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多光谱硫化锌光学窗口离子束抛光工艺研究及参数优化

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光学精密工程 2024年第14期32卷 2247-2255页

作者：蔡根朱蓓蓓秦琳张楚鹏陈肖现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北工业大学湖北武汉430068 上海航天控制技术研究所上海201109

多光谱硫化锌因其在近、中、远红外等多个光谱波段具有较高的光学透率,广泛应用于红外光学制导导引头、光电探测雷达、机载光电吊舱。为了获得超高面形精度的多光谱硫化锌光学元件,并提高离子束抛光效率,采用正交实验方法对硫化锌进行... 详细信息

多光谱硫化锌因其在近、中、远红外等多个光谱波段具有较高的光学透率,广泛应用于红外光学制导导引头、光电探测雷达、机载光电吊舱。为了获得超高面形精度的多光谱硫化锌光学元件,并提高离子束抛光效率,采用正交实验方法对硫化锌进行离子束单点刻蚀实验,获取各工艺参数下的去除函数特征量及体积去除率。通过对正交实验数据进行直观法分析和极差法分析,以体积去除率最大为目标进行工艺参数优化,获得的优化工艺参数组合为:离子束流电压1100 V、射频功率110 W、加速电压200 V、氩气流量7 sccm、加工距离30 mm。通过调控工艺参数获得不同的离子束束斑直径对口径为80mm硫化锌进行组合抛光,加工后的硫化锌面形精度PV值由467 nm下降到了71.506 nm、RMS值由112 nm下降到10.758 nm。以上实验结果表明,采用大、小束径离子束组合能够有效提升多光谱硫化锌光学元件的加工效率和面型精度。

关键词：硫化锌离子束抛光去除函数工艺优化极差分析

残余应力对GH3230层板焊缝热疲劳寿命影响规律研究

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中国机械工程 2024年第6期35卷 1097-1102页

作者：董志波李承昆王程程韩放张植航滕俊飞吕彦龙哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 中国航空制造技术研究院北京100024

为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层... 详细信息

为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层板服役过程的温度及等效应力变化规律,并将多个模型之间不同残余应力下服役状态进行对比分析,最后利用Morrow修正的Coffin-Manson方程对焊缝后续服役寿命进行评估。研究结果表明,焊接残余应力的存在大幅降低了层板结构焊缝区域热疲劳寿命,通过残余应力调控技术可有效改善焊缝区域服役过程中的应力幅或平均应力,使其分别下降70%与25%,焊接残余应力调控对提高层板结构热疲劳寿命具有重要意义。

关键词：层板结构残余应力热应力疲劳寿命

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高轨卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制

系统工程与电子技术 2024年

作者：何益康林书宇杨森王振华何闻浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室上海航天控制技术研究所哈尔滨工业大学航天学院

为了延长高轨卫星的角动量卸载周期，提出一种用于高轨卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制方法。首先，构建出太阳电池阵转角控制作用模型，并将用于卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制转化为约束优化问题。然后，又从工程实用的角度... 详细信息

为了延长高轨卫星的角动量卸载周期，提出一种用于高轨卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制方法。首先，构建出太阳电池阵转角控制作用模型，并将用于卫星角动量管理的太阳电池阵转角控制转化为约束优化问题。然后，又从工程实用的角度出发，根据常用的两翼太阳电池阵对称布局的特点，简化了用于角动量管理的太阳电池阵转角控制问题，提出简单实用的太阳电池阵转角控制律。最后，通过数值仿真和某遥感卫星的在轨环境干扰数据对本文所提出的方法进行验证，结果表明所提方法可以显著降低卫星角动量的积累，延长角动量卸载周期。

关键词：高轨卫星太阳电池阵角动量管理控制律约束优化

电化学耦合反渗透膜系统中铵氧化行为对氨氮去除效率提升的机制探讨

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环境工程学报 2024年

作者：袁珂鑫谢雨洁罗蓓阳吴清莲鲍现马军哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室

为提高反渗透膜系统对生活污水中氨氮的去除率，设计了一种新颖的电化学耦合反渗透膜系统。与传统反渗透系统相比，该系统通过创新性地将进料隔网和渗透载体进行导电化处理，并分别连接外部电源的负极和正极，施加电压以增强反渗透膜系... 详细信息

为提高反渗透膜系统对生活污水中氨氮的去除率，设计了一种新颖的电化学耦合反渗透膜系统。与传统反渗透系统相比，该系统通过创新性地将进料隔网和渗透载体进行导电化处理，并分别连接外部电源的负极和正极，施加电压以增强反渗透膜系统对氨氮的去除能力。结果表明，在4 V外加电压下，反渗透膜系统对氨氮的去除率从未施加电压下的94.51%提升到99.91%。这种增强的氨氮去除率不仅得益于反向电场力对铵根离子的拖曳作用，还得益于高电压条件下的铵氧化作用。通过循环伏安曲线、系列电解实验、电子自旋共振以及自由基猝灭实验，证明了该电化学耦合膜系统中的渗透载体RuO2-IrO2阳极在高电压条件下铵氧化反应的发生，其机制为氯介导的间接铵氧化反应，反应路径为断点氯化。同时，在氯介导的间接铵氧化反应过程中，证实了其活性物种为活性氯而非氯自由基。以上研究结果揭示了铵氧化行为对电化学耦合膜系统中氨氮去除升高的关键作用及其作用机制，为未来的污水资源化处理技术提供了新的理论基础。此外，该系统设计简单，易扩展，维护成本低，具有显著的实际应用潜力。

关键词：电化学耦合反渗透膜系统氨氮去除率 RuO -IrO 渗透载体阳极铵氧化作用污水资源化处理

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真空气体静压轴承研究进展

机械工程学报 2024年

作者：吴剑威王继尧郑健赵鹏越高席丰温众普哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所超精密仪器技术及智能化工业和信息部重点实验室北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

随着气体静压润滑技术的不断发展及兼容真空工作环境的迫切需求，基于密封设计的真空气体静压轴承已成为近年来的研究热点之一。因其具有高动态、低摩擦、高精度和无污染等优势，在精密加工、检测等领域有着良好的应用前景。从真空气体... 详细信息

随着气体静压润滑技术的不断发展及兼容真空工作环境的迫切需求，基于密封设计的真空气体静压轴承已成为近年来的研究热点之一。因其具有高动态、低摩擦、高精度和无污染等优势，在精密加工、检测等领域有着良好的应用前景。从真空气体润滑方式、结构优化及实验研究等三方面入手，详述了真空气体静压轴承的国内外研究现状。对比了真空气体静压轴承相较于传统气体轴承的优缺点，同时归纳了真空气体静压轴承的常规密封方法及高效抽排方式。在此基础上分析了真空气体静压轴承在设计中存在的支承特性、结构设计、加工工艺等关键技术问题，并对真空气体轴承未来发展趋势进行了初步展望，为真空气体静压轴承的设计提供相应依据。

关键词：真空气体静压轴承轴承密封静态特性结构优化实验研究

大气对生物气溶胶激光雷达性能影响的仿真分析

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中国激光 2024年第6期51卷 195-205页

作者：苏博家董吉辉杨荣陈春利陈涌李晓锋罗晓翩周鼎富西南技术物理研究所四川成都610041 激光雷达与器件技术四川省国防科技重点实验室四川成都610041 中国兵器工业集团有限公司激光器件技术重点实验室四川成都610041 北京理工大学光电学院北京100081

生物气溶胶极易在大气中传播并引发大范围疾病感染,利用生物荧光特异性的激光诱导荧光(LIF)雷达技术是实现生物气溶胶防区外侦测的有力手段。LIF激光雷达是一种宽光谱系统,受大气能见度和背景辐射的影响与窄光谱系统(如米散射激光雷达)... 详细信息

生物气溶胶极易在大气中传播并引发大范围疾病感染,利用生物荧光特异性的激光诱导荧光(LIF)雷达技术是实现生物气溶胶防区外侦测的有力手段。LIF激光雷达是一种宽光谱系统,受大气能见度和背景辐射的影响与窄光谱系统(如米散射激光雷达)有明显差异。为了评估LIF激光雷达在不同大气条件下的探测性能,利用Modtran5对几种典型的大气能见度和背景辐射(或工作时段)的水平路径上的宽光谱背景辐射与大气传输透过率进行了仿真,进而对不同大气条件下LIF激光雷达的探测性能进行了定量分析。仿真结果表明:在相同的大气能见度条件下,夜间的可探测距离要比白天高出2~4倍,且能见度越好,探测性能差异越大;在相同的工作时段,大气能见度良好时的可探测距离要比大气能见度较差时的高出2~5倍,且夜间探测性能差异比白天大;气溶胶生物性识别的可探测距离要比生物成分识别的可探测距离高出1~2倍,且受大气条件的影响明显。

关键词：遥感生物气溶胶荧光激光雷达背景辐射大气能见度

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激光巨量转移复合型运动平台用洛伦兹磁轴承

机械工程学报 2024年第1期60卷 198-209页

作者：刘强高晴利王伟韩邦成牛萍娟王子羲北京石油化工学院精密电磁装备与先进测量技术研究所北京102617 天津工业大学膜国家重点实验室天津300387 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

针对现有Mini/Micro LED巨量转移运动定位平台不具有轴向微高度调整能力的问题,提出了一种基于轴向平动单自由度洛伦兹磁轴承的复合构型运动定位平台(Motion positioning platform,MPP)。为提高平台轴向悬浮控制带宽与控制精度,设计了“... 详细信息

针对现有Mini/Micro LED巨量转移运动定位平台不具有轴向微高度调整能力的问题,提出了一种基于轴向平动单自由度洛伦兹磁轴承的复合构型运动定位平台(Motion positioning platform,MPP)。为提高平台轴向悬浮控制带宽与控制精度,设计了“L”型永磁体和倾斜磁化永磁体叠加的多通道磁轴承拓扑构型,利用等效表面电流法建立了气隙区域磁通密度数学模型,得到了影响磁通密度大小和均匀性的结构参数,借助灵敏度分析筛选设计参数并进行优化设计。优化后轴承气隙磁密强度为478.20 mT,气隙磁密轴向波动率为10.6%,分别比原始方案的323.07 mT和10.8%提升48.02%和1.8%。根据优化结果研制了一台基于洛伦兹磁轴承的复合支撑运动平台,并应用于巨量转移设备,进行磁密测量验证和芯片转移效果测试。结果表明,优化方案轴承气隙平均磁密强度为476.75m T,气隙磁密轴向波动率为11.1%,与设计结果相符。转移中使用轴向轴承主动承接芯片,可消除因芯片未完全剥落产生的转移坏点,对提升巨量转移效率和良率有重要意义。

关键词：巨量转移 Mini/Micro LED 运动定位平台洛伦兹磁轴承优化设计

基于激光毛化的不锈钢与GFRP单面单点电阻焊接工艺及性能研究

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中国激光 2024年第16期 9-19页

作者：檀财旺王世嘉苏健晖韩晓辉陈波宋晓国哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院山东特种焊接技术重点实验室哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室中车青岛四方机车车辆股份有限公司

不锈钢与玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）的异质材料复合结构在汽车轻量化领域有着广阔的应用前景。采用激光毛化技术在不锈钢表面制备网格微织构，开展了微织构的引入对不锈钢与GFRP单面单点电阻连接界面的强化机理研究。研究结果... 详细信息

不锈钢与玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）的异质材料复合结构在汽车轻量化领域有着广阔的应用前景。采用激光毛化技术在不锈钢表面制备网格微织构，开展了微织构的引入对不锈钢与GFRP单面单点电阻连接界面的强化机理研究。研究结果表明：表面微织构的引入显著改善了不锈钢表面的润湿性，熔化的GFRP在不锈钢表面由不润湿性转变为润湿性；随着微织构间距的增大，接触角先减小后增大，当微织构间距为0.2 mm时，接触角达到最小值62.4°，此时表面微织构的引入对界面机械嵌合的促进效果最佳；此外，微织构的引入促进了界面化学扩散，使得接头拉剪力达到最大值3548 N，界面失效形式由界面断裂转变为界面断裂与内聚断裂混合的失效形式。

关键词：激光技术纳秒激光微织构单面单点电阻焊润湿性机械嵌合

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浅海质点振速场强度的深度分布特性

上海交通大学学报 2024年第7期58卷 995-1005页

作者：张海刚谢金怀刘佳琪龚李佳李智哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 上海船舶电子设备研究所上海201108

质点振速场强度的深度分布特性对水声探测与估计具有重要影响.基于简正波非相干模态和变换到角度积分的近似条件,推导出质点振速的非相干简正波的角度积分形式,避免了本征值和本征函数的复杂计算,并揭示了质点振速强度在声源深度及对称... 详细信息

质点振速场强度的深度分布特性对水声探测与估计具有重要影响.基于简正波非相干模态和变换到角度积分的近似条件,推导出质点振速的非相干简正波的角度积分形式,避免了本征值和本征函数的复杂计算,并揭示了质点振速强度在声源深度及对称深度具有显著变化特性的物理机理.数值结果表明:非相干质点振速的角度积分解析式可实现快速计算,并可较好地表征出质点振速强度的深度分布特性;同时,由于简正波模态幅度函数的叠加效应,垂直质点振速与水平质点振速的深度分布存在显著差异性;随后,以质点振速强度差为研究对象,分析了水平距离、声源频率、声速剖面及海水深度等参数对质点振速场强度的深度分布特性的影响.相关结论可为基于矢量场的被动目标深度估计提供理论依据.

关键词：质点振速深度分布声源深度简正波模态叠加