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K-Rb双碱金属混合光抽运原子气室制备与测试

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中国惯性技术学报 2023年第8期31卷 844-848页

作者：王风娇王天顺李新坤刘院省蔡玉珍郑建朋中国航天科技集团有限公司量子工程研究中心北京100094 北京航天控制仪器研究所北京100039

原子气室是SERF(无自旋交换弛豫)陀螺仪敏感载体转动信息的核心器件,其原子弛豫时间等参数是影响SERF陀螺仪性能的重要因素。采用39K-87Rb双碱金属混合填充的原子气室制造工艺,通过双碱金属工作介质的混合光抽运检测技术对气室性能进行... 详细信息

原子气室是SERF(无自旋交换弛豫)陀螺仪敏感载体转动信息的核心器件,其原子弛豫时间等参数是影响SERF陀螺仪性能的重要因素。采用39K-87Rb双碱金属混合填充的原子气室制造工艺,通过双碱金属工作介质的混合光抽运检测技术对气室性能进行了测试,制备出边长8 mm,壁厚1 mm的立方体原子气室。实验结果表明,39K-87Rb-129Xe混合原子气室中129Xe原子弛豫时间达到51.7 s,较单一碱金属填充方式的22 s,双碱金属混合光抽运的方式有效提升了原子气室中原子弛豫时间,为研制高精度SERF陀螺仪奠定了坚实基础。

关键词：原子气室双碱金属填充混合光抽运 SERF陀螺

激光冲击和深冷处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响

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热加工工艺 2022年

作者：翁泽钜王浩军郑建朋顾开选王俊杰中国科学院大学中国科学院空间功热转换技术重点实验室航空工业西安飞机工业(集团)有限责任公司北京航天控制仪器研究所

研究了不同激光冲击处理后进行深冷处理以及补充低温回火处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响及其规律。结果表明，激光冲击能够显著提高7050铝合金的表面压应力至-260 MPa，而增加深冷-低温回火处理后表面压应力减小约23%。但合... 详细信息

研究了不同激光冲击处理后进行深冷处理以及补充低温回火处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响及其规律。结果表明，激光冲击能够显著提高7050铝合金的表面压应力至-260 MPa，而增加深冷-低温回火处理后表面压应力减小约23%。但合理调整激光冲击工艺参数，能够有效弥补深冷-补充低温回火处理对表面压应力的降低，其中，当激光冲击次数为3次时，增加深冷-补充低温回火后表面压应力可达-230 MPa。此外，与单一激光冲击处理相比，激光冲击-深冷-补充低温回火处理后铝合金基体、表面之间的硬度得到均匀化。深冷处理能够促使激光冲击后铝合金试样表面变形加剧，同时晶粒得到进一步细化并且亚晶界增多，使7050铝合金的强度提高。

关键词：激光冲击深冷处理铝合金残余应力力学性能微观组织

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大跨度张弦桁架结构的施工监测研究

大跨度张弦桁架结构的施工监测研究

作者：郑建朋南昌大学

学位级别：硕士

本文以鄱阳湖模型试验大厅大跨度张弦桁架结构为研究对象,作者主要进行了如下工作:一、利用大型通用有限元模拟软件ANSYS建立了单榀张弦空间桁架的有限元模型,并且建立了支撑胎架的模型,通过软件模拟实际的加载过程,考虑几何非线性和材... 详细信息

本文以鄱阳湖模型试验大厅大跨度张弦桁架结构为研究对象,作者主要进行了如下工作:一、利用大型通用有限元模拟软件ANSYS建立了单榀张弦空间桁架的有限元模型,并且建立了支撑胎架的模型,通过软件模拟实际的加载过程,考虑几何非线性和材料非线性,采用Newton-Raphson迭代法考虑材料的应力刚化效应,得到了单榀张弦桁架在各级张拉力作用下的应力和位移;二、建立了单榀张弦桁架的支座节点的有限元模型,采用同样的分析方法进行计算,得到了单榀张弦桁架支座节点的应力云图,根据计算分析结果,制定了该大跨度张弦空间桁架的检测方案并实施了工程检测。大跨度张弦空间桁架的施工过程监测是一项非常重要的任务,如果监测位置和结果不准确对结构后续的施工和使用会产生巨大的危害,因此本文利用ANSYS软件模拟单榀张弦桁架的张拉过程,为结构的健康监测提供理论依据,同时也为今后类似工程的健康监测提供借鉴和参考。

关键词：张弦桁架结构支撑胎架应力刚化效应健康监测支座节点

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基于分离法的实时仿真建模方法研究

基于分离法的实时仿真建模方法研究

作者：郑建朋北京交通大学

学位级别：硕士

随着电力电子电路的拓扑变得越来越复杂,开关器件越来越多,给建模工作带来了挑战。常用的理想开关建模方法把导通时的开关等效为短路;关断时的开关等效为开路;这种建模方法随着电路开关状态的变化时,其形成的系统矩阵是变参数、变结构的... 详细信息

随着电力电子电路的拓扑变得越来越复杂,开关器件越来越多,给建模工作带来了挑战。常用的理想开关建模方法把导通时的开关等效为短路;关断时的开关等效为开路;这种建模方法随着电路开关状态的变化时,其形成的系统矩阵是变参数、变结构的,当电路工作状态发生变化时就需要在程序中实时更新系统矩阵进行迭代计算,计算量较大,因此,研究更加适合于电力电子电路的建模方法是本文的研究重点。本文首先介绍了分离法,也称为VCCS(Voltage Controlled Current Source)建模法,推导了器件建模、状态空间方程离散化、仿真迭代求解流程等三个方面,最后以Buck电路为例,编写C-mex S-Function程序,对模型离线仿真求解,以SPS(Sim Power System)为参照进行结果对比,初步验证分离法建模的正确性。其次以三相逆变器为例,建立了三相逆变器的分离法数学模型,并指出分离法在对三相逆变器建模时的缺陷,开关状态较多,需要反复迭代计算管子电压电流,计算量较大,资源消耗较大,故在分离法建模的基础上提出了对三相逆变器拆分建模的解决方法,以SPS和整体建模输出结果为参考,完成离线仿真,证明拆分建模可有效减少开关状态,减少计算量,优化建模过程。然后以NPC三电平逆变器为例,分析了 NPC的工作原理,再次应用拆分建模的思想建立了 NPC的分离法等效数学模型,完成了离线仿真验证,以SPS仿真结果对比分析,给出了相对误差曲线,证明了在使用分离法对三相逆变器、NPC等具有对称支路结构的电力电子电路建模时,可使用拆分建模的思想来优化分离法建模过程。最后在dSPACE实时仿真平台实现了基于FPGA的三相逆变器整体和拆分建模两种数学模型的硬件在回路仿真实验,使用System Generator中的MCode模块加快了 FPGA的开发过程,对比了两种建模方式的FPGA资源消耗率,进一步证明拆分建模可以减少资源消耗,同时证明分离法可以用于电力电子电路实时仿真建模。

关键词：实时仿真电力电子建模分离法三相逆变器 NPC三电平逆变器硬件在回路仿真

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低温推进剂贮存中SOFI和MLI实验研究

工程热物理学报 2020年第3期41卷 543-547页

作者：郑建朋陈六彪周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

根据低温推进剂长时间在轨贮存的要求,设计并搭建了绝热系统地面验证测试装置,对绝热系统的热力学性能进行测试。针对55L贮箱,采用了泡沫绝热(spray on foam insulation,SOFI)和多层绝热(multilayer insulation,MLI)结合的复合绝热系统... 详细信息

根据低温推进剂长时间在轨贮存的要求,设计并搭建了绝热系统地面验证测试装置,对绝热系统的热力学性能进行测试。针对55L贮箱,采用了泡沫绝热(spray on foam insulation,SOFI)和多层绝热(multilayer insulation,MLI)结合的复合绝热系统,分别在高真空(5×10^-3Pa以上)和大气压条件下进行了验证实验(液氮作为替代工质)。贮箱外绝热系统为15m m厚泡沫绝热层和45组多层绝热时,高真空条件下液氮日蒸发率为0.77%,多层绝热层表观热导率为1.29×10^-4W/(m·K),据此折算为液氧时日蒸发率为0.55%。将高真空和大气压条件下的实验结果比较发现,泡沫绝热层所占热阻分别为总热阻的0.19%和45.14%。

关键词：喷涂泡沫绝热(SOFI) 多层绝热(MLI) 低温绝热液氧液氢

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基于压差控制和激光熔封的高压原子气室制备

导航与控制 2022年第5期21卷 60-65页

作者：郑建朋李新坤王天顺赵雄刘院省中国航天科技集团有限公司量子工程研究中心北京100094 北京航天控制仪器研究所北京100039

高压原子气室是无自旋交换弛豫(Spin Exchange Relaxation Free,SERF)陀螺和SERF磁力仪等量子仪表的核心器件,是量子仪表的共性技术之一。高压原子气室中填充气体的压强和配比将直接影响气室内原子和电子的自旋弛豫特性,进而影响量子仪... 详细信息

高压原子气室是无自旋交换弛豫(Spin Exchange Relaxation Free,SERF)陀螺和SERF磁力仪等量子仪表的核心器件,是量子仪表的共性技术之一。高压原子气室中填充气体的压强和配比将直接影响气室内原子和电子的自旋弛豫特性,进而影响量子仪表的性能。目前,采用液氮/液氦浸泡法进行高压原子气室制备时,存在熔封过程中气体组分偏离、填充压力受限、安全隐患大等问题。首次提出了基于压差控制和激光熔封的高压原子气室制备方法,搭建了包含承压容器和激光熔封模块的实验系统,开展了高压原子气室制备的验证实验。所制备的高压原子气室填充的气体压强达6.5Bar(H_(2):N_(2):^(129)Xe=2:350:5),气体质谱分析结果为:以^(129)Xe为基准,H_(2)和N_(2)的填充误差分别为-2.04%和+1.04%。该系统实现了高压原子气室填充气压和配比的精确控制,为进一步通过优化气体组分提高原子气室性能奠定了基础,将支撑SERF陀螺和SERF磁力仪的性能提升。

关键词： SERF陀螺 SERF磁力仪高压原子气室激光熔封精密充制

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SiC MOSFET短路保护电路研究

电力电子技术 2017年第9期51卷 51-56页

作者：武晶晶郭希铮李志坚郑建朋北京交通大学电气工程学院北京100044

碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在高频、高压、大功率场合的研究和应用越来越多,能够提升变流器的效率和功率密度,而短路保护技术是SiC MOSFET驱动电路的关键,对变流器的安全可靠工作尤为重要。首先分析总结了SiC MO... 详细信息

碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在高频、高压、大功率场合的研究和应用越来越多,能够提升变流器的效率和功率密度,而短路保护技术是SiC MOSFET驱动电路的关键,对变流器的安全可靠工作尤为重要。首先分析总结了SiC MOSFET短路保护电路的特点,结果表明基于检测漏源极电压的短路保护方法更易于工程实现。在此基础上,针对两种漏源极电压保护电路方案,研究了其参数设计方法,分析了不同故障条件下的延迟时间,并进行实验验证。仿真与实验结果表明,漏源极电压检测方法能对SiC MOSFET进行有效保护,采用比较器和基准电压的漏源极电压保护电路更易于设计,在应用中可靠性和稳定性较高。

关键词：金属-氧化物半导体场效应晶体管碳化硅短路保护

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硬质合金深冷处理研究进展

材料导报 2019年第1期33卷 175-182页

作者：蔡惠坤翁泽钜顾开选王凯凯郑建朋王俊杰厦门大学航空航天学院厦门361005 中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

硬质合金自1923年问世以来,人们主要通过改进其烧结工艺、制备超细WC-Co复合粉末以及表面强化等方法来不断优化它的性能。然而,由于上述方法存在设备复杂、制备成本高、技术难度大等问题,在一定程度上制约了我国硬质合金产业的转型升级... 详细信息

硬质合金自1923年问世以来,人们主要通过改进其烧结工艺、制备超细WC-Co复合粉末以及表面强化等方法来不断优化它的性能。然而,由于上述方法存在设备复杂、制备成本高、技术难度大等问题,在一定程度上制约了我国硬质合金产业的转型升级。深冷处理作为一种低能耗、无污染、操作便捷的新型材料改性技术,能够有效提高材料的力学性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐腐蚀性以及导电/导热性等多种性能,并在多种材料的产业化方面得到了成熟的应用。因此,将深冷处理用于优化硬质合金的性能,能够有效避免传统改性方法的不足,为高效、低成本地改善硬质合金性能提供了新的工艺路线。然而,由于硬质合金的深冷处理研究起步较晚,因此其深冷处理工艺和改性机理两方面依然面临诸多问题。近年来,人们在实验室研究了硬质合金经深冷处理后各方面性能的变化,同时对深冷处理工艺参数与宏观性能变化的影响规律,以及宏观性能发生变化的微观机制开展了深入的研究,并取得了一定的成果。大量试验表明,深冷处理能够显著改善硬质合金的抗弯强度、耐磨性和切削性能,可有效延长硬质合金工具的使用寿命,而对其硬度和韧性影响不大。硬质合金性能的改善效果与深冷处理工艺参数密切相关,较低的深冷处理温度与较长的保温时间有利于其性能的提高,但是硬质合金性能并不随深冷处理温度的降低和保温时间的延长而呈线性变化。一般而言,对于特定成分的硬质合金,存在最佳的深冷处理工艺参数。深冷处理对硬质合金服役性能的强化机制主要是黏结相Co的马氏体相变、η相的弥散析出以及材料表面残余应力状态的改变等方面。本文归纳了硬质合金深冷处理的研究进展,并结合本团队的研究工作,分别介绍了深冷处理对硬质合金的力学性能、服役性能、微观组织、残余应力等方面的影响,分析了深冷处理工艺参数对硬质合金的性能的影响规律,探索了微观组织、残余应力与性能之间的相互关系及作用机理。本文基于目前硬质合金深冷处理的研究现状及当前研究中存在的不足,对其未来的研究方向与产业化前景进行了展望。

关键词：深冷处理硬质合金力学性能耐磨性微观组织残余应力

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大口径低温管道变工况漏热特性分析与优化

低温工程 2019年第3期 25-28页

作者：崔晨郑建朋陈六彪郭嘉周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

建立了一个包含辐射漏热、固体导热和残余气体导热分析的复合热力学模型,对高真空绝热低温管道在热边界温度(环境温度)变化、冷边界温度变化(压力变化或者改变流体)和真空度变化等变工况的漏热特性开展了研究。结果表明,热边界温度(环... 详细信息

建立了一个包含辐射漏热、固体导热和残余气体导热分析的复合热力学模型,对高真空绝热低温管道在热边界温度(环境温度)变化、冷边界温度变化(压力变化或者改变流体)和真空度变化等变工况的漏热特性开展了研究。结果表明,热边界温度(环境温度)对漏热量的影响显著高于冷边界温度改变(流体种类改变或者管道内压力变化)导致的影响;当真空度为10-10^-2Pa区间,随着真空的改善,漏热量明显变小,不过当真空度优于10^-3Pa时,真空的进一步改善对漏热量的影响不再显著。

关键词：低温管道变工况漏热绝热