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绳索驱动航天员下肢训练机器人柔顺性控制策略

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：王砚麟安宗文黄华王克义李竞航王燕卓兰州理工大学机电工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院

为满足不同航天员的不同训练任务对人机交互柔顺性的个性化需求，本文设计了模块化绳索驱动航天员下肢训练机器人，建立了机器人的系统运动学和动力学模型，并设计了一种具有系统安全评价与监督的模糊滑模变导纳柔顺协调控制策略以实现... 详细信息

为满足不同航天员的不同训练任务对人机交互柔顺性的个性化需求，本文设计了模块化绳索驱动航天员下肢训练机器人，建立了机器人的系统运动学和动力学模型，并设计了一种具有系统安全评价与监督的模糊滑模变导纳柔顺协调控制策略以实现辅助训练对象开展运动训练。利用UG/ADAMS/MATLAB软件建立了机器人系统的联合虚拟仿真实验平台，对控制策略进行了验证，仿真实验结果表明设计的控制策略可以满足不同训练任务的柔顺性和训练强度的个性化需求。将其控制策略应用到绳索驱动航天员下肢训练机器人系统中，可以实现由被动训练模式向具有不同训练强度的主动训练模式自动切换，保证训练过程中的安全性和舒适性。

关键词：机器人绳索驱动航天员训练人机共融柔顺性控制滑模控制导纳控制控制策略

介电层表面微结构3D打印构筑与摩擦纳米发电机性能研究

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机械工程学报 2025年

作者：杨磊鹏王以磊王开政潘柏松肖渊西安工程大学机电工程学院西北机电工程研究所浙江工业大学台州研究院

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对... 详细信息

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对摩擦纳米发电机输出性能的影响规律。结果表明：构筑正四棱锥、半球体和正方体表面微结构可有效提升摩擦纳米发电机输出性能，且正方体表面微结构对于摩擦纳米发电机输出性能的影响更为显著，峰值电压最大增长38.7%，短路转移电荷量最大增长36.9%，峰值电流最大增长为42.9%；特征尺寸越大，微结构分布数量越多，摩擦纳米发电机输出性能越强；所述方法具有工艺简单、高柔性等优势，所建的仿真模型与实验结果具有较好的一致性，可为摩擦纳米发电机介电层表面微结构优化设计制造提供理论依据。

关键词：摩擦纳米发电机 3D打印表面微结构构筑输出性能

真空辅助挥发-便携式气相色谱-质谱现场快速测定锂电池微漏

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质谱学报 2025年

作者：陆欣鑫张硕徐恺仇俊炜朱惠君陈雨琳李晓旭苏州大学机电工程学院

开发了真空辅助挥发装置，基于吸附/热脱附-气相色谱-质谱联用技术（ATD-GC-MS），建立了一种针对锂电池电解液微量泄漏的现场快速检测方法。在采样体积300 mL、色谱进样分流比50:1、热脱附温度180 ℃的实验条件下，电解液中的3种挥发... 详细信息

开发了真空辅助挥发装置，基于吸附/热脱附-气相色谱-质谱联用技术（ATD-GC-MS），建立了一种针对锂电池电解液微量泄漏的现场快速检测方法。在采样体积300 mL、色谱进样分流比50:1、热脱附温度180 ℃的实验条件下，电解液中的3种挥发性有机物的检出限和定量限分别为 1.57～2.27 μg/m3和4.99～7.23 μg/m3，且分别在7.85～5 270 μg/m3和5 078～89 167 μg/m3浓度范围内呈现良好的线性关系，拟合优度系数(R2)大于0.997，加标回收率在84.21%～103.21%之间。当真空辅助挥发装置的压力设置为－27 kPa时，单次检测时间小于8 min。为进一步验证方法的实用性，设计了电解液微漏模拟装置，利用该装置对18 650和21 700圆柱形锂电池进行了微漏检测实验，结果表明，该检测方法可快速、准确检测锂电池的微量泄漏。本方法操作简单、快速高效、测量精度高，适用于锂电池微量泄漏的现场快速检测。

关键词：真空辅助挥发装置吸附/热脱附气相色谱-质谱锂电池挥发性有机物

一种基于Flory-Huggins理论的等温吸附模型——用于分析小麦粉的水分吸附

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食品工业科技 2025年第1期46卷 114-120页

作者：李望铭马荣琨贾庆超徐娜孔欣欣魏笑笑郑州科技学院食品科学与工程学院河南郑州450064 郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450002

本文基于Flory-Huggins方程提出一种水分等温吸附模型,该模型采用Langmuir模型表示结合水的吸附,其余水分在干物质-结合水体系中的吸附遵循Flory-Huggins方程,并采用橡胶弹性理论的幻影模型计算弹性作用对水分化学势的贡献。采用动态水... 详细信息

本文基于Flory-Huggins方程提出一种水分等温吸附模型,该模型采用Langmuir模型表示结合水的吸附,其余水分在干物质-结合水体系中的吸附遵循Flory-Huggins方程,并采用橡胶弹性理论的幻影模型计算弹性作用对水分化学势的贡献。采用动态水分吸附分析仪测定了小麦粉在20、30、40℃时的吸湿及解吸平衡水分,对所提出的模型进行分析验证。结果表明,采用本文提出的等温吸附模型能够很好描述小麦粉的水分等温吸附特性,预测的Flory-Huggins相互作用参数χ在0.86~1.52之间,大分子交联浓度在3000~6400 mol/m3之间,说明所提出的模型是合理的。基于该模型的分析显示,温度对平衡水分含量的影响主要归结为对Langmuir水含量的影响,在中低水分活度时混合效应是决定化学势的主要因素,而在高水分活度时弹性效应的贡献不容忽略。

关键词：水分吸附 Flory-Huggins 理论 Langmuir 吸附橡胶弹性化学势小麦粉

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冷滚打花键表层参数模型建立

兵器材料科学与工程 2025年

作者：于翔王晓强黄山学院机电工程学院河南科技大学机电工程学院

为了研究冷滚打花键表层参数分布情况，优化冷滚打花键表层性能，以20钢的冷滚打花键为样本，进行显微硬度与XRD试验，绘制了齿廓不同部位的硬度与残余应力分布曲线，分析了冷滚打花键表层硬度、残余应力、位错密度的关系，并建立了3者... 详细信息

为了研究冷滚打花键表层参数分布情况，优化冷滚打花键表层性能，以20钢的冷滚打花键为样本，进行显微硬度与XRD试验，绘制了齿廓不同部位的硬度与残余应力分布曲线，分析了冷滚打花键表层硬度、残余应力、位错密度的关系，并建立了3者的理论模型。结果表明：花键表层的硬度、残余应力、位错密度从齿根到齿顶呈降低趋势；在相同的加工参数下，硬度随残余应力或位错密度的增加而增长，且增长趋势逐渐降低；所建立的表层参数模型实现了硬度、残余应力与位错密度之间的相互预测，为控制冷滚打花键工艺的表面质量、提高花键的使用性能提供了理论基础。

关键词：冷滚打花键硬度残余应力位错密度理论模型

半导体量子点分子-腔光机械耦合系统中光学双稳及多稳态的形成及调控

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原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 115-122页

作者：曾莹任波徐名琪杨红佘彦超吉首大学物理与机电工程学院吉首416000 铜仁学院物理与电子工程系铜仁554300

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示,外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下,系统的光学双稳态阈... 详细信息

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示,外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下,系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而增大.随着磁场强度和隧穿耦合强度的进一步增加,系统的双稳态将演变为多稳态.有趣的是,在强隧穿和强磁场作用下,系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而减小.这种对耦合腔光机械系统中光学双稳态的灵活调控将在可控光开关方面具有潜在的广泛应用前景.

关键词：双稳态多稳态点间隧穿耦合光力耦合

路基横向不均匀沉降变形对车-轨动力响应的影响规律研究

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振动工程学报 2025年

作者：李国芳李宏洲马理超吴少培李得洋高全福张向钰兰州交通大学机电工程学院

为探究路基横向不均匀沉降下无砟轨道结构变形对车辆?轨道动力响应的影响规律，以CRTSⅠ型无砟轨道为研究对象，基于有限元?多体系统动力学（FE-MBD）建模方法，建立考虑轨道结构层间脱空效应的车辆?轨道?路基耦合模型，研究路基横向不... 详细信息

为探究路基横向不均匀沉降下无砟轨道结构变形对车辆?轨道动力响应的影响规律，以CRTSⅠ型无砟轨道为研究对象，基于有限元?多体系统动力学（FE-MBD）建模方法，建立考虑轨道结构层间脱空效应的车辆?轨道?路基耦合模型，研究路基横向不均匀沉降对车辆动力学特性和轨道服役性能的影响规律。结果表明：路基不均匀差异沉降造成的钢轨高低、横向不平顺幅值较小，难以被及时检测并维护；路基发生横向不均匀沉降时，钢轨高低、横向不平顺及轨道结构?路基局部脱空现象会随横向不均匀系数的增大而增大，从而对车辆动力学特性产生不利影响；轮轨动力学指标对轨道结构层间脱空效应敏感，随脱空区域和脱空量的增大呈增大趋势，尤其在出现大于1.5 mm的“真离缝”时，轮轨动力学性能会显著恶化；路基横向不均匀沉降会诱导轮轨病害，低轨沉降起始、结束区段是轮轨病害高发区域，应予以重视。

关键词：高速铁路无砟轨道不均匀沉降轮轨冲击动力响应

底部导流板结构对高速列车气动减阻特性影响研究

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北京交通大学学报 2025年

作者：武振锋周洋安乐刘万露兰州交通大学机电工程学院

为降低高速列车运行时的气动阻力，进而实现节能降耗的目的，本文提出了3种不同结构的列车底部导流板设计方案。采用基于SST ■模型的IDDES方法，对安装不同结构导流板的高速列车气动减阻效果进行了对比研究，并分析了导流板对列车底部... 详细信息

为降低高速列车运行时的气动阻力，进而实现节能降耗的目的，本文提出了3种不同结构的列车底部导流板设计方案。采用基于SST ■模型的IDDES方法，对安装不同结构导流板的高速列车气动减阻效果进行了对比研究，并分析了导流板对列车底部转向架区域流场和尾涡的影响。研究结果表明：安装导流板后，虽然列车车体总阻力增大，但转向架自身气动阻力已大幅降低。因导流板的引流作用，列车底部空气流速变缓，转向架突出部件受气流冲击程度减弱。转向架区域的正压面积大幅减小，前后压力差变小是转向架自身气动阻力降低的主要原因。当列车以350 km/h速度运行时，与原型车相比，模型Ⅰ、模型Ⅱ和模型Ⅲ的整车减阻率分别为8.1%，9.8%和12.1%。此外，受导流板的影响，3种列车模型尾部三维涡旋结构均出现明显变化，尾车鼻尖附近的湍动能强度也呈现出依次降低的趋势，说明尾涡对列车的拖拽效果减弱，进而降低了高速列车的气动阻力。论文研究内容可为高速列车局部气动外形优化提供参考依据。

关键词：高速列车底部导流板气动阻力流场结构数值模拟

联合优化CGLS正则化在载荷识别与响应重构中的应用

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计算力学学报 2025年

作者：卢志鹏彭珍瑞兰州交通大学机电工程学院

针对结构载荷识别中存在的离散不适定性问题，提出一种用右端项和特定子空间的基向量相结合的联合优化共轭梯度最小二乘(Conjugate Gradient Least Squares， CGLS)正则化方法。该方法在载荷识别过程中无须对传递矩阵求逆，并用正则化... 详细信息

针对结构载荷识别中存在的离散不适定性问题，提出一种用右端项和特定子空间的基向量相结合的联合优化共轭梯度最小二乘(Conjugate Gradient Least Squares， CGLS)正则化方法。该方法在载荷识别过程中无须对传递矩阵求逆，并用正则化进行预处理有效降低了传递矩阵的病态性。首先，基于状态空间模型构建出结构的传递矩阵，建立结构载荷识别与响应重构方程；其次，对载荷识别方程用Tikhonov正则化进行预处理，并采用联合优化CGLS方法改善载荷识别过程中的不适定性，降低传递函数矩阵的病态性，得到方程的正则化解，并进行结构响应重构；最后，对受电弓弓头结构和简支梁模型进行数值分析，并采用简支梁模型试验验证。结果表明，所提方法能够较准确识别结构载荷，并有效重构结构动态响应。

关键词：联合优化CGLS正则化不适定性载荷识别响应重构