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磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削力模型与验证

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机械工程学报 2024年第9期60卷 323-337页

作者：崔歆李长河张彦彬杨敏周宗明刘波王春锦青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 汉能(青岛)润滑科技有限公司青岛266200 四川明日宇航工业有限责任公司什邡618400 香港理工大学超精密加工技术国家重点实验室中国香港999077

磨削是获得航空航天难加工材料高表面质量和加工精度不可或缺的方法,尤其是以大切削弧长为特点的高效率磨削在航空航天领域获得广泛的应用。但是,润滑剂在大切削弧长工件/磨粒界面牵引动力不足,导致浸润性能和冷却润滑缺失、工件表面完... 详细信息

磨削是获得航空航天难加工材料高表面质量和加工精度不可或缺的方法,尤其是以大切削弧长为特点的高效率磨削在航空航天领域获得广泛的应用。但是,润滑剂在大切削弧长工件/磨粒界面牵引动力不足,导致浸润性能和冷却润滑缺失、工件表面完整性恶化。基于此,提出磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削新工艺,但磁场作用下的磁性纳米润滑剂微界面浸润动力学尚不明确,磁场力赋能作用下的磨削力模型尚未建立。首先,揭示磨削区磁力牵引润滑剂输运动力学规律,建立磁场作用下的润滑剂浸润速度与流量模型。其次,提出基于截角六面体磨粒几何模型的砂轮建模方法,揭示单颗磨粒力学行为并建立切削力数学模型。最后,进行磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削钛合金磨削力模型的实验验证。结果表明,磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削新工艺能显著提升润滑剂浸润速度和流量,相比无磁场,磁场强度为5×10^(5) A/m时法向和切向磨削力分别降低31.8%和74.3%;磨削力预测值与试验值吻合度较好,切向和法向磨削力最小平均偏差分别为9.2%和5.7%。研究为磁力牵引纳米润滑剂微量润滑磨削提供理论依据,为难加工材料的大弧长磨削的高表面完整性要求提供技术支持。

关键词：磨削磁性纳米润滑剂磁力牵引动力学行为力学模型

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土构件压扭性能研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 136-147页

作者：邓然周绪红王宇航冀卫东文浩重庆大学土木工程学院重庆400045 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077 金风科创风电设备有限公司北京100176

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来,在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,主要试验参数包括锥角、空心率和... 详细信息

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来,在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,主要试验参数包括锥角、空心率和轴压比。在试验的基础上,建立TLHR-CFDST压扭构件的有限元模型,进一步分析其工作机理和参数影响。结果表明:在压扭荷载作用下,TLHR-CFDST构件在上部截面发生破坏;当锥角增大时,构件的抗扭刚度和受扭承载力下降,而空心率对受扭承载力影响较小;当轴压比不超过0.4时,构件表现出良好的延性,但当轴压比大于0.4后,构件的扭矩-扭转角曲线出现下降段,受扭承载力有较大程度的降低;在钢管的约束下,混凝土受扭开裂后可以继续承担荷载;构件在不同参数下的压扭承载力相关曲线基本一致。基于承载力相关方程,建立了适用于TLHR-CFDST构件的压扭承载力计算方法,该方法预测的承载力与试验及数值计算结果吻合较好。

关键词：中空夹层钢管混凝土构件锥角大空心率复合荷载作用静力试验有限元分析压扭性能

基于深度强化学习的RIS辅助通感融合网络:挑战与机遇

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3467-3473页

作者：陈真杜晓宇唐杰 WONG Kat-Kit 香港城市大学电子工程系中国香港999077 华南理工大学电子与信息学院广州510000 伦敦大学学院电子与电气工程系伦敦(英国)W128LP

随着深度强化学习(DRL)技术的广泛应用,基于DRL的可重构智能表面(RIS)辅助的通信感知一体化(ISAC)展现出巨大的潜力。然而,由于数据卸载和模型训练的高成本,基于现有ISAC框架实现网络智能仍面临着巨大的挑战。为了克服该问题,该文深入... 详细信息

随着深度强化学习(DRL)技术的广泛应用,基于DRL的可重构智能表面(RIS)辅助的通信感知一体化(ISAC)展现出巨大的潜力。然而,由于数据卸载和模型训练的高成本,基于现有ISAC框架实现网络智能仍面临着巨大的挑战。为了克服该问题,该文深入分析了DRL技术在ISAC领域的应用,探讨了RIS辅助的ISAC建模及其解决方案,该技术能够解决覆盖区域受限、算法复杂度高以及高频传输等问题。为了推动这些技术的实施,该文进一步讨论了RIS辅助ISAC网络中DRL技术的未来发展趋势,包括潜在的应用和需要解决的问题。

关键词：深度强化学习可重构智能表面通信感知一体化

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结构刚塑性动力解的弹性补偿

爆炸与冲击 2024年第1期44卷 1-10页

作者：余同希胡庆洁朱凌香港科技大学机械与航空航天工程系中国香港九龙武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

近年来,我国学者以膜力因子法和饱和分析方法相结合为理论工具,对梁、板等结构件在脉冲载荷作用下的塑性大变形行为作了全面深入的研究,为脉冲加载下结构的最终挠度提供了优于历史上各种刚塑性近似解的最佳刚塑性预测公式。然而,由于实... 详细信息

近年来,我国学者以膜力因子法和饱和分析方法相结合为理论工具,对梁、板等结构件在脉冲载荷作用下的塑性大变形行为作了全面深入的研究,为脉冲加载下结构的最终挠度提供了优于历史上各种刚塑性近似解的最佳刚塑性预测公式。然而,由于实际工程应用中金属结构弹塑性动力响应的复杂性和数值模拟的局限性,与考虑材料弹性效应的结果相比,刚塑性解对脉冲加载下结构所预测的最终挠度的误差有多大,是一个亟待解决的关键问题。对这个问题的首阶段研究成果厘清了材料弹性对脉冲加载下结构塑性动态大变形的影响,定量评估了由最佳刚塑性理论解与弹塑性数值模拟得到的最终挠度预测结果之间的差异。在此基础上,提出了补偿弹性效应的策略和方法,即:在已有的最佳刚塑性解预测的挠度基础上添加一个补偿项,将补偿项表达为脉冲载荷强度的效应与结构自身刚度的效应分离的变量函数,并尽量减少待定系数/指数的数量,以求表达式的简洁;根据这些原则在金属结构的主要工程应用领域内选定结构刚度和外载参数的变化范围,对固支梁和固支方板的案例实施拟合与补偿,最后得到了对梁和板增添补偿项后的简单而实用的最终挠度预测公式,其相对误差在3%的范围之内,很适合工程设计应用。文末列表给出了符号与公式的一览,并对梁和方板的结果作了综合和比较。

关键词：结构塑性动力响应脉冲载荷固支梁和固支方板弹性效应补偿最终挠度的最佳预测

基于学习的无人驾驶车辆模型预测路径跟踪控制研究

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汽车工程 2024年第7期46卷 1197-1207页

作者：韩陌何洪文石曼刘伟曹剑飞吴京达北京理工大学高端汽车集成与控制全国重点实验室北京100081 上海友道智途科技有限公司上海200438 北京空间飞行器总体设计部北京100094 香港理工大学中国香港999077

针对无人驾驶车辆路径跟踪控制问题中预测模型准确性与计算成本平衡制约问题,本文提出了一种基于学习的模型预测(learning-based model predictive control, LB-MPC)路径跟踪控制策略。建立了车辆2自由度单轨动力学模型,深入分析了其与I... 详细信息

针对无人驾驶车辆路径跟踪控制问题中预测模型准确性与计算成本平衡制约问题,本文提出了一种基于学习的模型预测(learning-based model predictive control, LB-MPC)路径跟踪控制策略。建立了车辆2自由度单轨动力学模型,深入分析了其与IPG TruckMaker模型单步响应误差随车速、踏板开度及前轮转向角的变化规律,设计了误差数据集构建和滚动更新方法,基于高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)建立了误差拟合模型,对标称单轨模型进行实时误差补偿修正。将误差修正模型作为预测模型,设计了路径跟踪代价函数,构建了二次规划优化问题,提出了一种基于学习的模型预测路径跟踪控制架构。基于IPG TruckMaker&Simulink联合仿真平台与实车平台,验证了所提GPR模型误差修正与LB-MPC路径跟踪控制策略的实时性与有效性。结果表明,相较于传统模型预测(model predictive control, MPC)路径跟踪控制策略,所提LB-MPC策略路径跟踪平均误差降低了23.64%。

关键词：路径跟踪车辆模型误差分析高斯过程回归模型预测控制

碳材料纳米结构的调控及吸附水中有毒污染物研究进展

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材料工程 2024年第10期52卷 57-69页

作者：李秋爽李芬杨莹于彩莲燕红郑梦龙陈慧宇哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

纳米碳材料因具有比表面积大、孔结构复杂、表面官能团丰富等结构特点,在水中污染物治理上应用广泛。本文总结了纳米碳材料的碳源和制备方法,分析了碳材料纳米结构调控的原理和影响因素,综述了纳米碳吸附水中有毒污染物的研究成果,并提... 详细信息

纳米碳材料因具有比表面积大、孔结构复杂、表面官能团丰富等结构特点,在水中污染物治理上应用广泛。本文总结了纳米碳材料的碳源和制备方法,分析了碳材料纳米结构调控的原理和影响因素,综述了纳米碳吸附水中有毒污染物的研究成果,并提出了未来纳米碳材料工业化应用需要突破的瓶颈问题。水热法、热解法和化学气相沉积是目前常用的纳米碳制备方法,糖类、石油化工产品以及生物质等传统碳源通过制备温度、活化剂等参数的调控均可获得纳米结构碳。开发的碳纳米管、碳纳米球和纳米孔碳等可与污染物更好的接触,因此对酚类、苯类、染料类、抗生素以及重金属离子等有毒污染物有明显的吸附优势。为了实现纳米碳吸附材料的广泛应用,未来还需要在纳米碳绿色高效制备工艺的研发、碳结构形成演变规律的探索、纳米碳宏观使用方案的设计以及纳米碳基复合材料开发等方面开展进一步的研究工作。

关键词：纳米结构碳材料吸附有机污染物重金属离子

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含钛高炉渣制备复合吸附剂及其铬吸附性能

化工进展 2024年第3期43卷 1552-1564页

作者：董晓涵田月苏毅昆明理工大学化学工程学院云南昆明650000

Cr(Ⅵ)是一种有害污染物,既污染水环境,也会对人体造成伤害。本文以工业固废含钛高炉渣为原料,通过酸浸得到浸出渣基体,经壳聚糖改性,制备一种新型GLZ-jcz/CS复合吸附剂,用来去除废水中的Cr(Ⅵ)。研究了吸附温度、废水pH、吸附剂量、Cr(... 详细信息

Cr(Ⅵ)是一种有害污染物,既污染水环境,也会对人体造成伤害。本文以工业固废含钛高炉渣为原料,通过酸浸得到浸出渣基体,经壳聚糖改性,制备一种新型GLZ-jcz/CS复合吸附剂,用来去除废水中的Cr(Ⅵ)。研究了吸附温度、废水pH、吸附剂量、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。以Cr(Ⅵ)吸附率为评价指标,确定最优实验条件,并研究了GLZ-jcz/CS复合吸附剂的再生性能。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱仪、X射线光电子能谱仪、BET比表面积测试仪对GLZ-jcz/CS复合吸附剂进行表征,结合吸附动力学模型和吸附等温线模型分析,确定吸附机理。实验结果表明:当吸附温度为70℃、废水pH=4、吸附剂用量为0.13g、Cr(Ⅵ)初始浓度为50mg/L、吸附时间为2h时,吸附率达到99.8%,吸附容量可以达到67mg/g,GLZ-jcz/CS复合吸附剂经过6次洗脱,吸附率仍可达到96%以上,吸附模型符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。

关键词：复合吸附剂 Cr(Ⅵ)吸附率动力学模型等温线模型含钛高炉渣壳聚糖改性

磁场作用下水基磁流体对TC4与Si3N4摩擦学性能影响的实验研究

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机械工程学报 2024年第7期60卷 174-183页

作者：王优强徐莹莫君何彦赵涛倪陈兵青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室青岛266520

钛合金(TC4)是一种航空航天中广泛应用的材料,其具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性,但其摩擦学性能限制了其进一步的应用。近年来水基磁流体作为一种智能环保型润滑剂在解决极端工况条件下的润滑问题发挥着巨大优势。利用摩擦磨损... 详细信息

钛合金(TC4)是一种航空航天中广泛应用的材料,其具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性,但其摩擦学性能限制了其进一步的应用。近年来水基磁流体作为一种智能环保型润滑剂在解决极端工况条件下的润滑问题发挥着巨大优势。利用摩擦磨损实验机研究了磁场作用下水基磁流体对钛合金摩擦学性能的影响。首先实验研究了水基磁流体的磁学性能。采用超声清洗机对原磁流体进行稀释,获得质量分数分别为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、10%、20%、36%稳定的水基磁流体。利用振动样品磁强计(VSM)、场发射透射电镜(TEM)和静态接触角测量仪分别测试了磁性颗粒的大小和形貌,研究了不同质量分数的水基磁流体的润湿性,探讨了水基磁流体的磁学性能。实验结果表明:Fe3O4颗粒呈球形,平均粒径为14 nm,具有良好的顺磁性。水基磁流体的润湿性随质量分数的增大而增大。其次,研究了水基磁流体的摩擦学性能。以TC4钛合金与Si3N4陶瓷球为试件,利用UMT-3往复摩擦磨损试验机测定了不同磁场强度下不同质量分数水基磁流体润滑时钛合金表面的摩擦因数,并用高精度粗糙度仪对磨损量进行测量。结果表明,通过与基液实验结果进行对比发现,不同质量分数的水基磁流体都表现出一定的减摩效果,其中质量分数为1.2%的磁流体减摩效果最好,摩擦因数降低了16.99%。但在施加外磁场时,不同质量分数的水基磁流体的磨损量都会比基液水润滑时有所增加。但是,随着颗粒质量分数和磁场强度的增大,磨损量逐渐减少。最后,通过实验数据对不同磁场作用下不同质量分数水基磁流体的摩擦学性能的作用机理进行分析,为水基磁流体将来在润滑领域的应用提供了实验依据。

关键词：纳米添加剂水基磁流体磁场强度摩擦学减摩润滑性能

基于生产-能源协同的钢铁企业能源系统双层鲁棒优化

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1763-1777页

作者：韩中洋王志远赵珺王伟大连理工大学控制科学与工程学院大连116024 大连理工大学工业装备智能控制与优化教育部重点实验室大连116024

钢铁产品生产与煤气、蒸汽、电力等能源密切相关,因而上述多能流协作及其与生产过程的协同是钢铁企业实现节能降耗的关键.现有文献通常基于能源产消量的预测实现动态闭环优化,然而因生产频繁波动造成的预测不确定性也为后续运行优化工... 详细信息

钢铁产品生产与煤气、蒸汽、电力等能源密切相关,因而上述多能流协作及其与生产过程的协同是钢铁企业实现节能降耗的关键.现有文献通常基于能源产消量的预测实现动态闭环优化,然而因生产频繁波动造成的预测不确定性也为后续运行优化工作带来挑战.本文提出一种基于生产-能源协同的钢铁企业能源系统双层优化方法.该方法首先考虑分时电价建立上层热轧生产计划排产优化模型;进而以运行成本最低为目标、联合热电联产(combined heat and power,CHP)机组等能源耦合设备可行空间等约束,建立下层能源系统运行优化模型;为应对能源产消预测结果的不确定性,本文提出一种改进的弱鲁棒优化方法进行求解,从而最终获得经济最优的能源系统运行方案.本文基于中国某钢铁企业能源系统真实数据进行实验分析,通过分别与不考虑生产协同关系、忽视预测不确定性及不计入CHP机组可行空间等其他求解方法的对比,说明了协同优化对能源系统运行带来的经济性提升和自身鲁棒性优势.

关键词：钢铁企业能源系统协同优化鲁棒优化