基于Voronoi微观晶粒结构确定Fe-Si合金中硅的晶界扩散系数

铁基体中渗硅是生成高硅钢材料的主要方法,但现有的硅扩散过程分析往往只考虑整体的扩散效果,忽略了微观晶粒间与晶粒内的扩散差异。为了研究晶界对于扩散的影响,本文基于Voronoi图建立三维微观模型模拟了晶粒间与晶粒内的硅扩散行为。通过化学气相沉积实验、扫描电镜以及能谱元素分析测量计算得到材料微观结构参数和晶粒内的体扩散系数D_g。通过实验得到晶界宽度、晶粒尺寸等材料微观结构,在此基础上用有限元计算获得微观体积元中晶界的扩散系数D_gb。实验与模拟结果均表明硅在铁晶粒与晶界内的扩散存在明显差异,晶界扩散速率为3.3×10^-3 mm²/s,大致是体扩散速率的10³~10⁴倍,通过晶界扩散入基体的硅通量达到总通量的近三分之一,因此增大晶界体积分数对提高CVD渗硅效率和渗硅量有着重要作用。     

考虑滚珠尺寸误差时滚珠螺旋副的受力和寿命分析

以外循环式滚珠螺旋副为研究对象,通过力学分析建立了一种考虑滚珠尺寸误差、计算每个滚珠受力及滚珠螺旋副寿命的计算模型。结合一个具体的算例,研究了只存在一个滚珠误差、所有滚珠存在随机性误差两种情况下尺寸误差对滚珠受力情况及疲劳寿命的影响,绘制了滚珠最大接触应力曲线,计算了滚珠螺旋副的疲劳寿命。研究结果表明：提高滚珠加工精度,滚珠螺旋副的寿命也随之增加。     

考虑微观形貌时平面型推力滑动轴承润滑性能数值研究

选择平面型推力滑动轴承为研究对象,通过对粗糙表面的数值模拟,基于雷诺方程,构建了考虑微观形貌时的平面型推力滑动轴承润滑性能的计算模型。运用Matlab软件编程,针对一个具体的算例,采用数值计算研究了轴承工作时推力环旋转一周过程中最大油膜压力、承载能力、最小油膜厚度等参数的变化规律,发现其润滑性能与表面形貌有关;研究了转速、表面粗糙度等因素对推力滑动轴承润滑性能的影响规律,绘制了在保持全油膜润滑状态下速度和承载能力、摩擦力矩之间的关系曲线,并对这些曲线进行了分析。     

乙氧基化反应喷嘴雾化和反应性能

外循环喷雾式反应器是目前国际最先进的乙氧基化反应器之一,其中乙氧基化反应喷嘴是核心设备,且对生产效率和产品质量起到决定性影响。建立了喷嘴的雾化性能试验台,它由喷雾系统、激光测量系统、高速摄像系统和流量分布测试系统4部分组成。对喷嘴的流量系数、流量分布、索特尔平均粒径、粒径分布和反应性能进行了试验研究,分别得到了它们随压降的变化关系;计算得到了粒径分布的概率密度函数,并与5种经验分布进行对比,发现Log-hyperbolic分布适用于乙氧基化反应喷嘴;分析讨论了喷嘴的周向不均匀度,以及径向流量分布可归纳为单峰、双峰和三峰3种形态。在上海某石化公司的乙氧基化反应器中测试喷嘴的反应性能,结果表明：索特尔平均粒径影响环氧乙烷的加成数和反应速率;粒径分布的宽度影响产品相对分子质量的分布宽度。     

基于肌音信号短时傅里叶变换的桡侧腕屈肌疲劳程度研究

肌肉疲劳是由运动引起的肌肉最大随意收缩力减小的现象,其研究可应用于生理医学的职业病预防或体育工程的运动员训练等方面。本文采用短时傅里叶变换对肌音信号进行处理,提取频域特征平均功率频率（Mean Power Frequency,MPF）和中值频率（Median Frequency,MDF）,研究其与肌肉疲劳程度之间的关系。9名健康的男性志愿者参与了本次试验,采用等值于60%最大随意收缩力（MVC）的力产生恒力肌肉疲劳,同步记录每一位受试者桡侧腕屈肌的肌音信号,对提取的频域参数进行分析。将持续30 s的肌肉疲劳过程分为6个时间阶段（每个阶段为5 s）,并对每个时间阶段内的MPF和MDF计算均值。结果表明,随着肌肉疲劳程度加深,肌音信号的MPF和MDF在每个时间阶段内的均值均呈现近似线性下降的趋势。在30 s肌肉疲劳过程中,从第1阶段（1~5 s）到第6阶段（26~30 s）,MPF均值下降了15.8%,MDF均值下降了26.1%。基于短时傅里叶变换提取的MPF和MDF指标能良好地反映疲劳敏感性和稳定性,在评定肌肉静态疲劳方面是较好的参考指标。本文采用的方法和得到的结果为后期更深入地使用肌音信号对肌肉疲劳程度进行量化研究提供了依据。     

中空纤维膜反应器结合芬顿试剂脱除燃煤烟气中的Hg0

将中空纤维膜反应器和芬顿试剂结合脱除烟气中的Hg⁰。研究了不同参数以及SO₂、NO和O₂等杂质气体对Hg⁰脱除的影响。结果表明：随着H₂O₂浓度、Fe²⁺浓度、溶液初始pH和温度的增加,Hg⁰脱除率先增加后降低,其最佳工作条件是H₂O₂浓度为6 mmol/L,Fe²⁺浓度为9 mmol/L,溶液初始pH为2.5,温度为20℃;增大液气比和通过减小气相流量增大停留时间均对Hg⁰脱除有增强作用,当液气比超过0.11时,Hg⁰的脱除率不再增加;当气相流量为0.6 L/min时,Hg⁰脱除率超过85%;SO₂、NO对Hg⁰的脱除有抑制作用,O₂对Hg⁰的脱除几乎没有影响;还测定出温度20℃下中空纤维膜反应器的比相界面积a=270.29 m^-1和传质动力学参数k_L=8.13×10^-4 m/s,k_G=0.786×10^-6 mol/（m²·s·Pa）。     

直线电机滑台摩擦特性和摩擦模型

为了提高直线电机在高速、高加速工况下的运动精度,需要对直线电机滑台的摩擦特性进行研究。本文通过直线电机实验台研究了加速度和速度对摩擦力的影响。实验结果表明：加速度越大,预滑动阶段结尾处的临界摩擦力也越大;加速度越大,混合润滑区摩擦滞后现象越显著,使得Stribeck曲线出现后移;在高速运动下,黏滞摩擦力并不随速度呈线性变化,黏滞摩擦因子会随着速度增加而逐渐减小。针对这些摩擦特性,提出了考虑加速度影响的Stribeck二元摩擦模型。结合实验数据辨识出了模型参数并通过对比其他工况下的实验数据和模型预测值,验证了Stribeck二元模型的有效性。     

多刚体大惯量非线性系统试验与在环仿真

为研究多刚体多自由度质量矩系统的动态特性,建立了大惯量非线性硬件在环仿真系统的数学模型和实物样机,研究了变参数PID改进算法。该试验系统用于多自由度质量矩平衡系统的动态响应分析、控制算法研究和复杂系统的解耦控制。试验结果表明：在±10°的干扰下该系统能够保持动态平衡,具有仿真效果符合实际工况、算法可行和有效的特点。     

小功率变频器SVPWM低速扭矩提升算法

为改善小功率变频器的低速扭矩特性,针对空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）控制方法,提出了改进的低速扭矩电压提升算法。该方法能有效提升低速扭矩10％,改善转速稳定性。已进行的系统总调表明：与传统的SPWM控制算法相比较,改进算法能有效改善磁场饱和与电机的发热情况,可靠实现电机转速调节,具有较高的性价比。     

基于变半径球的数据压缩

逆向工程中的点云数据压缩正受到越来越多的关注。它是模型重构和配准的基础。点云数据压缩后,可以改善重构以及配准的速度。在保持原始点云形状的基础上,提出了一种数据压缩算法。首先计算每一点处的法向量并且通过相邻点法向量间的关系去除坏点,然后计算每一点的曲度,最后通过移动球检测控制点并且简化点云。实验表明该算法在保持点云几何形状的同时,能够有效地降低点云数量。