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On high-performance rotational energy harvesting with a novel cam-like dielectric elastomer generator

Science China(Technological Sciences) 2023年第5期66卷 1317-1334页

作者： fang shitong WANG ShuaiBo ZHANG GuoQing WANG Chen XU JunChen WANG ZhouZhou FENG AiJie QIAO ZiJian YURCHENKO Daniil LAI ZhiHui Shenzhen Key Laboratory of High-Performance Nontraditional Manufacturing College of Mechatronics and Control EngineeringShenzhen UniversityShenzhen518060China Guangdong Key Laboratory of Electromagnetic Control and Intelligent Robots College of Mechatronics and Control EngineeringShenzhen UniversityShenzhen518060China School of Mechanical Engineering and Mechanics Ningbo UniversityNingbo315211China Institute Sound and Vibration Research University of SouthamptonSouthamptonSO171BJUK

Rotational energy is a type of common energy source that can be harvested for supplying low-powered electronic *** paper proposes and investigates a novel cam-like dielectric elastomer generator(CDEG)for high-performance rotational energy harvesting.A mushroom-head clamp is designed to form a type of advanced conical dielectric elastomer membranes(DEMs).Moreover,a type of multi-protrusion cam mechanism is designed in the CDEG to effectively convert any external rotational excitation into a linear reciprocating motion,which can be further converted into electricity through the ***,the operating principle of the system under external rotational excitation is analyzed theoretically by deducing the deformation condition of the DEMs and the electrical output of the ***,the prototype is fabricated,and the rotational-to-linear motion conversion rule of its cam-like mechanism and the DEM capacitance calculation approach are *** experimental results show that adequate charging time and discharging time of the DEMs,which can be realized through the proposed cam-like mechanisms,are beneficial to the energy harvesting(EH)performance of the ***,with the validated theoretical model,numerical simulations are conducted to further study the system dynamics and the influences of important system parameters on the EH performance to provide a guideline for system ***,the genetic algorithm is adopted to obtain the optimal system parameters and the corresponding electrical output of the proposed CDEG,demonstrating its superior output power at ultralow rotational frequencies compared with other typical rotational energy harvesters in the literature.

关键词： rotational energy harvesting dielectric elastomer generator cam-like mechanism rotational-to-linear conversion theoretical model

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Disturbance rejection and performance enhancement of perturbed tri-stable energy harvesters by adaptive finite-time disturbance observer

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Acta Mechanica Sinica 2022年第8期38卷 132-148页

作者： shitong fang Naser Padar Mohammad Javad Mirzaei Shengxi Zhou Wei-Hsin Liao Department of Mechanical and Automation Engineering The Chinese University of Hong KongHong Kong999077China Department of Electrical Engineering Amirkabir University of TechnologyTehran15875-4413Iran Faculty of Electrical and Computer Engineering University of TabrizTabriz516661-6471Iran Research&Development Institute in Shenzhen Northwestern Polytechnical UniversityShenzhen518057China

Tristable energy harvesters(TEHs)have been proposed to achieve broad frequency bandwidth and superior low-frequency energy harvesting ***,due to the coexistence of three potential wells and the sensitivity to system conditions and external disturbances,the desired high-amplitude inter-well oscillation in the TEHs may be replaced by the chaotic or intra-well oscillations with inferior energy ***,the chaos has an unpredictable trajectory and may cause system damages,lessen the structural durability as well as require a more complicated circuit for power ***,in this paper,we firstly propose an adaptive finite-time disturbance observer(AFTDO)for performance enhancement of TEHs by detecting the external disturbances that induce the chaos,and reject them for the recovery of the desired inter-well *** proposed AFTDO eliminates the need to know in advance the upper bounds of imposed perturbations in conventional observers by means of the proposed adaptive protocols,leading to the higher efficacy of *** mathematical model of the piezoelectric TEH system and the AFTDO is *** demonstrate the effectiveness of the AFTDO,a series of numerical simulations have been *** show that for both cases with sinusoidal and impulsive disturbances,the AFTDO can successfully track the trajectories of the disturbance signals with the adaptive gain,and reject the disturbance to enable the TEH to sustain the periodic inter-well oscillation with effective energy harvesting performance.

关键词： Tristable energy harvesters Finite-time disturbance observer Sinusoidal and impulsive disturbances Chaos Inter-well oscillation

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基于自旋梁的压电振动能量采集与动力学分析

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力学学报 2023年第10期55卷 2228-2238页

作者：赵翔袁铭泽方仕童李映辉西南石油大学土木工程与测绘学院成都610500 深圳大学机电与控制工程学院广东深圳518060 西南交通大学力学与航空航天学院成都610031

为研究轴向载荷及梁上外激励共同作用下自旋梁结构强迫振动的压电振动能量采集问题,文章提出运用格林函数法求解自旋梁压电俘能器强迫振动下的电压解析解.基于Euler-Bernoulli梁理论,采用扩展Hamilton原理及PZT-5A压电本构,建立了自旋... 详细信息

为研究轴向载荷及梁上外激励共同作用下自旋梁结构强迫振动的压电振动能量采集问题,文章提出运用格林函数法求解自旋梁压电俘能器强迫振动下的电压解析解.基于Euler-Bernoulli梁理论,采用扩展Hamilton原理及PZT-5A压电本构,建立了自旋梁压电俘能器强迫振动的力电耦合模型.采用Laplace变换法求得耦合振动方程的格林函数解,并根据线性叠加原理和格林函数的物理意义,对耦合的系统方程进行解耦,进而求得强迫振动下自旋梁压电俘能器的电压解析解.数值计算中,通过与现有文献中的解析解以及实验结果进行对比,验证了本文解的有效性,并分别分析了自旋梁压电俘能器的压电响应与电阻、转速等重要物理参数之间的关系.数值分析研究表明:(1)自旋梁俘能器的压电响应随电阻阻值的增大而增大,直至阻值达到最优负载电阻;(2)通过调高转速,可以提高压电俘能器的最大输出电压;(3)通过降低轴向载荷,可在保持俘能器高效工作的情况下改善俘能器的高基频现象.

关键词：自旋梁压电俘能器格林函数 Laplace变换力−电耦合

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电气火灾中的电弧熔痕特征与外热关系

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中山大学学报（自然科学版） 2015年第2期54卷 1-7页

作者：王莉方仕童余圣辉梁栋中山大学工学院∥广东省消防科学技术重点实验室广东广州510006

为建立电气火灾物证鉴定关于一次短路熔痕和二次短路熔痕的量化分析,研究外热条件对短路熔痕的影响,借助X射线衍射仪和扫描电镜及能谱仪,分析短路熔痕的微观结构和成份信息。实验结果显示:在特定的热处理时间变化趋势下,一次短路熔痕晶... 详细信息

为建立电气火灾物证鉴定关于一次短路熔痕和二次短路熔痕的量化分析,研究外热条件对短路熔痕的影响,借助X射线衍射仪和扫描电镜及能谱仪,分析短路熔痕的微观结构和成份信息。实验结果显示:在特定的热处理时间变化趋势下,一次短路熔痕晶粒大小的发展趋势与热处理时间趋势一致,二次短路熔痕晶粒大小的发展方向与热处理时间的变化趋势相反,而且,一次短路熔痕织构系数的平均值随外热温度的上升,先增大后减小,二次短路熔痕织构系数的平均值只在较小数值范围内波动。进一步分析短路熔痕不同区域的化学成份发现,一次短路熔痕和二次短路熔痕主要含有C、O和Cu三种元素,在熔痕的沉积层,一次短路熔痕的氧含量约为6%,二次短路熔痕的氧含量约为3%,但在熔痕基体区,一次短路熔痕和二次短路熔痕的氧含量基本无变化,均在3%左右,不随外热温度和热处理时间变化。从研究结果可知,在600℃内的电气火灾中,短路熔痕随外热温度和热处理时间变化的相关数据可以成为短路熔痕量化分析的基础。

关键词：火灾短路熔痕

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心理痛苦温度计在社区2型糖尿病患者中的应用

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锦州医科大学学报 2023年第1期44卷 90-95页

作者：宁传荣张燕方世同李倩马鞍山市人民医院全科医学科马鞍山市人民医院消化科安徽马鞍山243000 皖南医学院弋矶山医院急诊内科安徽芜湖241001

目的运用心理痛苦温度计(distress thermometer,DT)分析社区2型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)患者心理痛苦状况及其影响因素,为临床诊疗提供理论依据,进而提升患者生存质量。方法随机抽取2021年8月至2022年1月期间,在马鞍山市人民医院... 详细信息

目的运用心理痛苦温度计(distress thermometer,DT)分析社区2型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)患者心理痛苦状况及其影响因素,为临床诊疗提供理论依据,进而提升患者生存质量。方法随机抽取2021年8月至2022年1月期间,在马鞍山市人民医院全科医学科及其附属社区医院就诊200名T2DM患者进行问卷调查,运用卡方检验和Logistic回归分析、Spearman相关分析进行数据分析。结果社区T2DM患者心理痛苦得分为(4.57±1.88)分,性别、治疗方式、担忧、抑郁、排尿改变、手/脚麻木、孤独、皮肤干燥、头晕、消化不良、疲乏是T2DM患者显著心理痛苦的危险因素(P<0.05)。结论DT较糖尿病痛苦量表(diabetes distress scale,DDS)更适用于社区T2DM患者心理状况的评估,它可以早期识别、全面分析患者的心理痛苦,为后续诊疗提供方向。

关键词： 2型糖尿病心理痛苦危险因素

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乙酰水杨酸-异烟肼的包合工艺优化与抗菌活性测试

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武汉工程大学学报 2022年第1期44卷 36-41页

作者：方世通祝宏金学平丁娇马峻王艳武刘慧武汉工程大学化工与制药学院湖北武汉430205 武汉市药物增溶工程技术研究中心(武汉软件工程职业学院) 湖北武汉430205 武汉市金银潭医院湖北武汉430023

以β-环糊精和壳聚糖为药物载体,抗结核杂合药物乙酰水杨酸-异烟肼为客分子,采用了饱和水溶液法制备了乙酰水杨酸-异烟肼-β-环糊精包合物,用冷冻干燥法制备了乙酰水杨酸-异烟肼-壳聚糖包合物。通过均匀设计实验方法考察了饱和水溶液法... 详细信息

以β-环糊精和壳聚糖为药物载体,抗结核杂合药物乙酰水杨酸-异烟肼为客分子,采用了饱和水溶液法制备了乙酰水杨酸-异烟肼-β-环糊精包合物,用冷冻干燥法制备了乙酰水杨酸-异烟肼-壳聚糖包合物。通过均匀设计实验方法考察了饱和水溶液法、冷冻干燥法包合物制备工艺中的多个条件参数,得到了乙酰水杨酸-异烟肼与β-环糊精用饱和水溶液法包合的最佳包合工艺条件:乙酰水杨酸-异烟肼杂合物与β-环糊精摩尔比为0.5∶1、包合温度70℃、包合时间2.5 h,综合评价为90.9%;乙酰水杨酸-异烟肼与壳聚糖用冷冻干燥法包合的最佳包合工艺条件:乙酰水杨酸-异烟肼与壳聚糖物质的量比1∶1、包合温度70℃、包合时间2 h,综合评价为81.6%。并对两种药物,两种药物的杂合物和两种包合物进行抗结核分枝杆菌测试,其中乙酰水杨酸-异烟肼-β-环糊精有着最好的最小抑菌浓度(≤0.052μmol/mL),达到了预期效果。

关键词： β-环糊精壳聚糖包合物饱和水溶液法冷冻干燥法

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内镜下结直肠息肉切除术后迟发性出血风险预测模型的构建及验证

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现代医学 2024年第8期52卷 1215-1223页

作者：方世同王海涛王旷靖宫敏宁传荣沈颖洲马鞍山市人民医院消化科安徽马鞍山243000 马鞍山市人民医院全科医学科安徽马鞍山243000

目的:探讨内镜下结直肠息肉切除术后迟发性出血的危险因素,并建立列线图模型。方法:选取2021年8月至2024年1月马鞍山市人民医院收治的989例接受内镜下结直肠息肉切除术患者,按照7∶3比例分为建模组和验证组,分别为692、297例。根据患者... 详细信息

目的:探讨内镜下结直肠息肉切除术后迟发性出血的危险因素,并建立列线图模型。方法:选取2021年8月至2024年1月马鞍山市人民医院收治的989例接受内镜下结直肠息肉切除术患者,按照7∶3比例分为建模组和验证组,分别为692、297例。根据患者术后14 d内是否发生迟发性出血,分为迟发性出血组和非迟发性出血组。通过单因素和二元Logistic回归分析筛选内镜下结直肠息肉切除术的危险因素,通过受试者工作特征(ROC)曲线、校正曲线、临床决策分析(DCA)和临床影响曲线对模型区分度、准确度及临床适用性进行验证。结果:建模组患者中发生迟发性出血患者48例(6.9%),验证组患者中发生迟发性出血患者21例(7.1%)。迟发性出血独立危险因素包括年龄(OR=1.087,95%CI:1.061~1.114)、息肉基底最大直径较大(OR=1.641,95%CI:1.459~1.846)、合并高血压(OR=2.087,95%CI:1.087~4.008)及单次切除息肉数量>2个(OR=2.488,95%CI:1.121~5.523)。ROC曲线分析表明,列线图模型预测建模组术后迟发性出血的AUC为0.924(95%CI:0.892~0.956),验证组AUC为0.909(95%CI:0.870~0.947)。校正曲线分析表明模型预测概率和实际概率具有高度一致性。DCA和临床影响曲线分析表明,阈概率值各范围临床净获益均大于0,列线图模型预测术后迟发性出血与实际基本符合。结论:患者年龄、息肉基底最大直径、是否合并高血压及单次切除息肉数量与内镜下结直肠息肉切除术后迟发性出血密切相关,基于上述因素构建的列线图模型可为高危患者的识别提供参考依据,具有一定临床适用性。

关键词：结直肠息肉结直肠镜迟发性出血风险预测模型

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低重心斜拉桥主塔结构形式对比试验研究

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哈尔滨工程大学学报 2020年第3期41卷 370-376页

作者：汪振张文学陈士通方蓉北京工业大学建筑工程学院北京100124 石家庄铁道大学河北省交通应急保障工程技术研究中心河北石家庄050043

为了探究主塔结构形式对低重心斜拉桥纵向抗震性能的影响,本文以某双塔斜拉桥为依托工程,设计了3个比例为1/75的振动台试验模型。模型1与模型2均为固定铰接体系,但主塔结构形式不同;模型1与模型3的主塔结构形式相同,但采用不同纵向约束... 详细信息

为了探究主塔结构形式对低重心斜拉桥纵向抗震性能的影响,本文以某双塔斜拉桥为依托工程,设计了3个比例为1/75的振动台试验模型。模型1与模型2均为固定铰接体系,但主塔结构形式不同;模型1与模型3的主塔结构形式相同,但采用不同纵向约束体系。选取3条实测地震波和一条场地人工波进行振动台试验,研究了不同主塔结构形式低重心斜拉桥的地震响应特性及破坏特征。台面输入峰值加速度0.7 g、0.8g和1.4g分别对应于模型1的1字形主塔底部开裂、模型2的人字形主塔下横梁开裂以及模型1和2中主塔严重损伤。模型1中主塔的下塔柱和下横梁均损伤严重,而模型2中主塔损伤仅在下横梁处。试验研究表明:人字形主塔在强震作用下的抗震性能及灾后可修复性优于1字形主塔;不同结构形式主塔在下横梁处均损伤严重,在工程设计中应予以重视。

关键词：低重心斜拉桥振动台试验桥梁模型地震响应人字形主塔 1字形主塔动力特性损伤模式

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最小化类内距离和分类算法

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电子与信息学报 2016年第3期38卷 532-540页

作者：王晓初王士同包芳蒋亦樟江南大学数字媒体学院无锡214122 江苏省信息融合软件工程技术研发中心江阴214405

支持向量机分类算法引入惩罚因子来调节过拟合和线性不可分时无解的问题,优点是可以通过调节参数取得最优解,但带来的问题是允许一部分样本错分。错分的样本在分类间隔之间失去了约束,导致两类交界处样本杂乱分布,并且增加了训练的负担... 详细信息

支持向量机分类算法引入惩罚因子来调节过拟合和线性不可分时无解的问题,优点是可以通过调节参数取得最优解,但带来的问题是允许一部分样本错分。错分的样本在分类间隔之间失去了约束,导致两类交界处样本杂乱分布,并且增加了训练的负担。为了解决上述问题,该文根据大间隔分类思想,基于类内紧密类间松散的原则,提出一种新的分类算法,称之为最小化类内距离和(Intraclass-Distance-Sum-Minimization,IDSM)分类算法。该算法根据最小化类内距离和准则构造训练模型,通过解析法求解得到最佳的映射法则,进而利用该最佳映射法则对样本进行投影变换以达到类内间隔小类间间隔大的效果。相应地,为解决高维样本分类问题,进一步提出了该文算法的核化版本。在大量UCI数据集和Yale大学人脸数据库上的实验结果表明了该文算法的优越性。

关键词：支持向量机惩罚因子大间隔分类思想类内距离和映射法则

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考虑温差效应的铁路连续梁桥锁死销减震研究

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铁道学报 2017年第1期39卷 111-117页

作者：张文学方蓉陈士通赵汗青北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 石家庄铁道大学河北省交通应急保障工程技术研究中心河北石家庄050043

铁路连续梁桥一般只设一个固定墩,并由其承担上部结构的全部地震纵向荷载,这极易造成固定墩和伸缩缝破坏,甚至造成引桥落梁。基于连续梁桥活动墩的抗震潜能,提出在各活动墩与梁体之间设置锁死销连接装置。地震时,活动墩和固定墩协同受力... 详细信息

铁路连续梁桥一般只设一个固定墩,并由其承担上部结构的全部地震纵向荷载,这极易造成固定墩和伸缩缝破坏,甚至造成引桥落梁。基于连续梁桥活动墩的抗震潜能,提出在各活动墩与梁体之间设置锁死销连接装置。地震时,活动墩和固定墩协同受力,提高连续梁桥的整体抗震性能。以某典型铁路连续梁桥为例,研究锁死销的减震原理及对活动墩的影响,分析跨度、跨数以及温差对锁死销减震效果的影响。研究表明:在地震作用下锁死销可有效降低固定墩的内力响应和梁端纵向位移响应,明显提高连续梁桥的整体抗震性能;对于常规铁路连续梁桥,锁死销的减震效果受温差的影响较小,可以按年平均温度进行设置。

关键词：连续梁桥减震锁死销温差预偏

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