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基于EDEM的装载机减阻铲装策略研究

基于EDEM的装载机减阻铲装策略研究

作者：杨子康吉林大学

学位级别：硕士

轮式装载机是生产生活中较为常见的工程机械,其在铲装作业过程中的高效性和节能性逐渐成为人们追求的研究方向。在实际工况中,装载机铲装作业对驾驶员操作提出了较高的要求,在铲装过程中铲装阻力会加大装载机轮胎的磨损,降低作业效率,... 详细信息

轮式装载机是生产生活中较为常见的工程机械,其在铲装作业过程中的高效性和节能性逐渐成为人们追求的研究方向。在实际工况中,装载机铲装作业对驾驶员操作提出了较高的要求,在铲装过程中铲装阻力会加大装载机轮胎的磨损,降低作业效率,造成能源的浪费。因此实现装载机的减阻铲装具有较大的现实意义。本文依托校企合作项目“5t轮式装载机开发”（项目号:FW/RD201640）,在理论研究阶段,对装载机铲装机理进行研究,包括铲装作业过程和理论基础,即密实核理论和滑移面原理。之后对装载机铲装过程铲斗受力情况、铲装阻力的变化规律、铲装阻力分力的确定等进行理论推导,依据结果提出减阻机理和实施方法,即初步减阻策略:在装载机铲装作业达到平衡状态时,通过改变工作装置运动姿态,即提升动臂一段高度以达到破坏平衡状态的目的。最后对影响铲装阻力的因素进行了分析,包括物料种类,物料粒度,料堆高度等,为后文的离散元仿真和优化后减阻策略的提出奠定基础。通过分析散体物料的物理力学特性和接触特性,利用EDEM软件平台对不同物料建模,并基于EDEM平台对装载机铲装作业进行仿真分析,依据结果提出了优化后的减阻策略:铲装作业达到平衡状态时,铲装不同物料对应动臂提升不同距离,铲装物料粒径越大,提升的距离越大,使其能够继续进行铲装作业,提升作业效率。接着利用EDEM和Recur Dyn软件平台进行离散元-多体动力学仿真（DEM-MBD联合仿真）,验证了优化后的减阻策略的合理性。对于提出的优化后的控制策略,利用电液比例控制技术机理进行研究,并在实车上进行载荷谱实验。通过载荷谱实验得到实现优化后减阻策略的判据,即基于油门踏板所需扭矩和发动机实际扭矩的差值（基于扭矩差）实施减阻策略,并设计了针对不同物料动臂提升不同高度的具体实施方式。之后基于AMESim平台搭建装载机工作装置液压系统模型并进行仿真,验证了策略的可行性,并通过Simulink中搭建的PID控制器对仿真结果进行优化,为后文实车实验奠定基础。以校企合作项目的某型号样车进行实车实验,验证了策略的可行性,有效提升了铲装工作效率。并在深入研究中,验证了利用本文提出的减阻策略铲装作业时所用功率相较于传统的一次铲装法有所减小,更具有节能性和环保性,为后续工程机械减阻作业研究提供了一定的参考。

关键词：装载机减阻铲装离散元法 EDEM 电液比例

生物质碳点的制备、表征及在分析检测中的应用

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生物质碳点的制备、表征及在分析检测中的应用

作者：杨子康南昌航空大学

学位级别：硕士

碳点(Carbon dots,CDs)是一种与金属量子点相似的物质,它是在光的激发下能够发出荧光的纳米粒子,尺寸通常小于十个纳米,这样小的尺寸,使它具有尺寸效应,进而表现出更多的特殊性质。一些传统的金属量子点,其成分中含有重金属等有毒性的成... 详细信息

碳点(Carbon dots,CDs)是一种与金属量子点相似的物质,它是在光的激发下能够发出荧光的纳米粒子,尺寸通常小于十个纳米,这样小的尺寸,使它具有尺寸效应,进而表现出更多的特殊性质。一些传统的金属量子点,其成分中含有重金属等有毒性的成分,在很多方面的应用受到了限制。特别是这些量子点所具有的毒性对会使细胞的活性大大降低,对生物组织产生了负面的影响,在生命体中的应用造成了较大的障碍。制作成本低、健康环保、能发荧光的碳点,展现出优异的性能,还可以与人体相容,对生物体几乎无害,这些特性拓宽了碳点的应用领域。而且碳点能够被广泛的应用于分析检测领域,也是因其荧光性质十分卓越,具有相对较高的水溶性,光稳定性和化学稳定性也都非常理想。基于以上阐述,本论文主要做了以下研究:(1)以油茶果壳粉末为原料,通过一步水热法进行制备,成功得到碳点,并对碳点进行了表征。在制备过程中,对油茶果壳粉末加入量、水热反应时间以及水热反应温度这些制备条件进行了优化,发现在30 mL去离子水中,油茶果壳粉末加入量为0.10 g,水热反应时间为22 h,水热反应温度为220℃的条件下,碳点的荧光强度最高。表征结果说明制得的碳点呈椭球型,有良好的分散性,平均粒径为4.7 nm,表面有羟基、羧基、羰基等基团,最大激发波长为353 nm,最大发射波长为436 nm,且有激发波长依赖性,其荧光量子产率为1.88%,有着十分优异的稳定性。(2)以葡萄皮为原料,通过一步水热法进行制备,成功得到碳点,并对碳点进行了表征。在制备过程中,对葡萄皮加入量、水热反应时间以及水热反应温度这些制备条件进行了优化,发现在30 mL去离子水中,葡萄皮加入量为0.05g,水热反应时间为18 h,水热反应温度为200℃的条件下,碳点的荧光强度最高。表征结果说明制得的碳点呈椭球型,有良好的分散性,平均粒径为3.1 nm,表面有羟基、羧基、羰基、氨基等基团,最大激发波长为362 nm,最大发射波长为438 nm,且有激发波长依赖性,其荧光量子产率为2.02%,有着十分优异的稳定性。(3)油茶果壳粉末碳点在Pb的存在下发生荧光猝灭,并且对Pb有良好的选择性和较高的灵敏度。在Pb浓度为0-10μM范围内,拟合线性方程为F/F=1.00791+0.01457[Pb],R=0.9877,检测限为136 nM;在Pb浓度为10-100μM范围内,拟合线性方程为F/F=1.11483+0.00464[Pb2+],R=0.9927,检测限为63.2 nM。(4)葡萄皮碳点在Hg的存在下发生荧光猝灭,并且对Hg有良好的选择性和较高的灵敏度。在Hg浓度为0-8μM范围内,拟合线性方程为F/F=0.99967+0.02957[Hg],R=0.9926,检测限为86 nM;在Hg浓度为8-100μM范围内,拟合线性方程为F/F=1.21809+0.0042[Hg],R2=0.9937,检测限为28nM。

关键词：油茶果壳粉末碳点一步水热法荧光金属离子检测

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基于拓扑优化的变截面铸造式动臂结构设计

机械设计与制造 2024年

作者：程鑫刘昕晖陈伟杨子康吉林大学机械与航空航天工程学院

研究发现，装载机传统板式动臂存在较大程度的强度和材料冗余现象。本文以某5t装载机为载体，以轻量化为目标，对动臂进行了结构优化。结合结构拓扑优化基本原理，在对原动臂有限元分析和拓扑优化的基础上，提出并设计了一种新型变截面... 详细信息

研究发现，装载机传统板式动臂存在较大程度的强度和材料冗余现象。本文以某5t装载机为载体，以轻量化为目标，对动臂进行了结构优化。结合结构拓扑优化基本原理，在对原动臂有限元分析和拓扑优化的基础上，提出并设计了一种新型变截面铸造式装载机动臂结构，运用Ansys对优化动臂进行有限元强度验证，并通过应力应变实验验证仿真模型的正确性。仿真和实验结果表明，在满足结构刚度和强度条件下，动臂质量较优化前1035kg减重19.7%，达到了轻量化的目标。

关键词：轻量化拓扑优化铸造动臂应力应变实验

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新租赁准则:实质变化、财务影响及案例验证

商业会计 2024年第4期 98-101页

作者：杨子康乔瑞红天津科技大学天津300457

修订后的《企业会计准则第21号——租赁》(CAS21)于2021年1月1日起实施。新租赁准则承租方会计处理变动较大,而零售业经营涉及到大量的租赁事项故受新租赁准则的影响较大。文章在探讨新租赁准则实质变化及财务影响的基础上,通过案例企... 详细信息

修订后的《企业会计准则第21号——租赁》(CAS21)于2021年1月1日起实施。新租赁准则承租方会计处理变动较大,而零售业经营涉及到大量的租赁事项故受新租赁准则的影响较大。文章在探讨新租赁准则实质变化及财务影响的基础上,通过案例企业大参林医药集团股份有限公司验证、分析新租赁准则对资产负债表、利润表、现金流量表和财务指标的具体影响,并从调整门店类型、发展线上模式、设计租赁合同期限、以服务协议代替租赁合同、灵活确定折现率等方面提出具体的应对之策。

关键词：新租赁准则大参林承租方

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传统数字设计与FPGA融合的教学改革与实践

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电气电子教学学报 2022年第1期44卷 13-17页

作者：杨子康熊兰重庆大学电气工程学院国家电工电子实验教学示范中心重庆400044

本文以兼顾传统逻辑设计和可编程逻辑设计为教学目标,将FPGA融入到数字电子技术实验课程中。通过对课程教学体系和实验教学内容的改革,让学生不仅能对传统基础理论知识进行验证和巩固,并能体会到可编程逻辑器件的灵活性和并行性等特点... 详细信息

本文以兼顾传统逻辑设计和可编程逻辑设计为教学目标,将FPGA融入到数字电子技术实验课程中。通过对课程教学体系和实验教学内容的改革,让学生不仅能对传统基础理论知识进行验证和巩固,并能体会到可编程逻辑器件的灵活性和并行性等特点。实践表明,该教学模式能够较好地解决目前电子技术实验教学体系与行业届的实际应用具有较大偏差的问题,并能有效提高学生的学习兴趣。

关键词：数字电子技术实验 FPGA 教学改革

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工业循环冷却水的高压脉冲灭菌研究

工业循环冷却水的高压脉冲灭菌研究

作者：杨子康重庆大学

学位级别：硕士

循环冷却水系统是工业生产中大型设备进行换热所必不可少的附带设备,而结垢与腐蚀则是影响循环冷却水系统正常工作的重要因素,特别是工业循环冷却水系统中具有微生物生长和繁殖的条件,容易滋生细菌和藻类。这些微生物在其生命过程中产... 详细信息

循环冷却水系统是工业生产中大型设备进行换热所必不可少的附带设备,而结垢与腐蚀则是影响循环冷却水系统正常工作的重要因素,特别是工业循环冷却水系统中具有微生物生长和繁殖的条件,容易滋生细菌和藻类。这些微生物在其生命过程中产生的代谢产物与循环冷却水中的各种盐离子结合会使循环冷却水系统结垢,甚至腐蚀管道和损坏设备。因此,由微生物引起的结垢与腐蚀是影响工业循环冷却水系统热交换设备换热效率及使用寿命的主要因素之一。目前,高压脉冲灭菌作为一项新型的非热处理技术已经得到了广泛的应用,其实质是利用高强度脉冲电场瞬时破坏微生物细胞的细胞膜,从而导致微生物死亡。本文针对细菌在其生命周期内的排泄物吸附水中杂质而产生的生物粘泥对循环冷却水系统造成的危害,设计了一套基于Marx电路的高压脉冲灭菌装置,并构建了微型的模拟循环水系统。通过电磁场仿真软件对处理腔内部电场分布进行了仿真和分析,最后利用该高压脉冲处理系统进行灭菌实验。本文的主要研究工作如下: ①综合国内外参考文献,对高压脉冲灭菌机理进行了详细的分析。主要从高压脉冲液相放电机理,高压脉冲对水分子结构的影响,以及高压脉冲对细胞结构的影响三个部分进行研究和分析。 ②研制了基于Marx发生器的高压脉冲发生装置,对电路的充放电模型和电路各元件参数进行了分析和计算,并设计了单片机控制系统和通讯接口,以实现脉冲电压、脉冲频率可调和数据通信等功能。 ③运用Ansoft Maxwell软件对高压处理腔结构进行设计和仿真,包括对针状电极处理腔、板状电极处理腔和同轴电极处理腔内部的电场分布进行比较分析,以辅助设计处理腔的结构与电极形状。 ④建立了一套模拟循环水系统进行高压脉冲灭菌实验。通过标准平板计数法测定高压脉冲处理后的活菌数,对高压脉冲灭菌效果进行定量分析。通过琼脂糖凝胶电泳实验测定高压脉冲处理后细菌DNA的损伤效应,对高压脉冲灭菌效果进行定性分析。

关键词：高压脉冲灭菌循环冷却水 Marx发生器高压处理腔

面向电力设备数字孪生的RFID传感器与数据传输协议设计

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高电压技术 2022年第5期48卷 1634-1643页

作者：杨帆朱力刁冠勋杨子康倪祺吴涛重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网上海市电力公司上海200122

电力设备数字孪生技术的发展推动了各类新型传感技术在电力行业中的应用,并亟需一条稳定、明确的数据上云渠道,以供给电力设备孪生体进行更加深入的状态分析及故障预测。为此,研制了一种带有金属反射板的双天线射频识别(radio frequency... 详细信息

电力设备数字孪生技术的发展推动了各类新型传感技术在电力行业中的应用,并亟需一条稳定、明确的数据上云渠道,以供给电力设备孪生体进行更加深入的状态分析及故障预测。为此,研制了一种带有金属反射板的双天线射频识别(radio frequency identification,RFID)加速度与温度传感器,并设计了RFID传感系统内的数据包格式以及传感数据经由边缘网关通过4G网络以消息队列遥测传输(messagequeuingtelemetrytransport,MQTT)协议上传至物联网云平台的数据传输通道,然后以OFPSZ-150000/220变压器为例进行了传感器测试和数据传输协议的应用。结果表明:所设计的数据传输协议丢包率主要存在于RFID传感器信道内,在2 m内的丢包率为11.3%,在最远通信距离3 m处的丢包率为38.2%,在数据经由边缘网关上云的信道中几乎不存在数据包的丢失问题。研究表明所设计的RFID传感器具有一定的实用性,且数据通信协议通道是稳定可靠的。

关键词：数字孪生 RFID传感器物联网丢包率通信协议

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直流电弧对导线电极侵蚀特性的仿真及实验研究

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高电压技术 2022年第8期48卷 3316-3325页

作者：吴淑牛熊兰杨子康陈永辉张占龙重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

导线的绝缘劣化和接头处电极接触不良等因素时常导致电弧的发生。直流电流因其无过零点的缘故,发生电弧时会对设备造成极大的侵蚀损害,甚至造成失火。针对电流为几十安的光伏及直流配电网等直流电应用场景,基于磁流体动力学(MHD)理论并... 详细信息

导线的绝缘劣化和接头处电极接触不良等因素时常导致电弧的发生。直流电流因其无过零点的缘故,发生电弧时会对设备造成极大的侵蚀损害,甚至造成失火。针对电流为几十安的光伏及直流配电网等直流电应用场景,基于磁流体动力学(MHD)理论并且考虑电弧与电极之间的能量耦合,建立了导线电极的电弧-电极多物理场耦合仿真模型。模型中电弧热源考虑了焓传递项,电弧与阴极能量传递过程中考虑了热电发射电子流与阴极表面温度的关系和电场隧道效应,研究分析了电弧系统的温度场特性,探究了在不同电流、导线截面积和导线电极间距情况下,直流电弧对导线电极的侵蚀程度。研究结果表明:电弧的温度在靠近电极的区域高于弧柱中心的温度,阴极附近的温度略高于阳极附近的温度;然而,阳极的温度始终高于阴极温度;并且,电弧电流越大或者电极间距越大,电极表面的侵蚀熔融区越大;线径越大,电极表面的侵蚀熔融区越小。仿真与实验均表明10mm^(2)导线截面积的导线要求通过的电流在20 A以下才能有效防范电弧对导线电极的侵蚀;仿真结果表明并不是增大电极间距便可减轻侵蚀,间距为2 mm时导线电极未发生侵蚀;50的电流需要选择35 mm^(2)以上导线截面积的导线才能有效防范电弧对导线电极的侵蚀。

关键词：直流电弧电弧侵蚀磁流体动力学相变电极

多因素下的装载机转向系统压力波动深度优化分析

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湖南大学学报(自然科学版) 2022年

作者：刘昕晖杨子康曹丙伟张萃程鑫杨阔吉林大学机械与航空航天工程学院吉林大学威海仿生研究院

针对装载机在转向过程中因油缸铰点布置位置产生的压力冲击和压力波动问题，以最小行程差、最小力臂差及最小转向系统功率为目标函数，通过遗传算法进行了优化，并结合AMESim仿真及实验验证了优化结果的可行性. 优化后行程差平均值减少...

针对装载机在转向过程中因油缸铰点布置位置产生的压力冲击和压力波动问题，以最小行程差、最小力臂差及最小转向系统功率为目标函数，通过遗传算法进行了优化，并结合AMESim仿真及实验验证了优化结果的可行性. 优化后行程差平均值减少了89.23%，力臂差平均值减少了88.40%，发动机怠速和全速时转向所消耗的平均功率分别减少了32.56%和24.03%. 通过深入研究行程差和力臂差曲线，确立了力臂差是引起压力波动的主导因素，结合遗传算法对油缸铰点坐标进行了二次优化. 优化结果表明，行程差和力臂差的最大值较第一次优化分别减少了14.29%和19.44%，实车油缸铰点改造后进行了满载全转速快转实验，其压力曲线未见明显压力异常.

关键词：