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面向汗液的可穿戴柔性电化学传感器研究进展

材料工程 2024年第2期52卷 78-91页

作者：陈晨李嘉夕聂磊湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文... 详细信息

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文阐述了可穿戴汗液传感器集成结构中基底、集汗、传感、电源和决策五大模块,着重强调了纳米结构(如金属基、碳基等材料)在电化学传感敏感材料中表现出的优异性能及应用,最后讨论了可穿戴汗液传感器在微量汗液收集及多参数传感中物理化学变量的可变性等方面存在的挑战。针对汗液收集和实时校准两个关键问题,提出可穿戴汗液传感未来发展方向包括仿生微流控技术和多参数反馈调控方法,实现微量汗液高效收集及精确检测,将有效推动汗液传感在慢性重大疾病实时预警的应用和发展。

关键词：汗液传感器可穿戴电化学纳米结构柔性集成结构

混合遗传变邻域搜索算法求解柔性车间调度问题

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计算机工程与设计 2024年第7期45卷 2041-2049页

作者：周伟孙瑜李西兴王林琳湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北武汉430068

针对考虑生产成本的柔性作业车间调度问题(flow job shop scheduling problem, FJSP),以完工时间与加工成本为优化指标,提出一种求解FJSP的混合遗传变邻域搜索算法。根据个体适应度对种群分割,结合自适应交叉概率改进子代种群产生方式;... 详细信息

针对考虑生产成本的柔性作业车间调度问题(flow job shop scheduling problem, FJSP),以完工时间与加工成本为优化指标,提出一种求解FJSP的混合遗传变邻域搜索算法。根据个体适应度对种群分割,结合自适应交叉概率改进子代种群产生方式;设计两种邻域结构增强算法的局部搜索能力;提出一种基于动态交叉变异概率的优化算法流程提高求解效率。运用提出的算法求解基准实例与实际问题测试,验证了算法的有效性。

关键词：柔性作业车间调度加工成本遗传算法变邻域搜索混合算法动态概率优化

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基于激光表面微纳结构的胶接性能研究进展

表面技术 2024年第8期53卷 11-24页

作者：徐喻琼郑黔松杨奇彪钟紫珊湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改... 详细信息

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改善接头的性能。首先介绍了激光表面处理原理及激光器分类,对比了不同激光器的优缺点及加工质量特性,分析了激光加工参数对接头强度的影响。其次从激光加工不同表面微纳结构入手,阐述了不同表面微纳结构的加工方式,分析了不同表面微纳结构对不同材料接头强度的影响。此外,针对不同的表面微纳结构,其结构参数有所不同,导致接头表面化学成分和润湿性能也有所不同,使得接头强度有所差异,在此基础上分析了微纳结构参数对接头强度的影响及原因。同时,胶层间的作用机制与接头强度具有密不可分的联系,研究表明,不同的表面微纳结构对胶层的作用机制具有明显的不同,归纳总结发现,经激光表面处理形成表面微纳结构后接头表面粗糙度、化学性质、润湿性能及胶层间裂纹的扩展对接头强度的提升具有一定作用。最后,对激光表面处理微纳结构的研究进行了展望。

关键词：激光表面处理胶接微纳结构接头强度表面性能作用机理

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反溶剂对CsPbBr_(3)太阳电池性能的影响

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太阳能学报 2024年第4期45卷 122-126页

作者：陈莹李富强湖北工业大学理学院武汉430068

分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr_(3)薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr_(3)晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳... 详细信息

分别在钙钛矿前驱体中添加一系列的反溶剂乙酸乙酯(EA)和乙腈(ACN),制备出不同形貌的CsPbBr_(3)薄膜,探究薄膜质量与太阳电池性能的内在联系。结果表明,在大气制备环境中,反溶剂有助于CsPbBr_(3)晶粒的生长,薄膜表面缺陷明显减少,太阳电池各性能参数(短路电流密度、开路电压以及填充因子)均有所提升,尤其是添加乙腈(V(PbBr_(2)/DMF)∶V(ACN)=10∶1)后,光电转换效率(PCE)从3.16%提高到7.10%。

关键词：钙钛矿太阳电池太阳电池效率薄膜制备缺陷反溶剂 CsPbBr_(3)

垃圾渗滤液污水处理设备的臭氧投加复合抗扰控制

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控制工程 2024年第3期31卷 385-391页

作者：常雨芳胡宇博余文锦周菲菲黄文聪湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430068

垃圾渗滤液污水处理设备中的臭氧投加系统具有大时滞、大惯性和多扰动的特点,导致难以实时调整臭氧投加量,从而影响后续设备出水水质。针对以上问题,在水流量比例的控制方面提出一种基于扰动观测器的改进型Smith预估器与滑模控制相结合... 详细信息

垃圾渗滤液污水处理设备中的臭氧投加系统具有大时滞、大惯性和多扰动的特点,导致难以实时调整臭氧投加量,从而影响后续设备出水水质。针对以上问题,在水流量比例的控制方面提出一种基于扰动观测器的改进型Smith预估器与滑模控制相结合的复合抗扰控制。其中,滑模控制为主控制器,扰动观测器用于估计出系统的集总扰动并反馈至前向通道消除扰动的不利影响,以便于Smith预估器更好地进行时滞补偿。仿真和实验结果表明,复合抗扰控制相较于PID控制和自抗扰控制具有更好的控制性能和抑制扰动的能力,能够有效提高垃圾渗滤液污水处理设备的出水水质。

关键词：污水处理系统滑模控制改进型Smith预估器扰动观测器

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大鼠动态减重训练实验跑台的研制

机械设计与制造 2024年

作者：李肖甘畅谭家浩蒯波湖北工业大学机械工程学院华中科技大学人工智能与自动化学院湖北工业大学工业设计学院

目前的大鼠减重训练实验跑台多采用弹簧一端固定的减重模式，由于该减重模式下大鼠重心的上下浮动会引起弹簧力的周期性变化，这种周期性变化的冲击力会对大鼠造成二次伤害。因此，本研究提出了一种弹簧两端均可自由伸缩的动态减重模式... 详细信息

目前的大鼠减重训练实验跑台多采用弹簧一端固定的减重模式，由于该减重模式下大鼠重心的上下浮动会引起弹簧力的周期性变化，这种周期性变化的冲击力会对大鼠造成二次伤害。因此，本研究提出了一种弹簧两端均可自由伸缩的动态减重模式，保证了减重力在很小的范围内波动，为开展大鼠步行训练实验提供先进的实验平台。首先，利用Solidworks软件进行跑台三维模型的建立，并用ANSYS软件对跑台的主要零件进行静力学分析，验证了跑台结构的稳定性。其次，通过动态减重控制系统的PID控制算法获取大鼠步行训练过程中的减重值并进行弹簧伸长量的实时调节，以减小系统减重值的波动，同时利用跑步机控制系统对跑带进行速度调整和采集。最后，对大鼠进行步行训练实验，验证了该大鼠减重训练实验跑台的有效性。

关键词：动态减重 PID控制算法静力学分析步态康复训练

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基于有限退化结构的多态组合导航系统可靠性

科学技术与工程 2024年第10期24卷 4148-4155页

作者：杨柳陈龙灿梁泽启朱传军湖北工业大学机械工程学院武汉430068

组合导航系统(integrated navigation system,INS)广泛用于航空航天、海洋探索等领域,因其工作环境、系统构成的复杂性等因素,系统从正常工作到完全失效会经历各种退化状态,进而增加系统可靠性分析难度。将有限退化结构(finite degradat... 详细信息

组合导航系统(integrated navigation system,INS)广泛用于航空航天、海洋探索等领域,因其工作环境、系统构成的复杂性等因素,系统从正常工作到完全失效会经历各种退化状态,进而增加系统可靠性分析难度。将有限退化结构(finite degradation structures,FDS)方法应用于多态组合导航系统可靠性分析。首先,参考故障模式与影响分析(failure mode and effect analysis,FMEA)方法将组件的故障模式转化为状态空间;其次,利用抽象运算得到组件状态和系统状态的关联关系,建立组合导航系统的FDS模型;然后,进行系统临界场景分析和可靠性指标计算,得出系统状态的发生概率、组件状态的敏感性,找到系统的薄弱环节、系统完全失效前的退化边界;最后,根据结果指导制定系统维护策略、预防系统风险发生方案等可靠性决策。

关键词：组合导航系统有限退化结构可靠性分析临界场景敏感性

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面向家具产品设计的材料感知体验研究综述

家具与室内装饰 2024年第5期31卷 40-47页

作者：张萌袁晓芳湖北工业大学工业设计学院湖北武汉430068 武汉理工大学艺术与设计学院湖北武汉430070

材料感知体验不仅能提升用户与家具产品之间的情感共鸣,还深刻影响着用户对家具产品的认知和满意度,是家具产品设计中不可忽视的关键要素,但当前缺乏家具产品设计领域中对材料感知体验相关研究内容的系统分析。因此,本文基于现有文献内... 详细信息

材料感知体验不仅能提升用户与家具产品之间的情感共鸣,还深刻影响着用户对家具产品的认知和满意度,是家具产品设计中不可忽视的关键要素,但当前缺乏家具产品设计领域中对材料感知体验相关研究内容的系统分析。因此,本文基于现有文献内容,以家居产品设计为研究背景,对材料感知体验的形成与发展、层级解构、材料感知体验的研究方法及材料感知体验驱动的家具产品材料筛选方法四方面内容进行了系统的综述。经梳理分析发现:解释材料功能属性与表达感知体验间的关系尚不明确,这导致当前缺乏一种使所选材料能同时满足材料功能属性及感知体验双重需求的面向家具产品设计的材料筛选方法。最后,本文还对材料感知体验在家具设计中的未来研究方向进行了展望。

关键词：家具产品设计材料感知体验材料选择材料功能属性

基于改进MGM(1,1)模型的再生混凝土疲劳寿命预测

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建筑科学与工程学报 2024年第2期41卷 31-38页

作者：周金枝吴学钟楚珩石赐明施佳楠湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 中建三局集团(深圳)有限公司广东深圳518000

准确预测再生混凝土(RC)疲劳寿命对其应用于路面及桥梁等项目具有重要意义。在灰色马尔科夫模型(MGM)的基础上,引入新陈代谢理论不断更新原始数列中的疲劳寿命数据,并结合粒子群算法优化状态区间的取值,提高其预测精度以适应混凝土疲劳... 详细信息

准确预测再生混凝土(RC)疲劳寿命对其应用于路面及桥梁等项目具有重要意义。在灰色马尔科夫模型(MGM)的基础上,引入新陈代谢理论不断更新原始数列中的疲劳寿命数据,并结合粒子群算法优化状态区间的取值,提高其预测精度以适应混凝土疲劳寿命预测,再以不同应力水平的RC疲劳寿命试验结果作为原始数据,建立了基于改进的灰色马尔科夫模型的RC疲劳寿命预测模型,并对改进前后模型的精度以及预测结果进行对比分析。结果表明:RC疲劳寿命N服从两参数威布尔分布;将预测值从lg(N)转化为疲劳寿命后进行误差分析可知,应力-疲劳寿命(S-N)曲线的预测精度较低,最大相对误差达到201.43%;MGM(1,1)模型相比于S-N曲线预测精度有所提升,但平均相对误差仍达到102.20%;经两种算法理论改进后的MGM(1,1)模型预测精度有较大的提高,平均相对误差仅为5.62%;引入其他文献试验数据进行验证并与原文献中模型进行对比分析发现,改进MGM(1,1)模型的误差波动幅度小且平均误差小于原文献中模型,平均相对误差仅为1.01%,说明改进的MGM(1,1)模型在对RC疲劳寿命预测上具有更高的精确度与可靠性。

关键词：再生混凝土灰色理论马尔科夫模型新陈代谢理论粒子群算法疲劳寿命