变速条件下流体动压效应稳健性分析

以油膜作为中间介质,对于高速旋转机械传动系统的可靠性、稳定性的提升有显著优势。而高速轴承-转子系统在加工制造和运行过程中,不可避免地存在影响系统承载性能的不确定性因素,影响油膜形状,导致承载性能发生变化,实际工作性能偏离设计目标。以高速动压油膜为研究对象,为掌握几何参数和转速对油膜承载性能波动的影响,进行稳健优化和分析,提取油膜性能稳健优化结果的特征区域。针对传动系统的不同需求,采用计算流体力学方法求解不同转速下的动压滑动轴承油膜压力场,进而求解其主要性能指标:承载力和摩擦功耗。建立研究目标的Kriging近似模型,并在样本点临近区域选择稳健目标计算的子空间,计算目标均值和方差。利用非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解不同目标组合的Pareto最优解集。结合自组织映射图(SOM)方法进行相关性分析,提取设计目标与几何参数、转速之间的相关性特征,分析最优特征区域中偏心率对目标稳健性的影响,最终确定稳健性好的特征区域,并选择个别结果进行仿真计算验证。结果表明:所提出的最优性分析方法能够清晰展现出稳健最优性区域在设计空间中的分布情况,便于降低几何参数和转速的波动对油膜性能的影响;所提方法能提升优化设计结果的可实现性,有效促进理论设计与工程实际的衔接。

某中型皮卡发动机冷却风扇布局优化

冷却风扇作为汽车发动机冷却模块的关键部件,其空间位置直接影响机舱内的流场结构,决定了通过散热器的空气流量,进而影响发动机的散热性能。为了确定既定冷却风扇在某新车型机舱内的最佳布局,以散热器流量及流量波动为目标,以风扇的空间坐标位置为变量,面向流场结构进行了布局优化。首先,通过试验设计方法生成初始设计样本点并进行几何参数化建模;然后,针对实际工况需求,选择关键车速条件,进行发动机舱内流场的CFD仿真,基于仿真结果建立Kriging代理模型;最后,以散热器进口流量和流速标准差为目标进行多目标优化,通过遗传算法获取Pareto最优解集,基于高维参变量可视化技术进行了结果分析,为机舱内零部件的布局决策提供了有价值的参考。研究结果显示了冷却风扇沿车行进方向的位置改变与散热器流量的显著相关性,为新车型冷却风扇的布置方案提供全局最优性的理论支撑。

点接触弹流摩擦副动特性研究

弹流油膜具有显著的弹簧、阻尼特性,对高副机械零件和系统的动特性具有重要影响。研究弹流摩擦副的动特性,揭示弹流摩擦副动力学特性的变化规律,对改进和提升整个机械系统的动力学设计具有重要意义。基于弹流润滑理论和机械振动学,建立点接触弹流摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,采用数值方法求解弹流摩擦副在简谐激励下的振动响应;通过简谐激励下弹流摩擦副的阻尼环识别出弹流摩擦副的刚度和阻尼,用参数控制的方法研究载荷、速度、材料参数及椭圆度等对弹流摩擦副刚度和阻尼的影响。结果表明:在研究的速度和载荷范围内,摩擦副的刚度和阻尼随载荷和椭圆度的增大而增大,随速度和材料参数的增大而减小,其中载荷对点接触EHL摩擦副的刚度和阻尼的影响最为显著,相比阻尼,摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度要大得多。在数值算例的基础上,给出弹流摩擦副的刚度和阻尼关于载荷、速度和材料参数的拟合公式。数值比较结果表明,给出的拟合公式具有满意的精度,可快速计算弹流状态下点接触摩擦副的刚度和阻尼。

线接触弹流润滑摩擦副刚度阻尼拟合公式

弹流润滑油膜具有显著的弹簧阻尼作用,对齿轮、滚动轴承、凸轮等高副接触零件的动力学性能具有重要影响,然而目前关于弹流摩擦副刚度阻尼的认识还不统一。运用数值方法求解线接触弹流润滑摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,获得线接触弹流润滑摩擦副在简谐激励下的阻尼环,通过阻尼环识别出线接触弹流润滑摩擦副的刚度和阻尼;用变量控制的方法研究载荷、卷吸速度、材料参数等对线接触弹流润滑摩擦副刚度和阻尼的影响,并分析载荷、卷吸速度影响线接触弹流润滑摩擦副刚度阻尼的机制。结果表明,线接触弹流润滑摩擦副刚度阻尼随载荷增加而变大,随速度增加而减小。在数值解的基础上,拟合出线接触弹流润滑摩擦副刚度和阻尼公式,结果显示,载荷对弹流润滑摩擦副的刚度和阻尼影响最显著,而且弹流润滑摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度比阻尼的大。对拟合公式精度的检验表明,在很宽的参数范围内,拟合公式计算结果与数值解的相对误差小于10%,所提出的刚度和阻尼拟合公式具有很高的精确性。

基于双帧融合的野外运动小目标检测网络

由于野外监控传感系统中背景干扰较多、小目标像素点较少以及缺乏相关公开数据集等因素,在野外复杂环境中检测运动小目标仍然是国防军事应用中一个具有挑战性的问题。针对这一问题,提出一种基于YOLOv5改进的双帧融合目标检测网络(YOLO-DFNet)。首先,提出双帧融合模块用来处理骨干网络输出的相邻帧特征,通过计算通道及时间维度的注意力和空间注意力,提取运动特征;其次,在颈部网络与检测头之间设计一个时间梯形融合网络,关注不同大小感受野上的运动目标,改善大位移小目标的检测效果。在野外运动小目标数据集FMSOD上的实验结果表明:YOLO-DFNet在不同IoU上的平均精度比YOLOv5算法提高3.9个百分点,同时也优于TPH-YOLOv5、YOLOv7等其他目标检测网络。

锂电池肋片液冷板的传热与流动特性研究

对于锂离子电池热管理系统,在锂电池两侧插入带通道的冷板是一种有效的高温散热方法。针对电动汽车用方形锂电池,在传统并行流道冷板的基础上,设计了六种肋片强化换热冷板。通过数值模拟方法研究和比较了不同雷诺数下冷板的换热效果,同时计算了流场的压降、摩擦因子和速度等来分析其流动特性,最后采用综合考虑流体流动和传热特性的无量纲因子来判断冷板的综合性能。结果表明,不同雷诺数下六种肋片强化冷板散热性能均优于传统并行流道冷板,但压降也不可避免地增大,各个方案中矩形交错肋片液冷板的综合性能最优。

西藏甲玛铜多金属矿床暗色包体岩石成因:对岩浆混合和成矿的启示

岩浆混合作用的研究对揭示壳幔相互作用,探讨成岩成矿过程具有重要意义。甲玛矿区位于冈底斯成矿带东段,为超大型斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床,矿区内的中酸性岩浆岩中普遍发育暗色包体,对其中的暗色包体中的闪长质包体开展详细的岩相学、岩石地球化学、Hf同位素地球化学及U-Pb同位素地质年代学等方面研究以期查明岩石成因,为岩浆混合作用和成矿作出启示,完善甲玛成岩成矿模型。岩相学观察表明,闪长质包体及寄主岩浆岩中存在多种反映岩浆混合作用的典型组构,如长石-石英熔蚀结构、石英镶边结构、长石交代筛状结构、长石反环带结构、磷灰石针柱状结构等,锆石LA-ICP-MS UPb同位素定年结果显示,包体形成时代(15. 3±0. 3Ma)与中酸性寄主岩石在误差范围内一致,也符合了岩浆混合作用的存在。闪长质包体化学成分上类似高Mg埃达克岩(MgO=3. 53%～6. 62%,Sr/Y=20～57,(La/Yb)N=51～64),具有低SiO_2(52. 44%～59. 45%),高K_2O(3. 19%～5. 62%),高相容元素(Ni=86×10^(-6)～146×10^(-6); Cr=102×10^(-6)～228×10^(-6))的特征,∑REE高于中酸性寄主岩浆岩,且轻重稀土分异明显((LREE/HREE)N=21～23),富集LILE(Rb=189×10^(-6)～284×10^(-6),Sr=498×10^(-6)～658×10^(-6),Ba=1247×10^(-6)～1378×10^(-6)),相对亏损HFSE(Nb、Ta、Ti),在稀土元素配分图及微量元素蛛网图中闪长质包体介于冈底斯带碰撞后时期的超钾镁铁质岩(来源于富集的岩石圈地幔)与甲玛中酸性寄主岩浆岩(主要来源于加厚新生下地壳)之间,Hf同位素(ε_(Hf)(t)=-0. 9～4. 6)同样也介于超钾镁铁质岩与花岗闪长斑岩(代表中酸性寄主岩浆)之间。这些特征说明闪长质包体是富集的岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆与加厚新生下地壳部分熔融形成的中酸性岩浆发生混合的产物,同时指示了东冈底斯带中新世时期也存在岩石圈地幔伸展对流减薄事件,以及证实了南拉萨地体广泛分布的高钾埃达克质岩在形成过程中,伴随着与富集岩石圈地幔来源的超钾镁铁质岩浆发生不同程度混合。此外,富集的岩石圈地幔部分熔融形成的镁铁质岩浆的混入,将会为中酸性岩浆系统加入大量的水和金属物质,这也是控制甲玛超大型斑岩-矽卡岩型矿床形成的关键因素。

基于自组织映射的高维优化参变量相关性研究

针对多目标优化中计算量大、以及难以提取分析高维数据中的复杂非线性关系的问题,借助自组织映射方法,将隐藏的高维多属性数据特征展现在低维可视空间中。利用NSGA-Ⅱ得到多目标优化问题中的Pareto最优解集,并通过对数据进行聚类分析,从而得到高维最优解集内目标与参数的特征分布、映射关系等特性。以动静压阶梯腔滑动轴承为应用对象,以单位承载力下的摩擦功耗、温升和失稳转速为优化目标,考虑几何结构等约束条件,结合DoE构建相应的低成本、高精度的多目标Kriging代理模型。利用自组织映射方法提取和分析最优特征区域中各目标与参数之间的相关性特征以及映射关系。结果表明,在设计范围内目标与轴向封油边宽度、供油压力之间相关性较强,而与深腔深度、浅腔包角相关性较弱。此方法可更直观地服务于设计人员对于多目标高维优化设计结果参变量的择优。

围手术期肠外营养支持在消化道肿瘤根治术的应用

目的探讨肠外营养支持在消化道肿瘤病人围手术期应用的疗效。方法将1986～1990年66例消化道肿瘤行根治性手术非肠道外营养(N—PN)支持为对照组，与1991～1995年58例消化道肿瘤行根治性手术并施行肠道外营养(P．N)支持为研究组进行对比。结果N—PN组术后并发症的总的发生率为37．8％，而P．N组为5．1％，(P<0．01)。吻合口瘘的发生率N—PN组为10．6％，而P．N组为0．0％，具有显著性差异(P<0．01)。膈下脓肿发生率N—PN组为9．0％，而P．N组为1．7％，(P<0．05)。N—PN组腹腔感染12、1％，P．N组为3．4％。结论伴有营养不良的消化道肿瘤患者围手术期营养支持能改善病人的营养状况，降低手术后并发症，有益于康复。

西藏斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜多金属矿成矿作用、勘查方向与资源潜力

西藏主要成矿带是东特提斯成矿域的重要组成部分。1999年以来,中国地质调查局地质大调查的全面实施,国家公益性基础研究的不断深入和商业性勘查的及时跟进,真正意义上的找矿突破得以实现。论文在前人资料和研究成果综述的基础上,结合研究团队近年来的研究进展,总结了西藏各成矿带主要矿床的地质特征和成矿规律,梳理了若干影响勘查评价和找矿突破的重大问题,构建了主要矿集区的勘查模型,提出进一步找矿方向和资源潜力。西藏四大成矿带特色鲜明,东特提斯成矿域集聚了从新特提斯洋俯冲-碰撞的多种矿床类型,控矿因素复杂,主要矿床类型为斑岩-矽卡岩-浅成低温热液型铜多金属和岩浆热液脉型矿床,成岩成矿时代从170 Ma到12 Ma,具有成矿时代跨度大、矿床类型丰富、成矿元素复杂、矿石质量较好之特点,已经成为我国最重要的资源储备基地。藏东玉龙成矿带除了斑岩型铜(钼)矿以外,斑岩体外接触带的矽卡岩型矿床具有重要工业价值,如玉龙Ⅱ、V号矿体、昂青银铅锌(铜)矿,成岩成矿时代在40~38 Ma,成矿岩体和矿体受北西向走滑构造控制的背斜控制。冈底斯成矿带类型发现识别出赋存于林子宗群典中组的低硫化浅成低温热液型矿床,显示谢通门—昂仁县以西林子宗群分布区寻找斑岩-浅成低温热液型铜多金属(银、金、铅锌)矿床具有重要意义;矿床学研究成果作为构造地质背景确定的指针之一,认为印度大陆和亚洲大陆的碰撞事件发生在52~50 Ma,至少典中组火山岩还是陆缘弧的产物,并形成典型的浅成低温热液矿床,甚至斑岩-浅成低温热液矿床;含矿斑岩接触带有碳酸盐岩,接触带和深部需要勘查评价矽卡岩型铜多金属矿体或铅锌银矿体,90~13 Ma侵位的花岗斑岩、花岗闪长斑岩可形成规模较大的矽卡岩型矿床,甲玛、驱龙外围的知不拉、邦铺、洞中拉—蒙亚啊矿集区、努日、尕尔穷—嘎拉勒等矿床均具有相似的特征,而这种类型矿体较之斑岩型铜(钼)矿更具工业价值。班公湖—怒江成矿带多龙矿集区120~116 Ma的斑岩-浅成低温热液成矿系统形成斑岩型-高硫化浅成低温热液型-隐爆角砾岩型矿床,~110 Ma的陆相安山质火山岩——美日切错组(K1m),作为良好的成矿后盖层,是该类矿床得以保存的必要条件;班—怒结合带两侧形成于140~110 Ma的则弄群、多尼组、去申拉组、美日切错组等安山质、英安质、流纹质火山岩具有强烈的蚀变,发育火山机构,是新特提斯洋俯冲形成的产物,成矿地质背景类似于南美安第斯成矿带,显示良好的成矿潜力。西藏已经初步查明的铜资源量>6 000万吨,钼资源量>300万吨,共伴生金>1 000 t,共伴生银>25 000 t,铅锌资源量>1 000万吨,已经成为我国最重要的有色金属储备基地,研究认为西藏铜的资源潜力将超过15 000万吨。

西藏甲玛矿床南坑矿段蚀变、矿化及含矿斑岩年代学

西藏甲玛矿床南坑矿段新取得重大找矿突破。铜、铅、锌均已超过大型规模,但其矿化结构、蚀变特征与主矿体有明显差异,成岩成矿作用时限尚不明确。勘查成果表明,南坑矿段矿体以矽卡岩型为主,呈不规则"厚板状"产于推滑覆构造体系中。矿石类型以块状铜铅锌矿石为主,具有厚度大、品位富等特征。本文以南坑矿段的典型矿化蚀变特征研究为基础,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Hf同位素分析,获得含矿斑岩^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为14. 8Ma,与主矿体岩浆活动时限(17. 0～13. 9Ma)一致,说明二者属于同一岩浆作用的产物。同时,Hf同位素分析结果显示,南坑矿段含矿斑岩的^(176)Hf/^(177)Hf比值较高,为0. 282803～0. 282902,ε_(Hf)(t)值均为正值,主要集中在1. 4～4. 9,平均值为3. 6,表明其岩浆源区可能存在幔源组分的加入,是碰撞后伸展背景下新生下地壳部分熔融的产物。此外,南坑矿段明显受滑覆构造控制,区域推覆构造形成的红塔复背斜轴部高位岩块失稳向北滑覆,形成铜山滑覆体,岩浆热液沿滑覆构造交代角岩和大理岩形成厚大的富铜铅锌矿体。因此,岩浆活动时限和矿床地质特征,均揭示甲玛矿区南坑矿段与主矿段属于中新世同一岩浆作用的产物,但南坑矿段的成岩成矿作用受滑覆构造控制更为明显。

青藏高原甲玛斑岩成矿系统首例3000 m科学深钻的初步认识

青藏高原碰撞造山带中复杂的地质结构、深部矿产资源潜力和高效的勘查评价技术体系一直是地质学家关注的焦点,也是亟需攻克的重要科学难题。受国家重点研发计划-深地专项资助,在冈底斯成矿带甲玛斑岩成矿系统实施首个3000 m科学深钻。通过多次研讨和反复论证,确定科学施工位置、角度以及施工工艺。历时488天的施工,完成了科学深钻,总进尺3003.33 m。该科学深钻直接揭示甲玛超大型斑岩成矿系统3000 m以浅的地质信息:浅部为角岩型铜钼矿体、中部为矽卡岩型铜多金属矿体、深部为斑岩型钼铜矿体以及核部蚀变与矿化均不发育的无矿核。角岩中主要为细脉浸染状的黄铜矿、辉钼矿化,并发育黑云母化和弱绿泥石化蚀变。矽卡岩中从上到下具有清晰的分带结构,即石榴子石绿泥石角岩、绿泥石石榴子石角岩、透辉石石榴子石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、石榴子石硅灰石矽卡岩、硅灰石矽卡岩、矽卡岩化大理岩。矿化主要为浸染状的斑铜矿、黄铜矿、辉钼矿。深部斑岩为复式岩体,主要为二长花岗斑岩,侵位较早,后被花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩等以岩脉的形式穿切侵位。花岗闪长斑岩与矽卡岩关系最为密切。多相的复式斑岩体也揭示了甲玛斑岩成矿系统的无矿核。根据现有工业指标,科学深钻共计探获21层矿体,累计厚度583.46 m,以铜、钼矿化为主,局部发育钨矿化,同时伴生金、银矿化。甲玛科学深钻首次直接揭示青藏高原3000 m以浅的地质信息和斑岩成矿系统结构,为青藏高原地质结构研究提了科学样品,也为深部资源探测和勘查技术体系研究提供了关键支撑。后续将针对其开展详细的地球化学分析、地球物理测井、高光谱测量以及指针矿物分析等研究,并结合地表勘查评价成果,建立3000 m以浅的多元信息综合勘查评价模型,进而定位预测深部矿产资源,实现增储示范。

形状记忆聚氨酯的热机械循环变形行为实验研究

形状记忆聚氨酯是一种热致型功能高分子材料,可以通过感知外界温度刺激而改变其分子结构并回复到初始设定形状。通过在不同温度下的单调拉伸实验,获取了形状记忆聚氨酯在玻璃态和橡胶态下力学性能参数;通过不同峰值应变下的热机械循环实验获知,在降温过程中应力升高幅度随着加载峰值应变的增加而减小,应变回复率随循环周次的增加而增加,回复比随着循环周次的增加而降低,呈现出功能退化的现象;通过机械循环和热机械循环交互作用实验发现,热机械循环和机械循环的交互作用有助于提高形状记忆聚合物的应变回复率和回复比,从而提高形状记忆聚氨酯形状记忆能力的稳定性。

有容量限制的自动化立体仓库堆垛机路径规划优化方法

针对自动化立体仓库堆垛机拣选的路径规划问题,为了实现提高堆垛机运行效率的目的,提出了一种优化方法。首先,针对有容量限制的堆垛机拣选路径规划问题,将其转化为多个旅行商问题的组合问题,构建了一种以出库时间最短为目标的堆垛机拣选路径规划优化模型。其次,采用整数编码,以有重复的整数串代表个体,采用分段交叉和单点交换变异实现遗传进化,使用改进的遗传算法对模型加以求解。最后,通过案例分析验证了所提方法的有效性。

有货位载重约束的自动化立体仓库货位分配多目标优化方法

针对有货位载重约束的自动化立体仓库货位分配问题,提出了一种多目标优化方法。首先,引入货物系概念,选择按货物系分配货位的方式,初步确定了同种货物的分散程度。基于此构建了一种以出库时间最短、货架稳定性最高为目标的货位分配多目标优化模型。其次,提出并设计了一种非支配排序遗传算法对模型加以求解。算法采用分段整数编码方法对个体进行编码,采用分段交叉和单点变异实现遗传进化。最后,通过案例分析验证了所提方法的有效性。

热效应对径向浮环轴承最小油膜厚度及稳定性影响研究

以径向浮环动静压轴承为研究对象,采用有限元法和有限差分法联立求解Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,得到内外层油膜的压力分布、温度分布和黏度分布,对油膜压力积分得到轴承的刚度系数和阻尼系数。针对轴颈、浮环建立统一的动力学方程,结合能量方程和Routh-Hurwitz准则推导出单质量刚性对称浮环轴承-转子系统的热失稳判据,分析了油膜热效应对内外膜最小油膜厚度与失稳转速的影响。结果表明:内外膜油腔呈现多个的温度峰值,两端面温度高于油腔中央温度;内外膜最小油膜厚度和系统失稳转速随着进油温度的升高而减小;高速工况下,油膜温升是导致浮环轴承发生油膜破裂和失稳现象的重要因素,计算时需计入油膜热效应对轴承性能的影响。

基于DMU125P的一种复杂空间斜面加工方法

采用人机结合的加工思路,解决了结构复杂的光学仪器支架的加工问题,充分发挥了125P五轴联动加工中心以及Millplus操作系统的优势,实现了人、机、软件的互动,有效保证了光学仪器的指向精度,大大提高了加工精度和效率,降低了成本。

基于时温等效原理的热致形状记忆聚合物模型

基于粘弹性高分子理论和时温等效原理,对玻璃态热致型形状记忆聚合物的形状记忆过程进行模拟。将形状记忆聚合物的粘弹性应力应变响应分为依赖于应变的应力部分和依赖于时间的松弛部分。依赖于应变的应力部分采用不可压缩的Mooney-Rivlin超弹性模型,依赖于时间的松弛部分采用Prony级数表示。通过新的时温等效方程来考虑模量的温度相关性。模拟结果与实验的比较表明:模拟结果与实验吻合很好。

基于Kriging模型的圆锥动静压轴承优化设计

为提高圆锥动静压轴承的综合性能,以单位承载力下功耗最小和平均温升最低为优化目标,考虑几何结构约束条件,采用最优拉丁超立方进行设计空间的布点,进行有限元数值计算。基于计算结果,采用Kriging方法建立目标函数的近似代理模型。在此模型基础上,使用非劣分层遗传算法(NSGA-II)获得Pareto最优解集;最后通过权重系数法求得最优非劣解。结果表明:优化后方案1的两个目标函数值分别较优化前减小了18.8%和10%,优化方案2分别降低了10.9%、32%;轴承无量纲功耗有所降低、无量纲承载力得到提升,温升降低明显,轴承整体性能较优化前有较大提升。