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仿人表情机器人的下颌机构设计与运动

上海交通大学学报 2024年第8期58卷 1231-1239页

作者：赵威袁绍珂李忆楠费燕琼上海交通大学机器人研究所上海200240

针对目前仿人表情机器人口部运动模式单一的问题,基于人类下颌的解剖学运动机理,设计了一种新颖的多自由度仿生下颌机构.建立了仿生下颌机构的逆向运动学模型,分析了其运动模式,实现了仿生下颌机构在空间中的多自由度运动.对多自由度仿... 详细信息

针对目前仿人表情机器人口部运动模式单一的问题,基于人类下颌的解剖学运动机理,设计了一种新颖的多自由度仿生下颌机构.建立了仿生下颌机构的逆向运动学模型,分析了其运动模式,实现了仿生下颌机构在空间中的多自由度运动.对多自由度仿生下颌机构进行了多刚体仿真,并通过实验验证了其可行性.仿真和实验结果表明,基于逆向运动学模型,该机构可以模拟人类下颌的张合、前推、偏移3种基本运动模式,以及咀嚼、咬唇等口部复杂运动模式,弥补了现有仿人表情机器人口部运动模式受限的问题.

关键词：仿生下颌仿生机器人表情机器人机构设计逆运动学分析

具有疏水性表面的智能调温纺织品的制备及其性能

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化工进展 2024年第6期43卷 3247-3255页

作者：田小蝶何兆禹张鹏上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具... 详细信息

智能调温纺织品能够对外界环境温度变化起到一定的缓冲与调节作用。本文以相变温度为18℃的石蜡为核层,聚偏氟乙烯-六氟丙烯/纳米SiO_(2)为壳层,采用同轴静电纺丝技术制备了一种能有效克服石蜡泄漏的智能调温纺织品。其纤维在微观下具备明显可见的核壳结构,潜热可达70.08J/g,且经过400次加热-冷却循环后潜热未出现明显变化,表现出了良好的稳定性。该智能纺织品具备疏水表面,由于SiO_(2)纳米颗粒在纤维表面形成纳米突起,与无纳米SiO_(2)颗粒的纤维织物相比,水在该纤维织物表面的接触角提升了16.1°。此外,在酸、碱、盐等条件下均能保持较大接触角,分别达到129.4°、133.3°和135.6°,具备较强的环境适应性。红外成像实验表明,与不含相变材料的织物相比,在降温过程中,该智能调温纺织品可将温度保持在10℃以上的时间延长83.3%,而在升温过程中可将温度维持在20℃以下的时间延长204.76%,表现出良好的温度调节能力。研究结果为石蜡相变调温织物的后续研究奠定了基础,并对类似的智能调温织物研究具有一定的参考价值。

关键词：静电纺丝纳米纤维织物纳米颗粒相变材料

基于电磁理论和热力学方法的太赫兹波空-天-地-海衰减模型

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无线电通信技术 2024年第1期50卷 96-105页

作者：杨志荣高惟君韩充上海交通大学太赫兹无线通信实验室上海200240

太赫兹(Terahertz, THz)频段(0.1~10 THz)可以提供数十GHz的连续带宽,以实现6G通信系统中的天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network, SAGIN)。然而,太赫兹波与SAGIN中信道介质的相互作用仍然是一个谜。太赫兹波在太空-大气... 详细信息

太赫兹(Terahertz, THz)频段(0.1~10 THz)可以提供数十GHz的连续带宽,以实现6G通信系统中的天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network, SAGIN)。然而,太赫兹波与SAGIN中信道介质的相互作用仍然是一个谜。太赫兹波在太空-大气-地表-海面(空-天-地-海)信道中所遭受到的吸收和散射效应可被建模为太赫兹光子与介质粒子的碰撞过程,在此基础上结合电磁理论和热力学方法提出了通用的太赫兹波空-天-地-海衰减模型。相比已有模型,该模型考虑了各类粒子(包括凝聚态粒子、单个分子和自由电子)所导致的衰减效应,涵盖了太赫兹波在传播过程中所能遇到的衰减效应。基于该模型对太赫兹波在大气和外层空间的传播损耗进行数值计算,计算结果表明,除自由空间损耗(Free-Space Path Loss, FSPL)外,其他衰减效应在50 km以上的大气都可以忽略不计,而在50 km以下的大气中则需要考虑这些衰减效应。

关键词：太赫兹通信传播损耗信道天地一体化网络

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热处理对Mg-12Y-1Al合金组织及性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 129-136页

作者：聂敬敬潘玥袁杏夏先朝孙京丽李扬欣应韬肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海交通大学上海200240

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合... 详细信息

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合金的铸态组织由α-Mg基体、Mg_(24)Y_(5)相和Al_(2)Y相组成。Mg-12Y-1Al具有优异的高温热稳定性,在520℃×16 h(T4)固溶处理后,晶粒没有长大,产生新的长周期有序堆垛相(LPSO);225℃×30 h(T6)时效处理对组织的影响不大。与室温下的性能相比,T4态合金在200℃下的极限抗拉强度没有降低,而伸长率由室温的1.3%提高至12.5%。此外,Mg-12Y-1Al合金经固溶及时效处理后耐腐蚀性能得到提升,腐蚀电流密度由铸态的2.799×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.551×10^(-5)A/cm^(2)。

关键词： Mg-12Y-1Al合金热处理显微组织力学性能腐蚀行为

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低温贮箱中相变过程高效率瞬态数值模拟方法

工程热物理学报 2024年第1期45卷 194-198页

作者：左忠琪邹震峰蒋文兵黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

闭口低温贮箱在超低热流密度作用下的自增压瞬态过程模拟通常需要耗费巨量的计算资源。使用常规硬件和现有通用CFD商业软件求解此类长周期瞬态模拟往往耗时过长。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台,提出了针对贮箱内气液相变引起的... 详细信息

闭口低温贮箱在超低热流密度作用下的自增压瞬态过程模拟通常需要耗费巨量的计算资源。使用常规硬件和现有通用CFD商业软件求解此类长周期瞬态模拟往往耗时过长。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台,提出了针对贮箱内气液相变引起的自增压瞬态过程的快速计算模型,获得了相较于以往常用商业求解器Fluent十倍以上的计算效率提升。同时,得到了模型系数在液氮贮箱自增压过程的取值规律。结果表明,本模型精度较以往热力学平衡模型显著提升。

关键词：低温贮箱自增压蒸发冷凝数值模型快速模拟

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基于第一性原理的钙钴热化学储热材料设计

工程热物理学报 2024年第9期45卷 2794-2801页

作者：郭思佳田希坤闫君赵长颖上海交通大学工程热物理研究所上海200240

针对CaCO_(3)/CaO储热体系在太阳能光热利用中亟需提升循环稳定性和吸光性的应用现状,提出碳酸钙与钴基金属氧化物协同储热体系。在理论层面,以第一性原理对钙钴复合储热材料光学性质进行详细计算,从电子结构角度揭示光学性能提升机制,... 详细信息

针对CaCO_(3)/CaO储热体系在太阳能光热利用中亟需提升循环稳定性和吸光性的应用现状,提出碳酸钙与钴基金属氧化物协同储热体系。在理论层面,以第一性原理对钙钴复合储热材料光学性质进行详细计算,从电子结构角度揭示光学性能提升机制,实现材料的主动设计。在实验层面,以溶胶凝胶法制备的性能最优材料中检测到的Ca_(3)Co_(2-x)Mn_(x)O_(6)(x=0/0.5/1)复相固溶体是光学性能提升的关键,储热材料吸光比由9.53%提升至79.3%,30次循环转化率由20%提升至53.4%,具有广阔的应用前景。

关键词：热化学储热密度泛函理论光学性能循环稳定性电子结构

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利用量子对应态原理预测正仲氢输运性质

工程热物理学报 2024年第3期45卷 622-627页

作者：孟垂举秦旭进黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海市200240

基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异,建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型,明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系,并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。... 详细信息

基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异,建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型,明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系,并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。通过对计算结果的检验分析,发现量子对应态原理方法可以较准确地预测温度20100 K及压力0.0110 MPa范围内正氢、仲氢的黏度及导热系数。压力对模型的预测精度影响显著,当环境压力小于1 MPa时,对应态原理预测误差基本控制在6%以内。进一步修正模型中的物性常数修正有望提高对应态原理预测精度。

关键词：正氢仲氢黏度导热系数量子对应态原理

基于离合器滑摩扭矩估计的并联式气电混合动力船舶模式切换控制

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中国机械工程 2024年第8期35卷 1489-1497页

作者：彭程陈俐傅圣来上海交通大学动力装置与自动化研究所上海200240

在并联式气电混合动力船舶由纯电到混动的模式切换过程中,需要通过离合器的滑摩作用来完成动力的耦合,然而离合器滑摩扭矩具有很大的不确定性,导致其名义值偏离实际值,使得基于名义值的模式切换控制失效,造成传动轴系冲击。针对上述问题... 详细信息

在并联式气电混合动力船舶由纯电到混动的模式切换过程中,需要通过离合器的滑摩作用来完成动力的耦合,然而离合器滑摩扭矩具有很大的不确定性,导致其名义值偏离实际值,使得基于名义值的模式切换控制失效,造成传动轴系冲击。针对上述问题,提出了一种基于离合器滑摩扭矩估计的模式切换控制方法。采用扰动观测器与未知输入观测器结合的方式实现了离合器滑摩扭矩的估计,并基于估计值设计了驱动电机以及天然气发动机扭矩控制律。仿真与台架试验结果表明,所提的离合器滑摩扭矩估计方法有较好的估计效果,基于估计值的模式切换控制策略能够有效减小轴系冲击。

关键词：气电混合动力船舶模式切换扭矩估计离合器

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舱段主动隔振系统作动器配置优化

振动与冲击 2024年第1期43卷 91-98页

作者：巫頔谢溪凌张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作... 详细信息

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作动器启用状态为自变量,最后采用教与学优化(teaching and learning-based optimization,TLBO)算法寻找最优配置。仿真计算结果表明,对于不同的激励,多通道主动隔振系统的最优配置不同,即存在对应给定激励下抑制壳体振动与声辐射的最优配置。

关键词：主动振动控制教与学算法(TLBO) 配置优化