桥型聚合物微纳光纤交叉结构。首先,建立了基于余弦弯曲的桥型交叉结构物理模型,并分析了该结构的弯曲高度、弯曲宽度和直径分别对串扰的影响。然后,建立了基于弧形弯曲的桥型交叉结构物理模型,并分析了该结构的曲率半径、φ角和直径分别对串扰的影响。在此基础上,分析了耦合方向对串扰的影响。最后,对比了以上两种桥型交叉结构。在以上研究过程中简要分析了桥型交叉结构所带来的弯曲损耗。结果表明,即使在较小的交叉角度下,通过设计以上研究的结构参数,在兼顾弯曲损耗的同时均能有效降低串扰。本文研究内容为构筑超紧凑结构复杂的光子学器件和小型化集成光路提供了有价值的参考。

关键词：聚合物微纳光纤串扰时域有限差分方法倏逝波耦合交叉结构

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不同分子量甘露聚糖肠道吸收机制的研究

不同分子量甘露聚糖肠道吸收机制的研究

作者：王佳奇河南工业大学

学位级别：硕士

多糖作为第三大生命活动基本物质具有诸多生物活性如:抗氧化、抗癌、提高免疫力、调节肠道菌群等。但其生物活性的发挥与其结构密不可分,分子量可直接影响多糖的结构,进而影响其在生物体内的吸收分布及功效的发挥。本课题选用3种不同分... 详细信息

多糖作为第三大生命活动基本物质具有诸多生物活性如:抗氧化、抗癌、提高免疫力、调节肠道菌群等。但其生物活性的发挥与其结构密不可分,分子量可直接影响多糖的结构,进而影响其在生物体内的吸收分布及功效的发挥。本课题选用3种不同分子量的甘露聚糖(YM-50为172.9 k Da、YM-70为87.09 k Da、YM-90为54.05 k Da),研究其生物学特性和体外细胞吸收机制,并初步探索其在小鼠体内分布特征,为多糖与其分子量的构效关系及其应用提供基础数据。首先,通过扫描电镜、人工胃液酸化、溶血性检测、细胞毒性及抗氧化试验,研究3种不同分子量甘露聚糖的生物学特性。检测3种甘露聚糖在人工配制胃液中酸化4 h前后分子结构及分子量的变化;制备1%红细胞悬液,检测3种甘露聚糖溶液的溶血性;通过MTT法检测3种甘露聚糖的细胞毒性;以总还原能力、羟自由基清除能力、DPPH自由基清除能力分析3种不同分子量甘露聚糖的抗氧化能力。结果显示:3种甘露聚糖的分子量不同,微观形态不同:YM-50表面平整光滑无裂纹及孔隙,YM-70表面相对光滑但有纵横交错的裂纹及颗粒物附着,YM-90形似蜂窝状,表面多孔;人工胃液酸化不影响3种甘露聚糖的基本糖结构基团,但能降解甘露聚糖成为小分子多糖或单糖,分子量越小的甘露聚糖越容易被降解;3种不同分子量的甘露聚糖溶血率随浓度略有波动,均低于5%,满足中国药典的要求;细胞毒性的结果表明:随浓度升高,YM-50对Caco-2细胞的抑制作用升高,而YM-70、YM-90的细胞毒性降低,且有一定的促增殖作用;抗氧化实验结果发现3种甘露聚糖均有一定的抗氧化能力且与糖浓度呈正相关,以分子量越小的甘露聚糖抗氧化活性越强。其次,以荧光染色甘露聚糖直观观察多糖的细胞吸收过程,通过构建含M细胞的肠道细胞模型及肠外翻吸收试验,研究3种甘露聚糖的体外吸收,检测细胞模型中相关转运因子的基因及蛋白表达情况,分析吸收机制。结果表明:在90 min内,未观察到荧光标记的YM-50进入细胞,而YM-70、YM-90在30～60min逐渐出现在细胞质和核周围,90 min能发现与核有叠加的亮点,说明分子量大的甘露聚糖不易进入细胞内,小分子量的甘露聚糖可能进入细胞质和核内发挥生物活性;通过检测成膜细胞层的电阻值稳定在700Ω左右、荧光素钠渗透率不能渗透穿过细胞层、成膜细胞层出现M细胞典型绒毛、具有细胞间有致密连接、完整分泌功能的细胞器系统、碱性磷酸酶极性大于2,判断含M细胞的肠道细胞模型构建成功。3种甘露聚糖肠道细胞模型的表观渗透系数(Papp)变化趋势表现为YM-90、YM-50有2个吸收峰,YM-70有1个较低的吸收峰,证实:3种甘露聚糖的吸收量均可达到100%的生物利用度;肠外翻甘露聚糖的吸收结果显示:YM-50几乎不被吸收,还可引起空肠糖外排;YM-70和YM-90可被肠道吸收,且分子量越小越容易被空肠和回肠吸收。RT-PCR结果显示3种甘露聚糖均能引起SGLT1、GLUT2、Clathrin的表达变化,3种转运因子m RNA在YM-50吸收中变化趋势波动较缓,在YM-70吸收60 min时,升到的峰值,而在YM-90吸收在30 min就升到峰值,表现随分子量降低,3种转运因子m RNA表达量增加,其中GLUT2表达量最多,Clathrin其次,SGLT1较低;Western Blot结果显示YM-50的吸收主要由GLUT2和Clathrin转运蛋白介导多糖进入细胞,而YM-70和YM-90表现主要依赖GLUT2进行多糖的转运,说明参与不同分子量甘露聚糖的糖转运蛋白不同。本章的3种糖吸收试验也说明不同试验方法检测糖吸收效果有所差异。最后,以SPF级KM小鼠为实验动物,通过灌胃3种不同分子量的甘露聚糖溶液研究不同分子量甘露聚糖体内吸收及其分布情况。结果表明:高分子量的YM-50不被吸收入血,且有明显降血糖作用,可能通过内吞分布于脾脏,残存多糖在肠道中流动;而低分子量的YM-70和YM-90均可吸收入血、升高血糖,在体内主要分布于含血丰富的肝脏、肺脏和肾脏,未吸收的多糖随肠道流动到空肠和回肠。综上所述,本研究通过不同分子量甘露聚糖的生物学特性、细胞吸收及体内分布情况,说明:多糖的分子量不同,对于其在体内的吸收和生物学功效具有直接影响,这些数据为甘露聚糖功能的开发及应用提供基础数据。

关键词：不同分子量甘露聚糖吸收机制体内分布

西藏雄梅铜矿区含矿斑岩与非含矿斑岩成因对比研究

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西藏雄梅铜矿区含矿斑岩与非含矿斑岩成因对比研究

作者：王佳奇中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

西藏雄梅铜矿是近年来在班公湖-怒江成矿带中段申扎县雄梅乡新发现的一处斑岩铜矿,西距多龙矿集区约500km。该矿床的发现意义在于它使得班公湖-怒江成矿带打破了多年来地质找矿局限于成矿带西段多龙矿集区这一“点”上的状况,使该成矿... 详细信息

西藏雄梅铜矿是近年来在班公湖-怒江成矿带中段申扎县雄梅乡新发现的一处斑岩铜矿,西距多龙矿集区约500km。该矿床的发现意义在于它使得班公湖-怒江成矿带打破了多年来地质找矿局限于成矿带西段多龙矿集区这一“点”上的状况,使该成矿带真正具备了“带”的概念,大大地拓宽了找矿远景。本文以较多的野外地质工作为基础,并与室内紧密结合,初步划分出雄梅铜矿地表的蚀变分带。通过对雄梅铜矿区斑岩体的锆石U-Pb LA-ICP-MS定年、手标本鉴定及岩相学研究,发现矿区存在两套斑岩。一套是前人测定的年龄为106.7Ma的含矿斑岩。另一套是本文测定的非含矿斑岩,3个年龄分别是121.8±2.3Ma(MSWD=0.32)、122.8±2.1Ma(MSWD=1.16)、121.5±2.5Ma(MSWD=0.54)。两套斑岩的岩性虽然都是花岗闪长斑岩,但含矿斑岩为中钾-高钾钙碱性岩,而非含矿斑岩为低钾拉班岩系和中钾钙碱性岩,非含矿斑岩比含矿斑岩含有更多的钾长石,矿化强度大大减弱。岩石地球化学分析表明,两套斑岩虽然都富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Ba、Th、U、K、Pb,亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti,具有碰撞后岩浆作用的共同特征,但在岩浆源区和成因上显示出明显差异。含矿斑岩和非含矿斑岩均属于强过铝质S型花岗岩,含矿斑岩的源岩应该以泥质岩为主,而非含矿斑岩的源岩应该为杂砂岩含矿斑岩和非含矿斑岩是由底侵的幔源岩浆提供热源,地壳中的泥质岩和杂沙岩在相对较高的温度下发生部分熔融形成的。岩浆分异过程中含矿斑岩受斜长石和钾长石的分离结晶控制,非含矿斑岩则受钾长石和黑云母的分离结晶控制。班公湖-怒江中特提斯洋盆的闭合时间发生在早白垩世初140～130Ma之间,而雄梅铜矿含矿斑岩的形成年龄为106.7Ma,因此,雄梅铜矿的成矿构造环境为碰撞后造山阶段。在碰撞后阶段,幔源岩浆底侵引起地壳泥砂质岩石熔融,形成了雄梅铜矿区的含矿和非含矿斑岩。

关键词：含矿斑岩非含矿斑岩岩石成因锆石U-Pb年龄雄梅铜矿

新型压电驱动器及其在微型导弹舵机系统的应用

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新型压电驱动器及其在微型导弹舵机系统的应用

作者：王佳奇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

微型导弹不仅继承和保留了传统导弹的优点,而且效费比高、隐蔽性强,可支持手持、无人机等多平台发射,将在未来战场上发挥重要的作用。然而微型导弹的舵机系统并不是传统弹药舵机系统的复制和小型化,而是舵机技术在更小空间、更低成本、... 详细信息

微型导弹不仅继承和保留了传统导弹的优点,而且效费比高、隐蔽性强,可支持手持、无人机等多平台发射,将在未来战场上发挥重要的作用。然而微型导弹的舵机系统并不是传统弹药舵机系统的复制和小型化,而是舵机技术在更小空间、更低成本、更高要求下的延伸和发展。目前世界各地在微、小型智能弹药舵机的设计中都趋于使用电动舵机,但其传动元件较多,不易实现微型化,且存在控制带宽窄、电磁干扰等问题。本文基于压电双晶片设计了一种新型舵面驱动器,实现微型导弹舵面偏转,并对其力学性能、进一步增强驱动性能的方法,以及压电双晶片的迟滞非线性控制等方面展开了深入的研究,为压电驱动器在微型导弹舵机系统的应用提供可行性依据。本文通过理论与仿真的方法设计压电驱动方案,即选择压电双晶片的支撑方式以及电气连接方式,并研究其静、动力学特性;初步设计了一种适合于微型导弹有限内部空间的舵面驱动器,并通过叠加压电双晶片的方法进一步提高驱动器的驱动能力,使其满足微型导弹对舵机系统中舵面驱动器的诸多要求;提出了一种实现舵面收放的解决方案,减小径向尺寸,提高了微型导弹的便携性。研究了压电双晶片迟滞非线性产生原因以及迟滞环的非对称特性,并在经典Bouc-Wen模型的基础上进行改进,利用解析法与粒子群智能算法对模型中的主要参数进行了辨识,并通过仿真验证改进后的Bouc-Wen模型能够更精确地描述压电双晶片的迟滞非线性特性;为了实现微型导弹舵面驱动器的线性化控制,消除迟滞非线性对控制精度的影响,设计了一种基于改进Bouc-Wen逆模型的前馈控制与PI反馈控制的复合控制器,并对压电双晶片的控制回路进行位移跟踪仿真试验,验证其在多种单一、复合频率的参考输入信号作用下的信号跟踪能力以及抵抗外界随机干扰的能力。

关键词：微型导弹压电驱动器压电双晶片非对称Bouc-Wen模型复合控制

农户参与普惠金融对其贫困脆弱性的影响机制研究——以秦巴山区为例

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农户参与普惠金融对其贫困脆弱性的影响机制研究——以秦巴山区为...

作者：王佳奇西北大学

学位级别：硕士

秦巴山区作为连片特困区之一,具有鲜明的地域特色,该地区自然灾害频繁、生态环境脆弱,贫困发生率高。贫困脆弱性作为一个具有动态性和前瞻性的指标,可以更准确地度量农户的生活状态,相较于贫困指标更优。普惠金融的目的是让社会所有阶... 详细信息

秦巴山区作为连片特困区之一,具有鲜明的地域特色,该地区自然灾害频繁、生态环境脆弱,贫困发生率高。贫困脆弱性作为一个具有动态性和前瞻性的指标,可以更准确地度量农户的生活状态,相较于贫困指标更优。普惠金融的目的是让社会所有阶层都享受相对平等的金融服务,农户是其重点的服务对象,因此将普惠金融与贫困脆弱性结合起来研究具有重要的意义。本文首先从理论层面研究了贫困脆弱性的构成框架,以及普惠金融影响贫困脆弱性的内在机理,其次从当地的实际情况出发,分析了秦巴山区的宏微脆弱性特征和农户参与普惠金融的发展现状,再次利用秦巴山区587个农户的调研数据,使用VEP模型测度了秦巴山区农户的贫困脆弱性,实证研究了农户参与普惠金融对脆弱性的影响,最后提出了降低秦巴山区农户脆弱性和发展适合秦巴山区普惠金融体系的政策建议。研究发现:(1)影响贫困脆弱性的因素主要是风险冲击和应对风险冲击的能力,普惠金融通过影响农户应对风险冲击的能力从而影响了贫困脆弱性。(2)秦巴山区宏观脆弱表现表现是自然、经济、人口、文化环境脆弱,微观脆弱的表现是遭受风险冲击严重。秦巴山区普惠金融对农村、农民的覆盖率低,金融机构数量少,具有垄断性,减贫效果不显著,基础设施建设落后,地方政府作用缺失。(3)秦巴山区具有储蓄、小额信贷商业保险的农户占比分别为48.55%、17.89%、12.44%,显示农户参与普惠金融的程度不足。秦巴山区有18.72%的农户处于非贫困脆弱状态,这些农户具有很大的概率下期陷入贫困之中,是传统贫困指标不能覆盖到的农户,是需要受到政策格外保护的农户。(4)储蓄和商业保险对贫困脆弱性产生了显著的负向影响,农户参与储蓄和商业保险会降低其贫困脆弱性,农户参与储蓄和商业保险分别会使其脆弱性降低0.05、0.126,小额信贷对脆弱性产生了并不显著的正向影响。

关键词：秦巴山区贫困脆弱性普惠金融 VEP模型

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永磁超环面电机滑模直接转矩控制

永磁超环面电机滑模直接转矩控制

作者：王佳奇天津工业大学

学位级别：硕士

永磁超环面电机是一种新型集成电机,它集行星轮蜗杆传动和永磁同步电机于一体,实现了电机与减速器的完美结合,具有结构紧凑、振动噪音小、防过载能力强以及传递效率高等优点,在军事、车辆和机器人等空间利用率与控制要求较高的领域具有... 详细信息

永磁超环面电机是一种新型集成电机,它集行星轮蜗杆传动和永磁同步电机于一体,实现了电机与减速器的完美结合,具有结构紧凑、振动噪音小、防过载能力强以及传递效率高等优点,在军事、车辆和机器人等空间利用率与控制要求较高的领域具有广阔的应用前景。本文从永磁超环面电机的结构参数、波动特性、数学模型、动态特性分析、直接转矩控制、滑模控制等几个方面进行了深入研究。根据永磁超环面电机的结构特性和运行原理,分析了该电机运动参数,考虑永磁超环面电机环面蜗杆内定子螺旋变截面结构与行星轮自转和公转的空间运动,推导了电感方程和磁链方程。电感磁链方程结合电压方程、转矩方程以及运动方程建立了永磁超环面电机的数学模型,应用状态空间法进行了动态特性分析,得到机械参数和电参数对该电机动态特性的影响。应用S-函数建立了永磁超环面电机的仿真模型,分析了其波动特性。为了提高永磁超环面电机的响应速度,减小输出波动,以矢量脉宽调制为基础,使用双闭环反馈调节,结合直接转矩控制,在内环分别以磁链和转矩为控制对象,外环以转速为控制对象,在磁链环、转矩环以及转速环分别设计了考虑扰动量的super-twisting滑模控制器,该扰动量与永磁超环面电机的机械参数和电参数相关。仿真实验表明,此控制策略提高了永磁超环面电机的响应速度,有效地减小了输出转速与电磁转矩的波动。针对输出转速和电磁转矩的周期性波动,在转速环设计了模糊终端滑模控制器,该控制器通过模糊控制规则得到永磁超环面电机的结构参数与运动参数的增量以调节终端滑模控制器参数。仿真结果表明该控制策略使永磁超环面电机得到了较快的系统响应速度,进一步减小了输出转速与电磁转矩的波动,并且还对外加负载与系统参数变化具有较强的鲁棒性能。

关键词：永磁超环面电机波动特性直接转矩控制 super-twisting滑模终端模糊滑模

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通信受限下的AUV编队协调控制研究

通信受限下的AUV编队协调控制研究

作者：王佳奇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)编队具有提高水下作业效率的优点,基于领航跟随法的编队被广泛应用于测绘、调查、搜索和运输等工作中。AUV编队的协调控制需要每个个体具备准确获取其他成员状态的能力,但水声通信的... 详细信息

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)编队具有提高水下作业效率的优点,基于领航跟随法的编队被广泛应用于测绘、调查、搜索和运输等工作中。AUV编队的协调控制需要每个个体具备准确获取其他成员状态的能力,但水声通信的特点增加了 AUV编队的控制与研究难度。本文以水下航行器单体的模型为基础,结合领航跟随法和编队协调性需求,构建基于反馈线性化的编队控制系统,对AUV编队在通信受限时的协调控制问题进行研究和分析。论文的主要研究内容包括以下几点:1.基于全驱动AUV的五自由度非线性模型,使用反馈线性化的方法,获得AUV的二阶积分模型。基于一致性理论和领航跟随法在有向拓扑下设计编队中跟随者的协调控制器,通过Lyapunov-Razumikhin理论来获取编队跟踪上期望路径并保持稳定的边界条件。构建基于三维螺旋轨迹的仿真实验,验证了所设计的控制器可以满足要求。2.为解决编队在队形形成中可能发生的成员之间碰撞问题,使用人工势场法设计势场函数,在编队协调控制器中加入避碰项,得出具有避碰能力的控制器。并为每个成员设计不同的避碰半径,以此来提高编队的收敛速度,并在仿真中证明了编队成员之间没有发生碰撞。之后考虑编队控制存在通信时延的条件下,使用设计控制增益的方法,建立Lyapunov-Krasovskii泛函验证所设计控制器的稳定性。3.为了使控制器在大时延下仍能使编队保持稳定,并针对已有级联预测器相关文献未能结合实际非线性模型的问题,使用级联预测器的输出作为二阶积分模型控制器输入,再经过反馈线性化转换至非线性模型的方法解决。首先设计时延状态预测器来预测小时延下的真实状态,之后将多个时延状态预测器结合起来,每个子预测器负责预测一个小时延,最终可以得出大时延下编队的实际值。建立李雅普诺夫函数并使用矩阵不等式证明该系统的稳定性,在仿真验证中设计三组对比试验,分析不同子预测器数量对级联预测器和编队的影响。4.针对AUV通信不稳定即存在通信中断的问题,使用马尔科夫随机变换拓扑模拟可能发生的中断情况并进行稳定性分析。首先设计存在切换拓扑和相同时延下的编队协调控制器,并在稳定性证明中对李雅普诺夫函数求期望得到稳定的边界条件。之后针对使用领航跟随法和P控制的控制器收敛速度较慢的问题,使用类似PD控制的方法设计控制器,同时为有向拓扑的邻接矩阵设计不同的值。在仿真验证中,给出两种控制器在相同条件下的对比,结果验证了在不稳定通信下PD控制器可以满足应用的要求并且收敛速度更快。

关键词：自主水下航行器通信时延人工势场法预测控制切换拓扑

纵扭共振超声波发生器设计及辅助铣削工艺过程仿真研究

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纵扭共振超声波发生器设计及辅助铣削工艺过程仿真研究

作者：王佳奇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

因硬脆难加工材料具有耐高温、抗氧化及耐腐蚀等优异性能,适用于航空、航天、船舶等众多先进科技领域中。弱刚度大尺寸机械结构,例如薄壁零件、细长轴、深小孔等又是这些领域中的关键组成单元,传统机械加工方法在加工硬脆难加工材料时... 详细信息

因硬脆难加工材料具有耐高温、抗氧化及耐腐蚀等优异性能,适用于航空、航天、船舶等众多先进科技领域中。弱刚度大尺寸机械结构,例如薄壁零件、细长轴、深小孔等又是这些领域中的关键组成单元,传统机械加工方法在加工硬脆难加工材料时存在刀具磨损严重,工件表面质量较差等问题。加工弱刚度机械结构容易出现失稳,加工误差不易控制等问题,从而不能满足加工要求。本文以具有三维振动轨迹的纵扭共振超声铣刀为中心,对超声波发生器的硬件结构及频率追踪算法展开研究,同时建立纵扭共振超声铣削三维有限元模型,分析不同切削参数对纵扭共振超声铣削中切削力、工件表面切削温度及应力分布的影响规律。为了改善传统超声波发生器手动调频率且不能实时跟踪换能器谐振频率,导致加工过程不稳定等问题。首先针对超声波发生器的硬件结构进行设计。采用MOSFET全桥逆变电路、AD9850直接数字频率合成芯片、死区电路、IR2110驱动电路组成高频逆变模块,实现超声波发生器的高频输出及频率调节。为实现全程频率搜索与频率追踪功能,设计了换能器回路电流有效值检测电路、电压电流相位差检测电路及信号处理电路。为实现振幅恒定控制,采用BUCK斩波器与不控全桥整流堆组成调功整流模块。为了提高超声波发生器的频率追踪精度,加快输出响应速度,本文基于Matlab/Simulink软件平台搭建了超声振动系统数学模型,利用试凑法对传统PID控制参数进行整定。完成了以电压电流相位差作为反馈信号的PID控制算法仿真。同时设计了二维模糊PI控制器,完成了相位差模糊PI控制算法仿真,结果表明模糊PI控制具有较优异的输出响应特性。最后依据纵扭共振换能器阻抗特性及仿真结果编写了全程频率搜索算法、模糊PI控制频率追踪算法以及振幅恒定控制算法。为了确保纵扭共振超声铣削加工过程稳定进行,获得较为理想的工件表面质量,本文基于Abaqus软件对纵扭共振超声铣削加工过程进行三维有限元仿真,首先建立了工件与铣刀的三维简化模型,基于所建模型完成了对纵扭共振超声铣削、纯纵振超声铣削及传统铣削三种不同切削方式下切削力、工件表面切削温度及应力分布的对比仿真分析。其次为获取最优切削参数,完成了针对纵扭共振超声铣削的超声振动幅值、主轴转速及径向切削深度的单变量仿真分析。有限元仿真结果不仅可以作为纵扭共振超声铣削加工试验的对照依据,还可以为后续对纵扭共振切削的研究提供理论基础。

关键词：纵扭共振超声辅助铣削超声波发生器频率追踪有限元

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轻质混凝土减振试验研究

轻质混凝土减振试验研究

作者：王佳奇东南大学

学位级别：硕士

城市轨道交通,不可避免的穿越人口密集区和重要建筑物下,地铁行驶时产生的振动和噪声严重影响了人们的日常生活,危害建筑物的安全使用。现有地铁减振方法大多造价昂贵,有着各自的缺点和局限性。利用膨胀聚苯乙烯作为轻骨料制作的轻质混... 详细信息

城市轨道交通,不可避免的穿越人口密集区和重要建筑物下,地铁行驶时产生的振动和噪声严重影响了人们的日常生活,危害建筑物的安全使用。现有地铁减振方法大多造价昂贵,有着各自的缺点和局限性。利用膨胀聚苯乙烯作为轻骨料制作的轻质混凝土具有优良的减振吸能特性且造价低廉。本文主要研究以轻质混凝土为减振材料的地铁减振复合道床的减振机理以及相关试验。主要研究内容如下:1.借鉴固体物理学中一维层状周期结构减振理论和局域共振理论,分别从宏观和微观的角度建立轻质混凝土应用于地铁减振的理论基础。利用COMSOL Multiphysics软件建立轻质混凝土二维特征频率模型。2.研究轻质混凝土组成结构对其强度的影响。研究不同水灰比、不同轻质材料体积含量、不同轻质材料掺入方式对轻质混凝土强度的影响。研究改进轻质混凝土制作工艺。最终得到满足工程实际需要强度的轻质混凝土配比方案。3.研究轻质混凝土组成结构对其疲劳性能的影响。研究轻质材料体积含量和循环加荷次数及荷载大小对轻质混凝土疲劳剩余强度、阻尼比及衰减特性的影响。验证了轻质混凝土的减振性能。4.通过超声波测试研究轻质混凝土试样的衰减特性。研究了不同轻质材料体积含量的轻质混凝土波速变化规律及声波传播频率的变化规律。利用半功率点阻尼法计算系统阻尼,研究轻质材料体积含量对系统阻尼的影响。

关键词：轻质混凝土地铁减振周期结构强度疲劳特性超声波测试