探索技术之美,赋能国之重器——访谈中国电子科技集团公司第十四研究所工业设计中心主任胡长明首席专家

从十三五规划开始,我国开始论证实施制造业创新中心建设工程,建设一批国家级工业设计中心。工业设计作为产品设计的重要环节,它的理念是如何演进的?如何将先进工业设计理念融入产品设计?带着这些问题,我们对中国电子科技集团公司第十四研究所工业设计中心(以下简称为十四所工业设计中心)主任胡长明首席专家进行了访谈。

读“掌上”的“千秋史”--雷池月与胡长明关于《毛泽东评点历代王朝》的对谈

雷池月：最近看了你送的《毛泽东评点历代王朝》，引起了我的一些联想。记得1964年，山东大学的一位教授向毛泽东献诗，调寄《水调歌头》，开头两句是：“掌上千秋史，胸中百万兵”——气势很大，流传在外，一度风传是毛泽东的新作，以至毛泽东后来亲自说明真相，并称赞此诗写得很好，

AHP-改进物元法在整体钢平台顶升模架体系安全风险评估中的应用

针对整体钢平台顶升模架体系施工安全性的灰色特征,经实地调研及专家评审,建立了整体钢平台顶升模架体系的安全风险评估模型。首先,考虑人员、设备、环境、管理及技术5个方面,选取19个指标构建安全风险评估指标体系;其次,采用层次分析法计算各指标权重,基于改进物元法确定各指标的风险等级,然后将两者向量相乘,以最大隶属度原则确定整体钢平台顶升模架体系的安全风险等级;最后,将所建立的基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)-改进物元法的安全风险评估模型应用到某超高层工程实例中,并将评估结果与实际施工情况对比分析。研究表明,该评估模型的计算结果合理且准确可靠,可为超高层整体钢平台顶升模架体系的安全管理提供参考。

干湿循环作用下压实黄土裂隙演化特征

为了解干湿循环作用下压实黄土裂隙演化规律,通过自制装置开展考虑不同干密度和干湿循环路径的干湿循环裂隙试验,获取土样表面裂隙发育图像。采用PCAS软件对土样裂隙进行定量化分析,获得裂隙形态特征参数,并结合数字图像相关(DIC)法获得土样应变场。结果表明:①压实黄土裂隙发育随干湿循环次数的增长可划分为裂隙缓慢发展、快速增长和裂隙缓滞发展3个阶段;②裂隙发育程度受干密度、干湿循环路径共同影响,干密度越大,裂隙越难发育,干湿循环幅度越大、下限含水量越低,裂隙发育越充分;③裂隙中心线部位第一主应变随距起裂点距离的增大呈线性减小趋势,裂隙尖端、裂隙临近区块土体所受挤压作用随远离裂隙程度增大而减弱。研究成果可为压实黄土裂隙演化特征分析提供参考。

基于改进DEMATEL-ISM的钢桁梁桥施工风险影响因素研究

为提高钢桁梁桥施工过程中的安全管理,对钢桁梁桥施工中的风险因素进行分析,提出了一种基于改进DEMATEL-ISM的评价方法,首先引入三角模糊数对DEMATEL法中的直接影响矩阵进行改进,从而去模糊化以减少专家评价的主观性,再通过DEMATEL法分析各影响因素的影响度、被影响度、中心度与原因度并加以排序,对得到的主要影响因素进行初步分析,利用ISM法对筛选出的影响因素进行层次划分,得到直接层影响因素、过渡层影响因素与本质影响因素,并针对分析得到的5个本质影响因素提出深入的预防预警措施,可为钢桁梁桥施工方向的安全管理提供针对性措施,为事故预防提供一定的参考依据。

考虑参数随机性的压实黄土蠕变变形不确定性分析

现有蠕变模型的计算值为确定值,未能考虑岩土材料和参数评估过程中的随机性。为反映岩土材料的变形随机特性,基于多次重复的一维固结蠕变试验,本文研究了分级和分别加载条件下压实黄土的蠕变特性,建立了考虑参数随机性的改进Merchant模型,提出了一种蠕变变形的不确定性预测方法,并通过延安高填方工程进行了验证。结果表明,压实黄土具有明显的衰减蠕变特性,引入非线性元件的Merchant模型能更好描述土体的应变时间关系,考虑参数随机性的模型计算值近似服从正态分布;通过不确定性预测方法可以获得蠕变变形值的概率云图,且工程实测蠕变变形值落在预测范围的95%的置信区间内,说明了考虑参数随机性的蠕变变形不确定性预测方法的有效性。

重塑黄土直剪试验误差分析及对边坡可靠性影响评价

为通过室内快剪试验误差来源分析强度参数的随机特性,比较了击实法和压样法对抗剪强度离散性的影响,并在两种制样方式的基础上,进行再现性试验,通过对抗剪强度及正应力修正,采用Grubbs准则检验可疑值,求得了能反映强度参数随机特性的概率分布,并使用K-L级数展开法离散强度参数正态随机场,分析了两种制样方式对边坡可靠性的影响.研究表明:压样法制样比击实法获得数据离散性更小,使用再现性法能够体现强度参数的随机特性;两种制样方法在边坡稳定性分析时安全系数接近,由于击实法统计数据的离散性更大,可靠性分析时比压样法产生更大的失效概率.

陶瓷密封环旋转摩擦噪声特性研究

旋转机械密封采用的陶瓷密封环在航空航天领域应用广泛,但其干摩擦产生的噪声问题一直未得到解决。以陶瓷密封环为研究对象,在旋转摩擦试验台上通过振动加速度传感器和精密拾音器等测得振动与噪声信号,分析了陶瓷密封环的旋转摩擦随机啸叫的特点和产生机理。试验结果表明,振动加速度的倍频响应与高频啸叫关联,转动速度是影响振动和啸叫特征频率的主要因素。根据试验建立密封环的有限元仿真模型,采用瞬态动力学分析方法,得出的各转速特征频率与试验较为吻合;获得摩擦表面的接触压力,发现转动时摩擦接触界面的反复分离-附着现象,这被认为是试验中啸叫的主要机制。另外转速越大,接触压力越大,从而可推断出摩擦力越大,其诱发的啸叫声压级更大,这与试验测得转速和声压级正相关关系吻合。

复杂电子装备装配过程智能检测系统设计

复杂电子装备具有结构组成复杂、总装工序多、精度要求高、机电液高度耦合、在线检测困难等问题,如果出现零部件装配错误将导致返工。为了实现装配过程质量在线检测,设计了基于机器学习的图像检测系统。首先,根据装备尺寸设计了可移动图像采集装置及相机布置方案,能够适用于不同尺寸装备的图像采集需求;然后,针对采集到的图像存在的畸变问题进行校正,并通过图像融合实现分段图像的拼接;最后,采用深度学习算法实现图像的识别,并采用知识图谱实现检测结果还原。还原结果表明,该系统能及时发现装配过程中的缺陷,对漏装、错装的识别准确率达到99.5%以上,满足复杂电子装备装配过程零件装配状态检测的需求。

基于模糊贝叶斯网络的钢管桩围堰安全评价研究

为探明施工过程中影响钢管桩围堰事故发生率的主要因素,降低桥梁基础工程的事故发生率,建立FBN与MIDAS模型,对围堰工程进行事前安全风险研究。首先参照条例规范与4M1E原则将主要因素统筹为人、机、料、法、环五大方面,构建起具有普适性的的风险评估指标体系,其中含有5个一级指标和18个二级指标。其次根据因素间的逻辑关系构建贝叶斯网络模型,基于模糊数理论确定根节点的先验概率,后利用Leaky Noisy-OR Gate模型计算出非根节点的条件概率,通过NETICA软件得到因素耦合效应以及主要影响因素,最后依据实际案例建立MIDAS有限元模型进行定量化分析。结果表明,主要影响因素有水流压力、土体稳定性、支护体系稳定性、焊接质量以及安全防护设备配备程度。

土压平衡盾构施工穿越砂层渣土改良试验研究

针对地铁隧道采用土压平衡盾构施工穿越砂层时表现出的非适应性开展了渣土改良及现场试验研究,通过对比渣土经不同配比膨润土泥浆改良前后的抗剪强度、渗透性及塌落度,得到了合理的膨润土浓度及泥浆掺入比.研究表明:当砂层采用浓度为1∶10膨润土泥浆改良后,渣土的塑性及流动性得到有效提高,抗剪强度及渗透性大幅降低;控制泥浆体积掺入比为1∶5进行掘进施工时,盾构机刀盘内外温度及磨损程度明显降低、排土顺畅且推进速度提高.研究成果对于解决土压平衡盾构穿越砂层时土压难以平衡、排土不正常、刀盘扭矩过大及磨损过快等问题具有参考价值.

软土地层地铁盾构施工风险可拓评估方法研究

为了综合评价软土地层地铁盾构施工风险,结合软土地层土质特点,选取地质复杂情况、地下水状况、最小覆土厚度、最小曲率半径、掘进长度、与临近周边环境距离和施工管理水平7个风险影响因素作为评价指标,采用简单关联函数法计算得到各评价指标的权重,避免了主观因素的干扰,运用可拓学理论建立了风险可拓评估模型,并将该模型应用于宁波轨道交通工程2号线栎社机场站-栎社新村站盾构区间的风险评估,得到该区间盾构施工风险等级为中度风险,评估结果较好地反映了工程的实际情况。

湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析

采用原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对湿陷性黄土高贴坡在天然含水量及饱和状态时的稳定性和变形模式开展离心试验研究。结果表明:湿陷性黄土高贴坡在天然含水量状态下稳定性较好,贴坡体固结变形是高贴坡变形的主导因素,高贴坡工后变形量及变形速率前期较大,后期较小,且贴坡体厚度越大,工后沉降也越大,变形稳定所需的时间也越长,贴坡体厚度与工后沉降量呈现线性关系;当土体饱和时,贴坡体固结及黄土湿陷共同导致高贴坡沉降变形,若沉降变形过大,坡体可能沿水分浸入时形成的软弱带开裂破坏;湿陷性黄土层的强度决定湿陷性黄土高贴坡的稳定性,坡体破坏时滑裂面将通过湿陷性土层,其位置取决于湿陷性黄土层与其相邻土层的强度差异。当强度差异较大以致湿陷性黄土层与相邻土层的接触面形成软弱夹层时,则接触面必为滑裂面的一部分,且强度相对较小的接触面首先破坏,滑裂面上部土层表现出比较典型的平移滑动模式;反之,滑裂面近似圆弧,且与接触面之间存在一定厚度的过渡层。

离石地区湿陷性黄土地基强夯参数的试验研究

针对离石地区超高填方下深厚湿陷性黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前、后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出2 000、3 000、6 000 kN.m能级条件下强夯加固的夯点中心距、最佳击数、停夯标准及有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了强夯有效加固深度的估算方法。试验结果表明,离石地区深厚湿陷性黄土地基强夯处理后加固效果显著,有效加固深度范围内黄土湿陷性基本消除;离石或类似地区湿陷性黄土地基采用2 000 kN.m及其以上能级进行强夯处理后,地基承载力特征值均可达到300 kPa以上,土体变形模量大于25 MPa,强夯有效加固深度可采用修正Menard公式进行估算,修正系数可取0.35～0.37;2 000、3 000、6 000 kN.m能级强夯最佳击数分别为11、10、10击,有效加固深度分别为5、6、9 m,夯点中心距分别为4、4、5 m,且分别可将点夯最后两击的平均夯沉量不大于5、5、10 cm作为停夯标准。试验研究成果可为同类工程的设计与施工提供参考。

扣件式钢管高大模板支架整体稳定试验研究

通过扣件式钢管高大模板支架试验结果和有限元计算对比,表明用取值在一定范围的广义假想水平力来模拟支架的广义初始缺陷是合理的。而且,在计算广义初始缺陷对架体稳定承载力影响时,可采取在各横杆和立杆的连接点处施加广义假想水平力来模拟广义初始缺陷。综合试验结果和有限元计算对比分析,可得出:随着初始缺陷的增加,支模架的稳定承载力不断降低,且下降趋势较明显,因此要严格按相关规范进行施工,控制好支架的初始缺陷,是保证支架稳定的关键。

沉井施工在实际工程中的应用与问题分析

结合某金属板带厂熔铸车间3个外形尺寸相同的沉井施工实例,从沉井制作、下沉、封底3个方面研究了沉井施工过程中的控制措施。同时,对沉井下沉系数进行计算,分析了沉井对周围土的扰动原因。针对沉井施工中常见的突沉现象,下沉纠偏问题提出了相应的解决方法,使工程顺利完成。

富水砂卵石地层土压平衡盾构隧道碴土改良试验研究

文章以成都地铁3号线盾构隧道工程为背景,进行针对性的富水砂卵石地层碴土改良试验。通过室内试验研究,得出改良剂的合理浓度配比以及在不同含水率条件下泡沫改良的优化掺入比范围。在现场试验中,使用盾构主要参数作为间接评价碴土改良效果的指标,分析了在保证土体改良剂质量的前提下,采用泡沫剂+水在稍密卵石和中密卵石为主的富水砂卵石地层中进行碴土改良的可行性。运用三维有限元数值模拟进一步验证了其室内和现场碴土改良试验结果,得出的盾构隧道碴土改良剂优化配比值以及主要掘进参数值,可为类似在建和拟建工程提供参考。

西安富水砂层盾构施工Peck沉降预测公式改进

隧道开挖引起的地表沉降预测主要有公式法、数值法、解析法等,由于Peck公式法的合理、简便,被广泛应用于隧道开挖引起的地表沉降预测中。但由于Peck公式的局限性,在不同地层中预测隧道开挖引起的地表沉降时需要对其进行修正。本文以西安地铁某区间盾构穿越富水砂层为背景,通过现场实测数据、线性回归方法并引入地表最大沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β两个参数对原始Peck公式进行修正,得出α的取值范围为0.106 7~0.354 4、β的取值范围为0.539 0~0.681 9,将修正后的公式和现场数据对比发现拟合效果较好,参数取值合理。相关结论可供盾构在富水砂层中施工作为参考。

通用环管片点位确定条件下千斤顶行程差范围计算及其对盾构机推进过程的控制

为保证已计算出点位的待拼装管片可以顺利安装,基于盾构机与当前环管片和待拼装管片的空间位置关系,建立盾尾间隙改变量的计算模型;通过计算1环管片推进结束后盾构机千斤顶行程差和待拼装管片点位导致的盾尾间隙改变量,结合当前环管片拼装后盾构机的实际轴线与设计轴线的位置关系,给出管片点位确定条件下设定"盾尾间隙允许值"的千斤顶行程差范围计算方法;根据计算结果控制盾构机的推进过程。以宁波城市轨道交通2号线1期工程为例,验证了计算方法的可行性。根据工程实例,进一步给出了点位确定条件下保持盾尾间隙不变这种特殊情况下的行程差计算方法和计算结果;在实际工程中,可参考特殊情况下的计算结果选择合适的千斤顶行程差,控制盾构机的推进过程。

射频微系统冷却技术综述

雷达、电子战等射频电子装备向高集成度和大功率方向发展,有力牵引了射频微系统技术的进步,同时给冷却设计带来三大挑战:高面热流度、热堆叠和高体热流密度。冷却技术成为制约射频微系统应用的关键瓶颈之一。文中综述了国内外当前射频微系统冷却技术的发展现状,传统的远程散热架构因界面多与传热路径远已难以为继,高集成度的近结冷却技术显著提升芯片散热能力;以有源相控阵雷达为例,提出了射频微系统冷却的三代技术路线,指出了射频微系统热设计的主要发展方向。