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制种玉米去雄无人机旋切装置设计与试验

农业机械学报 2024年第4期55卷 53-63页

作者：陈立平欧鸿张瑞瑞丁晨琛伊铜川海锦辉广西大学机械工程学院南宁530004 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

针对制种玉米母本植株由地面去雄机械去雄后存在遗漏雄穗及机械化补漏去雄装备缺乏等问题,提出了一种适配四旋翼无人机的旋切装置。基于去雄无人机作业特点与稳定性影响因素,分析了刀具切割雄穗时的受力及其对无人机反扭力矩的影响,并... 详细信息

针对制种玉米母本植株由地面去雄机械去雄后存在遗漏雄穗及机械化补漏去雄装备缺乏等问题,提出了一种适配四旋翼无人机的旋切装置。基于去雄无人机作业特点与稳定性影响因素,分析了刀具切割雄穗时的受力及其对无人机反扭力矩的影响,并轻量化设计了旋切装置总体结构,确定了旋切装置的旋切范围为44~150 mm,可展范围为541~1318 mm,总质量为4.03 kg。通过旋切部件切割建模与仿真,选取了竖直进给切割的旋切方式,并由台架试验得到了旋切装置切割反扭力矩最小时的最优参数组合。在上述基础上将旋切装置与无人机集成开展田间试验。研究表明,当旋切转速3954 r/min、竖直进给速度5.9 mm/s、刀具刃角32°时,旋切装置单位切割力为10.54 MPa,能完全切除雄穗,去雄无人机田间叶片损伤率为14.58%,高度波动率为1.88%,满足制种玉米去雄要求。

关键词：制种玉米去雄无人机进给切割旋切装置

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基于NSGA-Ⅱ算法的ATR发动机PI控制器多目标优化方法研究

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推进技术 2024年第2期45卷 183-191页

作者：焦昱翔赵庆军任三群蔡伟东许诚赵巍华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学航空宇航学院北京100190 中国科学院分布式冷热电联供系统北京市重点实验室北京100190

为了使空气涡轮火箭发动机(ATR)从慢车快速、稳定和准确地加速到最大状态,以ATR发动机燃气发生器流量和尾喷管喉部面积为控制变量,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)建立了发动机控制器参数多目标优化方法。将超调量、稳态误差... 详细信息

为了使空气涡轮火箭发动机(ATR)从慢车快速、稳定和准确地加速到最大状态,以ATR发动机燃气发生器流量和尾喷管喉部面积为控制变量,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)建立了发动机控制器参数多目标优化方法。将超调量、稳态误差、上升时间及误差积分值四个指标以加权的形式作为目标函数,引入执行机构超调惩罚机制,建立了PI控制器参数Pareto最优解集,完成了ATR发动机从慢车加速到最大状态的动态过程仿真。结果表明,将双回路多个控制性能指标以加权的形式组合作为目标函数,可以获得均匀分布的Pareto前沿;联合应用多目标优化方法和基于熵权法的优劣解距离法(TOPSIS),能够在双回路耦合下获得满足设计要求的ATR发动机动态特性,极大地缩短了人工整定控制器参数的时间;在加速过程中,多目标优化方法将涡轮膨胀比上升时间作为目标函数之一,与尾喷管面积开环控制动态过程相比,可以使涡轮膨胀比更早到达目标值,共同工作线远离喘振边界。

关键词：空气涡轮火箭发动机动态过程 PI控制器参数优化遗传算法

2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1122-1129页

作者：朱永斌马圣洁程庭清王礼陈月明江海河安徽医科大学生物医学工程学院安徽合肥230032 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为... 详细信息

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。

关键词：转镜调Q 固体激光器 Er Cr:YSGG激光 Arduino 氙灯泵浦

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不同重力方向对骨陷窝-骨小管系统传质影响

医用生物力学 2024年第S1期 209-210页

作者：熊宝川朱建中李学进胡亚辉张春秋张西正天津理工大学机械工程学院浙江大学航空航天学院流体工程研究所

目的在常重力下,载荷引起骨陷窝-骨小管系统(LCS)内液体流动保证骨组织信号分子、营养和废物有效传输,微重力环境下可能会抑制骨陷窝-骨小管系统传质。而目前多以卧床实验研究太空微重力对人体生理学的影响。在卧床实验时,骨单位内重...

目的在常重力下,载荷引起骨陷窝-骨小管系统(LCS)内液体流动保证骨组织信号分子、营养和废物有效传输,微重力环境下可能会抑制骨陷窝-骨小管系统传质。而目前多以卧床实验研究太空微重力对人体生理学的影响。在卧床实验时,骨单位内重力方向与长骨的哈弗氏管内液体流动方向相同垂直,同样,在鼠吊尾实验时,重力与其方向不同。因此有必要揭示不同重力方向下骨微结构中的传质规律。方法以离体牛胫骨的天然LCS结构为实验对象,通过动态灌注加载装置模拟心跳所导致的脉动压力情况,采用荧光素钠为示踪剂,调整离体骨摆放改变重力与哈弗氏管骨内传质之间方向。本研究探索微重力对骨陷窝-骨小管系统传质的影响。结果在常重力方向与哈弗氏管内液体流动方向相同时,骨单位内陷窝的荧光强度随着哈弗氏管距离增大而降低。重力方向与哈弗氏管内液体流动方向的角度不同时,每个陷窝内的荧光强度都被抑制。在高重力场下,方向相反时,荧光强度降低幅度增大,方向相同时陷窝内荧光强度增大。结论哈弗氏管内液体流动方向与重力方向相同时,骨陷窝传质被促进,方向相反时被抑制。而在微重力环境下,哈弗氏管内液体流动方向没有重力作用,骨传质会受到抑制,最终导致骨质疏松发生。

关键词：

Gd对Mg-xGd-0.8Mn镁合金组织和耐蚀性能的影响

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稀有金属 2024年第4期48卷 457-466页

作者：聂中奎古东懂杨宗全高攀陶健全彭建重庆大学材料科学与工程学院机械传动国家重点实验室重庆400044 焦作市高招镁合金有限公司河南焦作454950 西南技术工程研究所重庆400039

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、腐蚀测试等手段研究了稀土元素Gd对Mg-xGd-0.8Mn(x=0,2,4,6;%,质量分数)合金组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Gd对挤压态合金有较强的晶粒... 详细信息

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、腐蚀测试等手段研究了稀土元素Gd对Mg-xGd-0.8Mn(x=0,2,4,6;%,质量分数)合金组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Gd对挤压态合金有较强的晶粒细化效果,同时可以有效弱化合金的基面织构。随着Gd含量的增加,挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金的第二相体积分数不断增加,而第二相平均尺寸则是先减小后增加并趋于恒定。挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金的耐腐蚀性能主要取决于晶粒尺寸和第二相尺寸。Gd添加引起的组织细化,促使合金耐腐蚀性能显著增强。然而,当Gd含量为4%时,合金第二相粗大且分布不均匀,导致了剧烈的局部腐蚀,弱化了合金的耐腐蚀性能。当Gd含量为6%时,合金晶粒尺寸最细小,第二相体积分数明显增加,形成了相对均匀致密的腐蚀产物层而继续改善合金的耐腐蚀性能,其中合金腐蚀失重速率和腐蚀析氢速率分别为(1.79±0.26)mg·cm^(-2)·d^(-1)和(1.39±0.18)ml·cm^(-2)·d^(-1)。基于添加Gd的合金化成本及耐蚀性能提升效果考虑,Mg-2Gd-0.8Mn合金应用前景更好。

关键词：镁合金 Gd 晶粒细化第二相耐蚀性能

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基于神经网络的涡轮分子泵性能预测

真空科学与技术学报 2024年第9期44卷 811-818页

作者：匡永麟王晓冬宁久鑫孙坤蔡永航杜志华东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 安徽理工大学机械工程学院淮南232001

涡轮分子泵作为维持洁净高真空环境的关键设备,广泛应用于半导体制造、空间模拟等诸多领域。然而,准确高效预测涡轮分子泵性能一直是亟待解决的难题,现有方法往往因模型缺乏通用性和计算效率不足而难以令人满意。文章聚焦于开发一种基... 详细信息

涡轮分子泵作为维持洁净高真空环境的关键设备,广泛应用于半导体制造、空间模拟等诸多领域。然而,准确高效预测涡轮分子泵性能一直是亟待解决的难题,现有方法往往因模型缺乏通用性和计算效率不足而难以令人满意。文章聚焦于开发一种基于神经网络模型的涡轮分子泵抽气性能预测方法,旨在攻克上述挑战。提出了一种神经网络模型,该模型能够有效学习和模拟涡轮分子泵的复杂动态行为。模型训练数据涵盖数值模拟结果和实验测试数据,使其具备良好的泛化能力和预测精度。通过数值模拟和实验测试的双重验证,证明了神经网络模型能够准确预测涡轮分子泵抽气性能,并且根据实验测试结果综合分析了影响其抽气能力的诸多因素。结果表明,该模型可作为在分子流态下涡轮分子泵结构设计和性能评估的工具,能助力优化涡轮分子泵设计,进而提升其抽气效率和适用性。

关键词：涡轮分子泵神经网络数值计算性能预测

激光熔化沉积Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金的组织与性能

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材料导报 2024年第6期38卷 211-216页

作者：黄留飞王小英孙耀宁陈亮王龙任聪聪杨晓珊王斗李晋锋核电安全监控技术与装备国家重点实验室广东深圳518172 中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621908 新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830017

本工作通过激光熔化沉积技术制备了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.3,0.5)系高熵合金,并研究了Al的添加对激光熔化沉积CoCrFeNi合金的物相结构、组织形貌及性能的影响规律。研究结果表明:Al_(0)与Al_(0.3)高熵合金的微观结构为单相FCC结构固溶体,... 详细信息

本工作通过激光熔化沉积技术制备了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.3,0.5)系高熵合金,并研究了Al的添加对激光熔化沉积CoCrFeNi合金的物相结构、组织形貌及性能的影响规律。研究结果表明:Al_(0)与Al_(0.3)高熵合金的微观结构为单相FCC结构固溶体,而Al_(0.5)高熵合金的微观结构为在FCC相基底的晶界/枝晶界处析出富集Al、Ni原子的B2相。合金样品的拉伸力学性能表明:Al_(0.5)CoCrFeNi高熵合金的屈服强度达到了原合金的2.66倍(140~372 MPa),抗拉强度达到约716 MPa,延伸率约为40%;电化学极化曲线分析表明,Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金在1 mol/L的H_(2)SO_(4)溶液中均具有显著的稳定钝化区,Al添加引起的致钝电流和维钝电流随着Al含量的增加呈现先减小后增大的趋势。

关键词：激光熔化沉积高熵合金组织结构力学性能电化学性能

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静压气体轴承研究进展及应用

振动工程学报 2024年

作者：冯凯王国庆李文俊安晨辉侯玮杰郝永波李鹏湖南大学机械与运载工程学院天津航天机电设备研究所北京控制工程研究所

静压气体轴承以外部高压气体作为润滑介质，具备亚微米甚至纳米级的运动精度，是超精密运动功能部件的首要支撑形式。经过百余年的发展，研究人员从基础理论到集成应用等多个层面对静压气体轴承都展开了研究，并取得了丰富的研究成果。... 详细信息

静压气体轴承以外部高压气体作为润滑介质，具备亚微米甚至纳米级的运动精度，是超精密运动功能部件的首要支撑形式。经过百余年的发展，研究人员从基础理论到集成应用等多个层面对静压气体轴承都展开了研究，并取得了丰富的研究成果。因此，对其进行系统性的总结与评述显得尤为必要。本文介绍了静压气体轴承的节流方式，并给出相应的理论建模方法。同时，阐述了不同静压气体轴承的润滑机理研究，以及对应的性能优化方法和结果。此外，还总结了静压气体轴承在超精密加工、半导体装备、超精密检测和微低重力模拟等领域的应用。最后，对静压气体轴承的发展趋势进行预测和展望。

关键词：静压气体轴承超精密加工半导体装备超精密检测微低重力模拟

Tufting复合材料预制体成形及数值仿真研究进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4701-4719页

作者：申皓玛日耶姆·阿卜力米提李志辉祁欣黄晋扬州大学机械工程学院北京流体动力科学研究中心

三维复合材料因其优异的抗分层能力，在航空航天等领域具有巨大的应用价值，近年来受到了国内外研究者的广泛关注。然而，传统三维复合材料制造周期长，工艺复杂度高，曲面成形难度大，已成为制约三维复合材料构件应用推广的关键难题之... 详细信息

三维复合材料因其优异的抗分层能力，在航空航天等领域具有巨大的应用价值，近年来受到了国内外研究者的广泛关注。然而，传统三维复合材料制造周期长，工艺复杂度高，曲面成形难度大，已成为制约三维复合材料构件应用推广的关键难题之一。Tufting缝合(亦称“簇绒缝合”)是一种工艺简单的单边缝合技术，其缝合线非互锁的结构特征使Tufting缝合后的三维预制体在曲面上无缺陷成形变为可能。本文首先对Tufting缝合工艺的发展历程和Tufting缝合复合材料的结构特征进行了概述，其次梳理了现有关于Tufting缝合预制体曲面模压成形方面的研究，重点从成形性能分析、成形缺陷定义和数字化表征手段3个方面，指出了目前研究所取得的进步和尚缺少的不足，并对Tufting缝合预制体曲面模压成形的数值模拟方法进行了总结，点明了Tufting缝合预制体成形模型的特殊性，最后展望了Tufting缝合技术在复合材料预制体成形领域未来的发展方向。

关键词： Tufting缝合/簇绒缝合三维预制体复合材料成形数值仿真曲面