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石墨烯及其衍生物改性沥青的研究进展

材料导报 2024年第1期38卷 57-65页

作者：吴智恒黄伊琳毕雁冰梁立喆归立发李卫庆沈培康田植群省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西大学物理科学工程技术学院可再生能源协同创新中心南宁530004 广西壮族自治区交通运输厅南宁530012 广西正路机械科技股份有限公司南宁530218 广西正通工程技术有限公司南宁530218

石墨烯及其衍生物等新型纳米碳材料,因其优异的力学性能、巨大的比表面积和良好的导电导热性能等性质,作为纳米改性剂在沥青领域得到了重点关注,可显著提高改性沥青的高低温性能以及抗疲劳性能,有望解决传统改性沥青耐久性差的问题。本... 详细信息

石墨烯及其衍生物等新型纳米碳材料,因其优异的力学性能、巨大的比表面积和良好的导电导热性能等性质,作为纳米改性剂在沥青领域得到了重点关注,可显著提高改性沥青的高低温性能以及抗疲劳性能,有望解决传统改性沥青耐久性差的问题。本文系统总结了石墨烯及其衍生物改性沥青的最新研究进展,从石墨烯结构和表面特性的角度重点评述了石墨烯含量、层数、孔缺陷、表面化学态对沥青改性效果的影响及改性机理,同时介绍了石墨烯改性沥青的实际工程应用情况。最后针对石墨烯改性沥青性能与两者之间的相容性的依赖关系,提出了利用孔缺陷和元素掺杂石墨烯促进石墨烯在沥青中的分散及相容性的研究新策略。

关键词：沥青功能化石墨烯界面作用石墨烯改性沥青

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机器人用杯形谐波减速器应力和变形分析

机床与液压 2024年第3期52卷 44-48页

作者：易伟锋刘泓滨吴智恒张华伟韩守磊昆明理工大学云南昆明106742 广东省科学院智能制造研究所广东广州510070 广州市昊志机电股份有限公司广东广州511356

针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮... 详细信息

针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮和轴承外圈在长轴位置的最大径向变形量分别相比前者减少14.1%和9.1%;随着负载的增大,柔轮应力增长趋势为变斜率上升,153 N·m后柔轮应力加速上升,斜率约为0.354;通过三维应变测量系统对柔轮装配变形进行测量,实验与仿真结果基本一致。研究结果表明柔轮、轴承和刚轮对谐波减速器应力和变形分布都有较大影响,其为谐波减速器的设计、使用和性能试验提供数据支撑。

关键词：谐波减速器柔轮轴承变形测量

多孔石墨烯增强SBS/废旧胶粉复合改性沥青作用机制的研究

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多孔石墨烯增强SBS/废旧胶粉复合改性沥青作用机制的研究

作者：吴智恒广西大学

学位级别：硕士

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/废旧胶粉复合改性沥青由于良好的环境和经济效益受到道路研究者们的广泛关注,但SBS、废旧胶粉与沥青之间固有的组分不相容性导致其不可避免地出现相分离,从而大幅降低了路用性能,严重制约了其在道... 详细信息

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/废旧胶粉复合改性沥青由于良好的环境和经济效益受到道路研究者们的广泛关注,但SBS、废旧胶粉与沥青之间固有的组分不相容性导致其不可避免地出现相分离,从而大幅降低了路用性能,严重制约了其在道路工程中的进一步发展与应用。石墨烯是一种具有优异性能的二维碳纳米材料,其特殊的结构与理化性质有助于解决SBS/废旧胶粉复合改性沥青存在的相容性问题。虽然已有研究表明石墨烯能够显著提高改性沥青的路用性能,但由于石墨烯不同的结构和表面化学状态导致其增强机理还尚不明确,成为制约石墨烯纳米材料在道路工程中应用的关键科学问题之一。为此,本文针对SBS/废旧胶粉复合改性沥青这一复杂共混体系,采用多孔石墨烯增强SBS/废旧胶粉复合改性沥青相容性,并对其在SBS/废旧胶粉复合改性沥青中的作用机制进行多尺度系统性研究,探究石墨烯本征结构与复合改性沥青性能之间的构效关系。本文首先制备了五种具有不同多孔石墨烯含量的多孔石墨烯/SBS/废旧胶粉复合改性沥青样品,其次通过动态剪切流变仪和弯曲梁流变仪对改性沥青样品的路用性能与流变行为进行综合分析与评价,然后利用扫描电子显微镜(SEM)、荧光显微镜(FM)、原子力显微镜(AFM)等先进材料表征设备对复合改性沥青的微观形貌、微观相结构和纳米力学性质等进行表征,最后在宏观力学测试和微观表征的基础上结合分子动力学模拟和第一性原理计算揭示多孔石墨烯对SBS/废旧胶粉复合改性沥青的增强机制。路用性能和流变学测试实验结果表明,多孔石墨烯的引入能够提高SBS/废旧胶粉复合改性沥青的体系相容性,从而显著增强SBS/废旧胶粉复合改性沥青的高低温性能和抗疲劳性能。分子动力学和第一性原理计算结果进一步表明,石墨烯片层中的纳米孔缺陷可以调变多孔石墨烯表面的电荷分布,赋予其独特的亲电性质,并提供其通过二氢键吸附沥青中非极性分子的能力,同时石墨烯中的芳环结构通过常规的π-π堆积与极性分子相互作用,打破了沥青原有的胶体结构,从而促进了沥青基体中SBS网络的形成和胶粉的溶胀分解,显著促进了复合改性沥青的路面性能。本文揭示了多孔石墨烯作为新型沥青改性剂提高SBS/废旧胶粉复合改性沥青体系相容性的作用机制,为促进SBS/废旧胶粉复合改性沥青在道路工程中的大规模应用提供理论依据,同时为多孔石墨烯在高分子复合材料领域中的应用提供参考。

关键词：多孔石墨烯改性沥青界面相互作用分子动力学模拟第一性原理计算

桃红四物汤对创伤性股骨头坏死模型大鼠骨组织Smads表达影响

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桃红四物汤对创伤性股骨头坏死模型大鼠骨组织Smads表达影响

作者：吴智恒湖南中医药大学

学位级别：硕士

目的:通过观察与检测桃红四物汤对创伤性股骨头缺血坏死模型病理形态及Smad1、Smad5、Smad8蛋白及m RNA的表达,探讨桃红四物汤延缓创伤性股骨头坏死病程进展的作用机制。方法:30只SD雄性大鼠随机分成空白组、造模组、桃红四物汤高、中... 详细信息

目的:通过观察与检测桃红四物汤对创伤性股骨头缺血坏死模型病理形态及Smad1、Smad5、Smad8蛋白及m RNA的表达,探讨桃红四物汤延缓创伤性股骨头坏死病程进展的作用机制。方法:30只SD雄性大鼠随机分成空白组、造模组、桃红四物汤高、中、低剂量组,共5组,每组6只;造模组及桃红四物汤三组干预组大鼠以股骨头血供剥离法造模4周后,桃红四物汤低、中、高组大鼠分别灌服4、8、16 g/kg桃红四物汤汤剂,空白组及模型组灌胃等量生理盐水,每只每日2次,灌胃6周;干预6周后去大鼠股骨头骨组织,以HE染色观察骨小梁、骨细胞、造血细胞及计数空骨陷窝率等病理情况,用western blot检测骨组织Smad1/5/8蛋白表达情况,用RT-PCR测算细胞内Smad1/5/8的m RNA表达情况。结果:在HE染色镜下,桃红四物汤三组大鼠股骨头钙化组织、骨小梁、造血细胞较模型组改善,桃红四物汤三组空骨陷窝率低于模型组,差异有统计学意义（P＜0.05）;各组骨组织的Smad1、Smad 5、Smad 8蛋白含量,桃红四物汤高、中、低剂量组高于模型组,数据差异有统计学意义（P＜0.05）;各组组织细胞中的Smad1、Smad 5、Smad 8 m RNA表达量,桃红四物汤高、中、低剂量组高于模型组,数据差异有统计学意义（P＜0.05）。结论:桃红四物汤可以提高SD雄性大鼠创伤性股骨头坏死Smad1、Smad 5、Smad 8蛋白及m RNA相对表达水平,改善大鼠模型股骨头的病理形态,提示该方剂可能通过Smads信号通路缓解创伤性股骨头坏死的病情。

关键词：股骨头坏死创伤性股骨头坏死桃红四物汤 Smad1 Smad5 Smad8 空骨陷窝率

HV XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷修复方法研究

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HV XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷修复方法研究

作者：吴智恒华南理工大学

学位级别：硕士

高压交联聚乙烯(High-voltage cross-linked polyethylene,HV XLPE)电缆长期运行过程中内部受潮后,会引起缓冲层物性变化,造成白斑缺陷(不导电腐蚀产物),甚至导致电缆本体击穿事故,这对电缆线路的运行维护提出了新的挑战。因此,在缺陷... 详细信息

高压交联聚乙烯(High-voltage cross-linked polyethylene,HV XLPE)电缆长期运行过程中内部受潮后,会引起缓冲层物性变化,造成白斑缺陷(不导电腐蚀产物),甚至导致电缆本体击穿事故,这对电缆线路的运行维护提出了新的挑战。因此,在缺陷电缆日益增多,更换电缆成本过高的背景下,提出一种应对的缓冲层缺陷的修复方法具有重要意义。本文针对HV XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷的修复方法开展研究。论文的具体研究内容如下:(1)提出了一种适用于缓冲层不同接触状态下的分布式电网络模型。分析了缓冲层与铝护套之间的电气连接情况,确定了模型中各个参数的计算方法。提出以加成型硅橡胶为基体、导电炭黑为填料颗粒的修复液方案。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)与电阻率测试,对修复液的导电机理进行分析。建立电缆三维数值仿真模型,研究修复液电导率与注入体积对修复效果的影响,从理论上论证了修复方法的适用性。(2)从工程应用的不同维度出发研究了所制备的修复液各项性能。搭建静态接触角测量平台,测量了修复液不同组分与绝缘屏蔽、铝护套之间的接触角,以及测量了缓冲层-修复液体系的静态吸水时间。采用差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry,DSC)分析了修复液在不同温度下的固化特性。研究了不同炭黑质量分数对修复液固化后应力应变性能的影响。验证了修复液应对实际工程场景的实用性。(3)基于建立的电网络模型以及三维数值模型,设计并制造了能够产生可测放电信号的缓冲层缺陷可控电缆。搭建缓冲层-铝护套实验平台以及真型缺陷电缆试验平台,通过分析不同缺陷长度电缆的放电信号,验证了分布式电网络模型的准确性。对比了缺陷试样及缺陷电缆修复前后的局放情况,通过试验证明了所提出修复方法的有效性。

关键词：高压XLPE电缆缓冲层缺陷电网络模型导电硅橡胶修复方法

基于多头卷积和差分自注意力的小样本故障诊断方法

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华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第7期51卷 21-33页

作者：陈新度扶治森吴智恒陈启愉郭伟科广东工业大学机电工程学院广东广州510006 广东省科学院智能制造研究所广东广州510030 广东省现代控制技术重点实验室广东广州510030

轴承是工业设备中使用最广泛的旋转部件之一,如果轴承在故障状况下运行较长时间,将会造成巨大的经济损失并威胁人身安全,因此,对轴承故障诊断进行研究具有十分重要的意义。基于深度学习的故障诊断技术目前日趋成熟,但在小样本情况下存... 详细信息

轴承是工业设备中使用最广泛的旋转部件之一,如果轴承在故障状况下运行较长时间,将会造成巨大的经济损失并威胁人身安全,因此,对轴承故障诊断进行研究具有十分重要的意义。基于深度学习的故障诊断技术目前日趋成熟,但在小样本情况下存在过拟合、效果不稳定、准确率不高等问题。为了解决这类问题,文中提出了一种融合多头卷积(Multi-Head Convolution,MC)的数据嵌入新算法和差分自注意力(Differential Self-Attention,DSA)机制的Transformer变种模型MDT(Multi-Head Convolu⁃tion and Differential Self-Attention Transformer),以实现端到端的小样本故障诊断。MC算法对样本进行多路径一维卷积,由多通道输出将样本从一维扩展到二维,通过多个卷积核尺寸提取出原样本中各个频域的丰富故障信息。相较于Transformer中原有的点积自注意力机制,DSA机制通过差分为每个特征求得对应的注意力权重向量,从而可从样本中提取出更为深层次的故障特征。MDT继承了Transformer对于处理序列数据的强大能力,可从时域信号中提取更为丰富的故障信息,同时避免了小样本模型中常见的过拟合问题。实验结果表明,该方法在每个故障种类仅有100个训练样本的轴承故障诊断任务中能稳定获得99%以上的测试准确率,具有强抗过拟合性和强鲁棒性。

关键词：多头卷积差分自注意力 Transformer变种小样本故障诊断

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基于变密度法的压铸机模板拓扑优化设计

特种铸造及有色合金 2023年第3期43卷 428-432页

作者：李世豪伞红军吴智恒张华伟 Ruediger Heim 昆明理工大学机电工程学院广东省科学院智能制造研究所 Fraunhofer Institute of Structural Durability and System Reliability LBF

针对当前压铸机合模机构中模板质量大、成本高的问题,结合工程实际应用情况,采用基于变密度法的结构拓扑优化和尺寸优化联合设计方案,应用Optisruct软件分别对定模板、尾板和动模板进行了优化,建立了相应的拓扑优化设计模型,定义了优化... 详细信息

针对当前压铸机合模机构中模板质量大、成本高的问题,结合工程实际应用情况,采用基于变密度法的结构拓扑优化和尺寸优化联合设计方案,应用Optisruct软件分别对定模板、尾板和动模板进行了优化,建立了相应的拓扑优化设计模型,定义了优化目标函数和约束函数,研究了约束体积分数和惩罚因子对拓扑优化结果的影响。通过与优化前的模板结构进行比较,3大模板的总质量由74.68 t减少为66.35 t,减重率达11.5%,且应力分布更加均匀。

关键词：压铸机模板拓扑优化轻量化变密度法

高压XLPE电缆绝缘层动态热行为建模的优化分析

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电力科学与技术学报 2023年第4期38卷 123-133页

作者：陈文教卞佳音张珏黄宇平李俊吴智恒刘刚广东电网有限责任公司广州供电局广东广州510310 华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室广东广州510640

为了解决现有高压XLPE电缆热评估计算模型在连续波动负荷下计算精度不足的问题,分析传统方法(包括IEC 60853-2和热电等效方法)中采用恒定绝缘层热容分配系数时的计算误差累积,提出电缆绝缘集总热模型的优化方法,以减少可能出现的误差累... 详细信息

为了解决现有高压XLPE电缆热评估计算模型在连续波动负荷下计算精度不足的问题,分析传统方法(包括IEC 60853-2和热电等效方法)中采用恒定绝缘层热容分配系数时的计算误差累积,提出电缆绝缘集总热模型的优化方法,以减少可能出现的误差累积。通过电缆动态温升实验,验证所提出的改进热电等效(TEE)方法的可靠性。分析结果表明:改进TEE方法能够较好地反映电缆在连续波动负荷下真实的热性能,其导体温度计算误差维持在2.5℃以下。利用改进后的方法对电缆进行热评估,能够较大限度地提高电缆的资产利用率,并确保电缆安全可靠运行。

关键词：电力电缆绝缘热行为动态热额定值连续波动负载集总热模型

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接触热阻和热诱导载荷下的电主轴热特性

组合机床与自动化加工技术 2023年第6期 114-118页

作者：李振淼刘泓滨吴智恒张华伟郭伟科昆明理工大学机电工程学院昆明650500 广东省科学院智能制造研究所广州510070 广东省现代控制技术重点实验室广州510070

为了更准确地研究电主轴的热态性能,建立同时考虑接触热阻和热诱导载荷的电主轴流-热-固耦合模型。首先,基于轴承内部载荷计算理论和外滚道控制理论建立热诱导载荷的计算模型;其次,采用蒙特卡罗法建立接触热阻的计算模型;最后,以某型号... 详细信息

为了更准确地研究电主轴的热态性能,建立同时考虑接触热阻和热诱导载荷的电主轴流-热-固耦合模型。首先,基于轴承内部载荷计算理论和外滚道控制理论建立热诱导载荷的计算模型;其次,采用蒙特卡罗法建立接触热阻的计算模型;最后,以某型号电主轴为研究对象,采用ANSYS与MATLAB联合仿真方法,分析接触热阻和热诱导载荷与电主轴热态性能的关系,并通过搭建试验平台进行试验验证。研究表明,考虑接触热阻的电主轴整体温度比不考虑接触热阻高,热诱导载荷与轴承的生热量属于相互影响的关系,考虑热诱导载荷和接触热阻情况下的仿真与试验吻合更好。

关键词：热诱导载荷接触热阻电主轴热特性流-热-固耦合