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高压环境等离子弧电离行为及其切割工艺研究

高压环境等离子弧电离行为及其切割工艺研究

作者：佟浩东北京石油化工学院

学位级别：硕士

在工业领域中,等离子电弧因其弧柱能量集中、温度高,几乎可以熔透任何金属的优异性能而得到迅速发展。近年来,等离子弧切割技术的研究趋近于成熟,但对于高压环境(大于0.1MPa)等离子弧切割技术的研究尚处于萌芽阶段,高压环境下等离子弧... 详细信息

在工业领域中,等离子电弧因其弧柱能量集中、温度高,几乎可以熔透任何金属的优异性能而得到迅速发展。近年来,等离子弧切割技术的研究趋近于成熟,但对于高压环境(大于0.1MPa)等离子弧切割技术的研究尚处于萌芽阶段,高压环境下等离子弧电离行为的研究理论尚不成熟,高压环境下等离子弧切割的工艺研究较少。本文以《大埋深高水压盾构刀盘机器人等离子弧切割技术研究》项目为研究背景,研究适用于高压环境下的等离子弧切割技术,探究高压环境等离子弧电离行为的变化,摸索高压环境下的等离子弧切割工艺。本文采用高频高压引弧技术和非高频引弧技术,通过对现有商品化等离子弧切割机的改进优化,分别实现了0.6MPa环境压力与1MPa环境压力下的引弧切割,克服了高压环境下不起弧、引弧难的问题。研究表明:随着环境压力的升高,切割质量逐渐变差。通过控制变量试验,研究了不同工艺参数对切割质量的影响。对于等离子切割质量评价的多指标问题,采用综合评分法,合理确定权重比;通过正交试验,利用直观分析法得出了0-0.7MPa高压环境下最优的切割工艺参数。研究表明:在电源激励能量达到要求时,随着环境压力的升高,送气压力成为影响切割质量的主要工艺参数。利用焊接相机系统,进行了不同高压环境下的等离子弧形态研究。电弧形态分析表明:随着环境气氛压力的增大,等离子弧挺度下降,稳定性变差。结合正交试验数据,并对比切口正反面外观数据,发现电弧逐渐收缩,长度变短,切口宽度呈增加状态,但是趋势不太显著。为进一步分析高压环境等离子电弧行为的变化与切割质量之间的关系,以磁流体动力学(MHD)为基础,构建了等离子电弧模型,对ANSYS FLUENT仿真软件进行接口的二次开发,完成了等离子电弧数值仿真。等离子电弧的温度场分布与速度场分布数值仿真结果表明,随着环境气氛压力的增大,电弧收缩、稳定性变差。工件的温度场分布数值仿真结果表明,切口宽度增加,但是增加趋势较小,割口平面度变差。因此,电弧收缩,但切口增宽,这个现象得到了合理的解释。数值仿真结果与试验结果之间,具有较好的一致性。

关键词：高压环境等离子弧电离行为引弧切割工艺仿真试验

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高压环境等离子切割电弧数值模拟

焊接 2021年第5期 15-19,63,64页

作者：王路明高辉周灿丰陈林柯佟浩东北京石油化工学院北京102617 中国石油大学(北京) 北京102299

以等离子弧为研究对象,在基本假设下通过Ansys-workbench软件建立了喷嘴处二维轴对称有限元数学模型,并对模型进行了网格划分。基于磁流体动力学和电弧等离子体理论,建立了空气等离子电弧模型的控制方程和边界条件,在Flunent软件中利用... 详细信息

以等离子弧为研究对象,在基本假设下通过Ansys-workbench软件建立了喷嘴处二维轴对称有限元数学模型,并对模型进行了网格划分。基于磁流体动力学和电弧等离子体理论,建立了空气等离子电弧模型的控制方程和边界条件,在Flunent软件中利用用户自定义方程UDF命令添加电弧控制方程中的源项及空气等离子的物性参数,导入UDF命令对电弧模型进行编译求解。模拟结果表明,在相同焊接电流下,随着环境压力的增大,空气等离子切割电弧最高温度呈现下降的趋势。以2 MPa高压焊接试验舱为基础,建立了高压环境等离子弧切割试验系统,该系统主要由高气压等离子弧切割电源、自动切割小车、电弧监视装置等组成。通过设计的行输出变压器实现了0.4 MPa下的稳定起弧,基于此开展了常压和高压下的等离子弧切割试验,研究了压力对等离子电弧形状的影响。

关键词：高压环境等离子切割电弧温度场

基于矢量IMs的浅埋偏压黄土隧道地震易损性

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 432-440页

作者：林峻岑孙纬宇李国玉严松宏佟浩中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 兰州交通大学土木工程学院兰州730070 中国科学院大学北京100049

为从概率角度对浅埋偏压黄土隧道的地震易损性进行定量评价,采用基于黏弹性边界的波动输入方法,并通过增量动力分析对土-结构相互作用有限元模型进行大量非线性动力时程计算,评估20个地震动强度参数(IMs),然后基于标量IM和矢量IMs分别... 详细信息

为从概率角度对浅埋偏压黄土隧道的地震易损性进行定量评价,采用基于黏弹性边界的波动输入方法,并通过增量动力分析对土-结构相互作用有限元模型进行大量非线性动力时程计算,评估20个地震动强度参数(IMs),然后基于标量IM和矢量IMs分别对浅埋偏压黄土隧道展开地震易损性分析.结果表明:地表峰值速度(效益性指标ζ=0.15)是最适合的IM,其次是速度谱强度(ζ=0.20)和谱速度峰值(ζ=0.22);相比于标量IM,基于矢量IMs的拟合效果更好,可降低结构损伤预测的离散性;在建立地震易损性曲面时需考虑2个IMs之间相关性的影响以确定曲面的有效取值范围;采用标量IM会低估或高估隧道实际的损伤概率.基于矢量IMs可对隧道的地震易损性作出更准确的评估.

关键词：偏压隧道增量动力分析地震易损性地震动强度参数易损性曲面

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黄土地层圆形地铁隧道地震易损性评价

Journal of Central South University 2024年第3期31卷 950-964页

作者：孙纬宇林峻岑马勤国严松宏佟浩梁庆国 School of Civil Engineering Lanzhou Jiaotong UniversityLanzhou 730070China National and Local Joint Engineering Laboratory for Disaster Prevention and Control Technology of Road and Bridge Engineering Lanzhou 730070China State Key Laboratory of Subtropical Building Science South China University of TechnologyGuangzhou 510641China

黄土隧道抗震多采用确定性分析方法。考虑地震动的随机性,采用拟静力法对黄土地层中的浅埋地铁隧道在横向地震作用下的地震易损性进行分析,施加一维分析计算的位移得到隧道的地震响应,然后通过Python程序输出最大损伤指标。采用相关性... 详细信息

黄土隧道抗震多采用确定性分析方法。考虑地震动的随机性,采用拟静力法对黄土地层中的浅埋地铁隧道在横向地震作用下的地震易损性进行分析,施加一维分析计算的位移得到隧道的地震响应,然后通过Python程序输出最大损伤指标。采用相关性、有效性、实用性和效益性等判定准则遴选出最优地震动强度参数。根据易损性函数,建立了基于地表峰值加速度(PGA)和地表峰值速度(PGV)的易损性曲线以评估隧道的抗震性能。结果表明:不同PGA条件下隧道衬砌的易损部位沿共轭45°方向发生偏转;PGA和PGV是预测隧道在不同损伤状态下损伤概率的合适强度参数;隧道拱顶空洞会增大隧道的地震易损性;处于较软工程场地的隧道更容易遭受地震破坏。

关键词：黄土隧道地震易损性评价抗震性能损伤指标拟静力分析

基于叶片三维模型的气膜冷却孔自动化电火花加工

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电加工与模具 2024年第1期 19-25页

作者：曹培尧姚尧崔英杰佟浩李勇李宝泉清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084 无锡微研精微机械技术有限公司江苏无锡214013

基于UG NX软件的涡轮叶片三维模型,研究了一套气膜冷却孔加工信息自动化提取方法和实现算法,集成了气膜冷却孔孔轴偏角与加工点位的自动提取、不同坐标系的适应性配准、叶片位姿调整偏角与变换坐标值的自动输出、分层获取扩散孔结构与... 详细信息

基于UG NX软件的涡轮叶片三维模型,研究了一套气膜冷却孔加工信息自动化提取方法和实现算法,集成了气膜冷却孔孔轴偏角与加工点位的自动提取、不同坐标系的适应性配准、叶片位姿调整偏角与变换坐标值的自动输出、分层获取扩散孔结构与圆直孔深度信息、自动补偿工具电极半径与放电间隙、优化扫描加工轨迹等功能,实现了电火花扫描加工扩散孔与电火花高速穿孔加工圆直孔的组合工艺自动化加工过程,并通过实验验证了该方法及其实现算法的实用性。

关键词：气膜冷却孔坐标变换电火花加工扫描加工

机器人支气管镜在周围型肺结节活检中的临床应用

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中国肺癌杂志 2024年第4期27卷 291-298页

作者：刘宝东首都医科大学宣武医院胸外科北京100053

随着胸部电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)肺癌筛查的普及,周围型肺结节的检出率日益提高。部分患者通过获取活检标本明确诊断并及早治疗。经支气管肺活检是周围型肺结节非手术活检的方式之一,相较于经皮肺穿刺活检创伤小、... 详细信息

随着胸部电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)肺癌筛查的普及,周围型肺结节的检出率日益提高。部分患者通过获取活检标本明确诊断并及早治疗。经支气管肺活检是周围型肺结节非手术活检的方式之一,相较于经皮肺穿刺活检创伤小、并发症发生率低。然而,经支气管肺活检的诊断率约为70%,与经皮肺穿刺活检约90%的诊断率相比仍显逊色。2018年以来,机器人辅助支气管镜系统相继应用于临床,本文对其进一步提高周围型肺结节经支气管肺活检的诊断率加以综述。

关键词：周围型肺结节经支气管肺活检机器人

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一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器

电工技术学报 2024年第1期39卷 194-205页

作者：王哲李驰郑泽东李永东电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京100084

该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器。该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点。此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利用,用来对开... 详细信息

该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器。该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点。此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利用,用来对开关管的结电容充放电提供能量,从而实现软开关。由于采用了耦合电感,所提出的变换器可以在较低的开关管电压应力的情况下实现较高的输出电压,因此可以使用低导通电阻的低压器件,从而提升系统的效率。该文分析了该谐振变换器的工作原理,并推导了输出电压、关断电流应力等参数的解析表达式。在此基础上,从理论上分析了该变换器取得软开关的条件,并对该变换器的各个器件的电压电流应力进行分析,为器件选型提供了理论依据。最后,搭建1kW实验样机,针对该文提出的基于耦合电感的谐振变换器的高增益、软开关、低电压应力、高效率等性能进行了实验验证。通过实验得出所提出的拓扑可以在10倍增益的情况下达到最高97.5%的效率,表明所提拓扑的优越性。

关键词：耦合电感谐振变换器高增益软开关

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间充质凝聚指导牙发育与再生的理论与实践

中华口腔医学杂志 2024年第5期59卷 418-425页

作者：隋秉东金岩第四军医大学口腔医院组织工程研发中心口颌系统重建与再生全国重点实验室国家口腔疾病临床医学研究中心陕西省口腔疾病国际联合研究中心西安

间充质干细胞在基因以及微环境的时空调控下可自发聚集形成致密化区域, 这一现象称为间充质凝聚。间充质凝聚是跨物种保守的发育事件, 对启动牙及全身器官的形态发生至关重要。间充质干细胞在培养中也具有自组装聚集能力, 利用此特性构... 详细信息

间充质干细胞在基因以及微环境的时空调控下可自发聚集形成致密化区域, 这一现象称为间充质凝聚。间充质凝聚是跨物种保守的发育事件, 对启动牙及全身器官的形态发生至关重要。间充质干细胞在培养中也具有自组装聚集能力, 利用此特性构建干细胞聚合体以模拟发育性间充质凝聚已成为一种具有应用前景的再生医学手段。本文讨论间充质凝聚的原理及其在牙形态发生中的作用与机制, 并总结干细胞聚合体的工程化构建策略及应用于牙再生领域的实践经验, 旨在从"发育指导再生"的理念出发, 为理解干细胞发育生物学和建立新的器官再生策略提供参考。

关键词：组织工程间充质干细胞间充质凝聚干细胞聚合体牙再生

蛋白冠在纳米粒子表面形成机制和影响因素的研究进展

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生物工程学报 2024年第5期40卷 1448-1468页

作者：关桦楠迟振东哈尔滨商业大学食品工程学院黑龙江哈尔滨150076 江苏科技大学粮食学院江苏镇江212100

纳米粒子作为一种新型的材料,在食品和生物医学领域中具有广泛的应用前景。纳米粒子在生物环境中会自发地吸附蛋白质,数十甚至几百种蛋白质在纳米粒子表面会形成蛋白冠。而蛋白冠在纳米粒子表面的形成则是影响其稳定性、生物相容性、靶... 详细信息

纳米粒子作为一种新型的材料,在食品和生物医学领域中具有广泛的应用前景。纳米粒子在生物环境中会自发地吸附蛋白质,数十甚至几百种蛋白质在纳米粒子表面会形成蛋白冠。而蛋白冠在纳米粒子表面的形成则是影响其稳定性、生物相容性、靶向性以及药物释放性能的重要因素之一。蛋白冠的形成机制受到多种因素的影响,如纳米粒子的尺寸、形状、表面化学性质等。同时,蛋白质的种类、浓度、pH等也会对蛋白冠的形成产生影响。蛋白质的结构与其在纳米粒子表面的分布密切相关,而蛋白质的构象则会影响其在纳米粒子表面的结合方式和稳定性。蛋白冠在纳米粒子表面形成的机制和影响因素十分复杂,需要综合考虑多个因素的作用。了解蛋白冠的形成机制和影响因素会帮助我们理解蛋白冠的形成过程并针对特定需求来控制特定蛋白冠的形成。本文综述了近年来对蛋白冠在纳米粒子表面形成机制和影响因素的研究,以期为蛋白冠的深入研究提供理论依据。

关键词：蛋白冠纳米粒子形成机制影响因素