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密封限氧法制备秸秆生物炭参数的优化研究

太阳能学报 2024年第3期45卷 169-177页

作者：朱凤君张春燕乔印虎何春霞辛楠王宁安徽科技学院机械工程学院凤阳233100 安徽云龙粮机有限公司阜阳236500 南京农业大学工学院南京210032

以小麦秸秆、水稻秸秆和油菜秸秆为原料,利用正交试验思路设计密封限氧处理下制备秸秆生物炭的方案,测定并分析其理化特性、官能团结构及形貌特征。结果表明:炭化温度是影响生物炭制备的优先考虑因素,秸秆生物炭的炭产率随热解温度的升... 详细信息

以小麦秸秆、水稻秸秆和油菜秸秆为原料,利用正交试验思路设计密封限氧处理下制备秸秆生物炭的方案,测定并分析其理化特性、官能团结构及形貌特征。结果表明:炭化温度是影响生物炭制备的优先考虑因素,秸秆生物炭的炭产率随热解温度的升高而减小,其pH值和灰分则相应增大;相较于小麦秸杆和油菜秸杆生物炭,水稻秸秆的炭产率、pH值和灰分含量最高。温度为550℃,保温时间在60 min时,秸秆生物炭的官能团吸收振动峰趋于平缓,表面出现蜂窝状孔隙结构,表明其孔隙丰富,结构稳定。

关键词：秸秆生物炭理化特性热解温度炭化时间

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聚合物挤出成型过程狭缝组合流道出口流动平衡系数解析解

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机械工程学报 2024年第12期60卷 259-267页

作者：张广冬黄翔盐城工学院机械工程学院盐城224051 南京航空航天大学机电学院南京210016

对于薄壁类塑料异型材挤出制品,其挤出模具成型段流道为狭缝组合流道。在挤出成型过程中,模具出口处的流动平衡状态直接影响着挤出制品的成型质量。狭缝组合流道出口处流动平衡系数通常依赖于数值模拟求解,技术门槛高,求解难度大,应用... 详细信息

对于薄壁类塑料异型材挤出制品,其挤出模具成型段流道为狭缝组合流道。在挤出成型过程中,模具出口处的流动平衡状态直接影响着挤出制品的成型质量。狭缝组合流道出口处流动平衡系数通常依赖于数值模拟求解,技术门槛高,求解难度大,应用范围受限。针对上述问题,提出狭缝组合流道出口流动平衡系数的解析模型。首先,对流动平衡系数理论公式进行完全平方公式展开,得到流动平衡系数的速度相关项和无关项。然后,假定幂律流体在狭缝流道中充分发展流动,通过理论推导,得到狭缝流道出口处流动平衡系数的解析式。接着,基于狭缝组合流道的区域划分,根据不同狭缝流道子区域的速度比公式,建立狭缝组合流道出口流动平衡系数的理论模型。最后,针对典型的狭缝组合流道,采用数值模拟方法对流动平衡系数的解析值进行验证。结果表明,在各个子区域的宽高比大于10时,流动平衡系数的解析解和数值解的误差小于5%,满足实际应用需要。

关键词：挤出模具流动平衡狭缝组合流道解析解数值解

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混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性评估

振动与冲击 2024年第1期43卷 46-53页

作者：马世鑫谢兴博李向东钟明寿纪杨子燚南京理工大学机械工程学院南京210094 陆军工程大学野战工程学院南京210007

为研究混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性,采用试验与数值模拟相结合的方法对混凝土墩体在杆式射流(jetting projectile charge,JPC)和爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)两种聚能侵彻体作用下的易损性进行了评估。... 详细信息

为研究混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性,采用试验与数值模拟相结合的方法对混凝土墩体在杆式射流(jetting projectile charge,JPC)和爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)两种聚能侵彻体作用下的易损性进行了评估。结果表明:当聚能侵彻体打击混凝土墩体顶面或侧面时,会形成近似圆形或带缺口的近似椭圆形的毁伤区域,打击位置越靠近毁伤区域中心,墩体毁伤越严重;聚能侵彻体垂直打击墩体顶面或沿水平方向打击墩体侧面时,毁伤区域的中心分别与墩体顶面中心和侧面的几何中心重合;斜上方打击墩体侧面时,JPC和EFP对应的毁伤区域中心分别下移约27.8 cm和28.2 cm;斜下方打击墩体侧面时毁伤区域中心分别上移约26.5 cm和28.7 cm;沿水平方向打击墩体侧面时,更易使墩体出现重度毁伤;相同打击条件下,JPC对混凝土墩体的毁伤效果优于同口径装药的EFP。

关键词：聚能侵彻体混凝土墩体易损性

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六自由度工业机器人运动可靠性分析

机械强度 2024年第4期46卷 924-931页

作者：李子依丁力马瑞段晋军江苏理工学院机械工程学院常州213001 南京航空航天大学机电学院南京210016

为评估六自由度工业机器人末端执行器在任务空间中作业的可靠性与精确性,提出了一种基于包络法的机器人运动可靠性分析策略。首先,通过运动学获得机器人系统的误差函数及可靠性模型。其次,采用包络法求解可靠性模型获得末端执行器的失... 详细信息

为评估六自由度工业机器人末端执行器在任务空间中作业的可靠性与精确性,提出了一种基于包络法的机器人运动可靠性分析策略。首先,通过运动学获得机器人系统的误差函数及可靠性模型。其次,采用包络法求解可靠性模型获得末端执行器的失效概率,并通过泰勒公式对误差函数进行线性化处理,同时,在计算过程中排除协方差矩阵中的冗余点,使其符合正定条件,提高包络线的准确性。最后,对所提方法进行了仿真分析,结果表明,包络法相对于蒙特卡洛法的误差为0.5%~19.8%,验证了该方法的有效性。

关键词：工业机器人运动可靠性包络法正态分布

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下肢康复外骨骼机器人设计与性能分析

工程设计学报 2024年第2期31卷 210-220页

作者：常佳辰韩亚丽孙翰史传棋赵天南京工程学院机械工程学院江苏南京211167

为了更好地辅助偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于盘式电机驱动的下肢康复外骨骼机器人,并通过助力效果可视化研究与性能分析来验证其不同康复训练模式的有效性。首先,对下肢康复外骨骼机器人的结构进行了详细设计,并利用OpenSim软件... 详细信息

为了更好地辅助偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于盘式电机驱动的下肢康复外骨骼机器人,并通过助力效果可视化研究与性能分析来验证其不同康复训练模式的有效性。首先,对下肢康复外骨骼机器人的结构进行了详细设计,并利用OpenSim软件进行了人机耦合的生物力学分析。然后,开展了基于位置跟踪控制的被动康复训练实验以及抗阻康复训练实验并采集表面肌电信号,验证了所设计下肢康复外骨骼机器人在不同模式下辅助患者康复训练的有效性。结果表明,穿戴下肢康复外骨骼机器人能使人体膝关节的力矩减小50%左右;在被动康复训练实验中,跟随误差为-4°~8°,且人体下肢目标肌群的肌肉激活度呈明显的周期性变化;在抗阻康复训练实验中,人体下肢目标肌群的肌肉激活度随负重的增加而提高。所设计的下肢康复外骨骼机器人具有良好的灵敏性和跟随性,其被动及抗阻康复训练模式均有助于偏瘫患者下肢的康复,具有广阔的应用前景。

关键词：下肢康复外骨骼机器人康复训练生物力学分析位置跟踪控制肌肉激活度

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激波冲击下液滴的雾化特性研究

计算力学学报 2024年第4期41卷 781-789页

作者：赵家兴岳亚军刘凇含刘志鹏南京理工大学机械工程学院南京210094

液滴与激波之间的相互作用存在于旋转爆轰发动机、推进技术和云雾爆轰等应用中.本文目的是探究液滴与激波相互作用时其行为和演变特征,建立可靠的数值计算模型并分析液滴的变形和雾化机理.利用激波管生成不同马赫数的激波冲击液滴并采... 详细信息

液滴与激波之间的相互作用存在于旋转爆轰发动机、推进技术和云雾爆轰等应用中.本文目的是探究液滴与激波相互作用时其行为和演变特征,建立可靠的数值计算模型并分析液滴的变形和雾化机理.利用激波管生成不同马赫数的激波冲击液滴并采用高速摄影相机拍摄液滴的演变特征.基于VOF模型和自适应网格技术建立了数值计算模型,将数值计算的结果与实验结果对比验证了数值计算模型的正确性.实验结果表明,在激波作用下,液滴先后经历了变形阶段和雾化阶段.马赫数的增加会显著加快液滴变形和雾化的过程.数值计算结果表明,激波后的诱导气流在液滴表面存在边界层分离现象.边界层分离导致了液滴表面压力分布不均,致使液滴变形和压缩.液滴剥离则是液滴侧面的气流和背风面的驻涡流动对液滴表面的剪切作用共同造成的.

关键词：液滴激波雾化 VOF模型

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曲线链式回转弹仓动力学模型不确定参数辨识

兵工学报 2024年第5期45卷 1460-1471页

作者：文浩侯保林林瑜斌金鑫南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了准确模拟曲线链式回转弹仓输送弹药过程中的非线性动力学特性,根据系统的拓扑结构和控制原理建立包含不确定参数的动力学模型。利用优化设计思想,基于系统测试数据建立不确定参数辨识模型。提出一种函数型时间序列相似度作为辨识准... 详细信息

为了准确模拟曲线链式回转弹仓输送弹药过程中的非线性动力学特性,根据系统的拓扑结构和控制原理建立包含不确定参数的动力学模型。利用优化设计思想,基于系统测试数据建立不确定参数辨识模型。提出一种函数型时间序列相似度作为辨识准则,采用基于径向基函数的高维模型表示和径向基函数分别构建从机械系统和控制系统不确定参数到辨识准则的代理模型。将麻雀搜索算法嵌入岛屿模型进行多种群结构化,形成岛屿麻雀搜索算法,进行寻优求解。以工况1测试数据为基准,对机械系统和控制系统的不确定参数进行辨识。研究结果表明,辨识后的动力学模型对两种工况的输出结果与测试数据相似度较高,验证了建模的准确性和辨识的有效性,为动作可靠性分析和故障诊断研究提供了可靠的样本数据来源。

关键词：曲线链式回转弹仓参数辨识函数型时间序列相似度岛屿麻雀搜索算法高维代理模型

激光功率对激光粉末床熔融成形Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷熔池形态、微观组织和力学性能影响的研究

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中国激光 2024年第10期51卷 231-243页

作者：熊志伟张凯刘婷婷廖文和南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

熔融生长的Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷具有优异的高温性能。采用激光粉末床熔融(LPBF)直接制备Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷,研究了不同激光功率下的单道形貌特征及块体表面质量、物相组成、微观组织结构的演变规律和力学性能。结果表... 详细信息

熔融生长的Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷具有优异的高温性能。采用激光粉末床熔融(LPBF)直接制备Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷,研究了不同激光功率下的单道形貌特征及块体表面质量、物相组成、微观组织结构的演变规律和力学性能。结果表明,激光功率的提升将增加熔池的长度和单沉积道的宽度。Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷的表面粗糙度(Ra)和气孔率均随着激光功率的增加先降低后升高。在没有添加Y2O_(3)等稳定剂的条件下,Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷的物相主要包括α-Al_(2)O_(3)、m-ZrO_(2)和亚稳相t-ZrO_(2)。随着激光功率的增加,m-ZrO_(2)逐渐减少,这是由于LPBF的快速冷却过程抑制了马氏体相变。样件的晶粒尺寸随着激光功率的增加呈增大趋势,晶界密度减小,因此测量的显微硬度和断裂韧性呈现下降的趋势。当激光功率为60 W时,得到硬度为Hv=17.19 GPa和断裂韧性为KIC=6.67 MPa·m1/2的最优力学性能样品。

关键词：激光技术激光粉末床熔融 Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)共晶陶瓷熔池晶粒尺寸断裂韧性

霍普金森杆实验方法中材料弹性阶段杨氏模量及其曲线准确性分析

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爆炸与冲击 2024年第9期44卷 128-141页

作者：周玄王伯通武一丁陆文成马铭辉余毅磊高光发南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验中试件的应力不均匀对应力-应变曲线的弹性阶段有显著影响,而弹性阶段是研究混凝土等低声速材料或高应变率加载条件下某些金属材料的关键。针对一维杆系统,利用一维弹性增量波理论... 详细信息

霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验中试件的应力不均匀对应力-应变曲线的弹性阶段有显著影响,而弹性阶段是研究混凝土等低声速材料或高应变率加载条件下某些金属材料的关键。针对一维杆系统,利用一维弹性增量波理论,推导了线性入射波作用时应力应变和杨氏模量的解析式,研究了试件两端应力差和速度差对试件弹性阶段曲线及杨氏模量准确性的影响;进一步给出了任意形状入射波作用下试件弹性阶段曲线和切线杨氏模量的求解方法,分析了入射波斜率和形状特征对试件应力均匀性及曲线的影响。结果表明:试件弹性阶段曲线及杨氏模量的准确性与试件两端应力差的变化趋势有关,但并不完全依赖试件两端应力差,与入射波斜率、形状特征以及试件屈服强度等因素耦合相关;线性加载波斜率增大,切线模量和割线模量与实际值的差异均增大,在斜率较大时,割线模量的准确性要高于切线模量;入射波形状以正弦波为参考,曲线的初始斜率低时,切线模量的准确性高于割线模量,曲线的初始斜率高时则相反。

关键词： SHPB 杨氏模量应力均匀性应力波