基于卡尔曼滤波的巡视机器人能耗估计

为了对机器人巡检完预定杆塔所需的能耗进行准确的估计,对巡视机器人进行受力分析,利用积分法得到基于线路的环境参数(档段的水平档距、档段高差等)的单档段内的能耗模型;通过实验验证了模型的可行性.通过分析可知,需要巡检的杆塔越多,经过每个档段误差的积累,从起始杆塔截止到终止杆塔的能耗理论值与测量值之间的相对误差越来越大,导致无法准确地估计巡检完预定杆塔所需的能耗.基于自适应卡尔曼滤波器对由能耗模型得到的能耗理论值进行迭代修正,将相对误差控制在1.05%左右,提高了估计精度.

无卤阻燃聚乙烯醇缩甲醛纤维的制备与表征

以新戊二醇和三氯硫磷为原料，一步法合成了无卤膨胀型阻燃剂二硫代焦磷酸双新戊二醇酯（BG-DTP）；采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H—NMR）对BGDTP的结构进行了表征。将BGDTP添加到聚乙烯醇（PVA）中进行共混纺丝，制备了阻燃聚乙烯醇缩甲醛（PVFM）纤维，并对其力学性能、阻燃性能和热性能进行了表征。结果表明：一步法合成BGDTP的收率为82％；随着纤维中BGDTP添加量的增加，PVFM纤维的极限氧指数（LOI）、高温下的最大分解速率温度和残炭量均增大，但其断裂强度略有下降；当w（BGDTP）为20％时，阻燃PVFM纤维的LOI为30．8％，断裂强度为5．42cN／dtex，最大热分解温度和残炭率比纯PVFM纤维均有较大幅度增加，燃烧形成连续致密的膨胀炭层。

输电线路感应取电装置参数匹配方法

为研究高压输电线路上能耗较大而体积、重量要求严格的设备,或需要在线快速充电的设备能量补给问题,针对桥式整流电路感应取电方案的特点,提出最优参数匹配方法。该方法通过合理配置铁芯截面积、次级绕组匝数、电池电压等参数,使得感应取电装置在相同的铁芯和高压母线电流条件下取到相对较多的电能。利用该方法设计的取电装置具有充电电流波动相对较小、充电效率相对较高、体积小和重量轻等优点,并且在较大母线电流工作范围内铁芯始终工作在非饱和区,铁芯发热量小。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。

阻燃维纶的结构与性能及其发展趋势

阻燃维纶兼具高强、高模和阻燃性能,应用范围广。为此,系统介绍了维氯纶、CY841阻燃维纶、高强溴/锑复合阻燃维纶和高强无卤阻燃维纶4种阻燃维纶的结构与性能,通过X射线衍射、扫描电镜、光学显微镜、极限氧指数等表征手段对比了4种纤维的优缺点,分析了阻燃维纶的发展趋势及应用前景。

九江市某污水管网水量在线监测系统设计与实现

为了解决在城市污水管网运维管理中针对缺陷管道能够及时识别、定位的问题,提出了污水管网水量在线监测系统。在九江某地实际应用中,提出了基于超声波流量计的管网监测布点方法,并结合实际管网拓扑关系进行了监测设备的布设安装,通过污水管网水量在线监测系统可以实现对布设点位污水流量、液位的实时监测、预警,并可通过对相关点位历史监测数据的分析比较进行缺陷管段的识别和定位。

城市排水管网监测布点方法研究

排水管网作为城市基础设施的重要组成,对缺陷管道的排查则是管网日常运维的重要内容。针对如何通过有限的监测设备最大程度的缩小缺陷管道排查范围这一实际问题,通过对城市排水系统典型管网布置拓扑结构、管道缺陷、传感器类型选用的分析,提出了采用流量传感器的“勾型”和“直线型”布设方式,并在此基础上提出了以管段为单位进行布设和对管段中的管节进行布设的分步式监测布点方法,为传感器的合理布设提供了理论指导和参考。

PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜的制备及性能研究

通过在聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纳米纤维基体中引入聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)(PIPD)纤维制备了PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜,并利用Cu^(2+)的络合作用协同增强PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜的交联结构。对所制备的PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜进行了微观结构的表征以证实其3D网状交联结构,并对PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜的结构与组成进行了研究。研究了不同金属离子和不同质量分数PIPD纤维对PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜力学性能的影响。结果表明,相比于原始PBO纳米纤维薄膜,本文所制备的PBO/PIPD纳米纤维复合薄膜具有优异的力学性能。其拉伸强度提高了2.4倍达到100.99 MPa,断裂伸长率提高了8.5倍达到10.5%。

超细聚乙烯醇缩甲醛纤维结构与性能的研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、偏光显微镜、差示扫描量热仪(DSC)、电子强伸仪等研究了超细聚乙烯醇缩甲醛(SF-PVFM)纤维的形态结构、结晶度、热性能和力学性能等,并与普通聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)纤维和高强高模聚乙烯醇(HTHM-PVA)纤维的结构与性能进行对比。结果表明:3种纤维中,HTHM-PVA纤维具有最规整的聚集态结构和最佳的力学性能。SF-PVFM纤维与PVFM纤维截面结构均致密无明显孔洞,但SF-PVFM纤维具有较高的结晶度和较好的性能,其结晶度为64.6%(XRD法),熔融温度为226.4℃,断裂强度为7.1 cN/dtex,模量为1 10 cN/dtex,断裂伸长率为10.7%。

保存环境对PBO纤维结构与性能的影响

首先,对市售Zylon-AS、Zylon-HM和国产PBO-AS、PBO-HM纤维的力学性能进行了对比分析。其次,研究了在不同存储条件下保存时间对聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维力学性能的影响,包括:在含水和烘干条件下保存时间对PBO-AS纤维浸胶丝力学性能的影响;PBO-AS、PBO-HM和PBO-AS-PB纤维浸胶丝在自然光照和避光保存条件下力学性能随保存时间的变化。结果表明:国产PBO纤维的力学性能已达到市售东洋纺同类产品水平;在烘干条件下保存的PBO-AS纤维浸胶丝的强度保持率较含水条件下保存的明显提高,最高提高12%;通过原位聚合改性引入抗紫外剂的PBOAS-PB纤维,经17280 h光照后的强度保持率为54.28%,明显高于未改性的PBO-AS和PBO-HM纤维(强度保持率分别为29.34%和37.34%)。

蠕滑错断-强震时序作用下跨活断裂 隧道变形破坏机制初步研究

在以往对跨活断裂隧道变形破坏机制研究中,往往分别单独研究蠕滑错断与强震两种效应,忽略了在强震区两种效应往往同时对隧道具有威胁的可能性。基于此,讨论了蠕滑错断-强震时序作用对强震区隧道的影响。在室内试验数据的基础上,考虑相对错动条件下岩石-衬砌接触面、隧道混凝土衬砌材料的非线性弱化特征,研究隧道在先后发生活断裂错断与强震作用下的变形响应与破坏特征。引入了“柔性铰接”设计概念作为隧道的针对性工程措施,并验证了铰接设计的效果。开展了详细的参数研究,讨论了铰接设计中一些重要设计参数的影响。研究结果表明:(1)仅受到断层作用时,隧道的影响与破坏仅限于断层带部分,而隧道的其他部分基本保持相对完好;(2)隧道衬砌在蠕滑错断-强震时序作用下,隧道衬砌出现了明显的椭圆形变形和顶板沉降,导致隧道衬砌沿起拱线也出现明显的破坏现象。具有初始错断损伤的隧道在地震作用下会遭受更严重的破坏,破坏程度随初始错断距离的增加而增加;(3)铰接设计可以在时序组合作用下减少相对变形并提高隧道的安全程度,但铰接设计带来的安全程度的提高仅限于设防范围内;(4)建议设防长度的最佳范围为略大于断层宽度即可,节段长度越小,对改善隧道安全裕度越有利,而增加错断缝宽度几乎并不能提高隧道在蠕滑错断-强震时序组合下的表现。研究成果作为初步探索,可为进一步提高我国西部强震区地下工程的抗震抗错断能力提供一定的参考。

一种新型非接触永磁式爬壁机器人设计方案

为提高爬壁机器人在压力钢管内任意位置的吸附能力,从爬壁机器人结构设计入手,并结合某型压力钢管结构特征,提出一种新型非接触永磁式爬壁机器人机构设计方案。首先,对永磁式吸附模块设计给出了详细介绍;其次,针对爬壁机器人在压力钢管内运动的几何位置变化,对吸附力变化情况进行计算,并对极限情况下的静力约束条件进行分析;最后,经仿真及现场试验证明,该爬壁机器人可在大负载情况下实现压力钢管内任意位置的可靠吸附。

排水管道非开挖修复技术比选方法研究

针对在管道修复中如何选择非开挖修复技术这一实际问题,通过对相关影响因素总结分析,提出了由技术初选、精选、优选三阶段组成的常用非开挖修复技术比选方法,分别将"技术工艺适用""满足施工要求""综合成本占优"作为各阶段目标对常用非开挖修复技术分层比较、逐层深入,总结出了常用非开挖修复技术适用范围、相关指标比选结果,为技术优选提供了指导和参考。

PIPD纤维的研究现状及发展趋势

聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]纤维(PIPD),是首先由荷兰Akzo Nobel研究所研制成功的一种高性能有机纤维。PIPD纤维具有高强高模、阻燃耐热、耐压缩、耐紫外和粘接性好等优异的综合性能,有着广泛的应用前景。针对PIPD纤维,国内外的专家学者进行了广泛深入的研究。文章对PIPD纤维的性能、应用、现状和发展趋势等进行了介绍和讨论。

一种滚动密封式爬壁机器人动力学建模与分析

介绍了一种滚动密封式爬壁机器人,分析了其密封与运动机理。提出了一种多履带协调运动的爬壁机器人动力学建模方法,推导出该机器人直线运动及转向动力学方程。建立了直线运动及转向时履带牵引力与机器人姿态角之间的关系,分别计算出采用滑动密封和滚动密封方式的机器人在运动过程中的摩擦阻力并进行了比较分析。仿真和样机实验表明该爬壁机器人可沿壁面行走与越障,具有摩擦阻力小、负载能力大及对壁面适应性强等特点。

走滑断层错动影响下跨活断层铰接隧洞破坏机制模型试验

以滇中引水香炉山隧洞为背景工程,通过小尺度物理模型试验,对断层错动模拟过程中的隧洞上覆围岩破裂形态、衬砌破坏形态和裂纹发展、应变分布特征等关键响应特征开展试验分析,深入地研究了走滑断层错动影响下跨活断层铰接隧洞的破坏形式及破坏机制。在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,详细研究了衬砌节段长度、衬砌厚度、隧洞直径、隧洞轴线与断层带夹角、隧洞断面形式,衬砌材料力学特性等因素对铰接设计隧洞抗断性能的影响。研究结果表明:(1)当跨活断层隧洞不采用铰接设计时,在断层错动作用下隧洞破坏模式为剪切和弯曲组合破坏,衬砌破坏程度严重,存在剥离脱落现象。隧洞截面呈现椭圆化变形,整体坍塌趋势明显;在当前试验中,无铰接隧洞破坏范围达4W_(f)(W_(f)为断层带的宽度)。(2)当跨活断层隧洞采用铰接设计时,在断层错动作用下隧洞整体变形呈现S形,衬砌结构破坏形式为节段间的转动和错台,衬砌节段相对完整,破坏程度较轻;当前试验中,铰接隧洞破坏范围为2.14W_(f),相较于无铰接隧洞减少48%,表明铰接设计可改变活断层错断作用下隧洞的变形破坏模式,并减小隧洞结构的损伤范围。(3)铰接设计条件下,隧洞衬砌结构应变峰值主要分布在断层带内,隧洞易发生屈服破坏;与无铰接隧洞相比,铰接隧洞左右边墙纵向最大拉应变减少了56%,纵向最大压应变减少了68%,进一步表明铰接设计可以有效提高隧洞的抗错断性能。(4)在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,研究表明增加衬砌厚度、增加衬砌混凝土强度等级、减小节段长度、减小隧洞直径均可提高铰接隧洞的抗错断性能,隧洞穿越断层带的最佳角度为正交,圆形断面相较于三心圆断面可提升铰接隧洞的抗断能力。综上所述,研究成果可以为跨活断裂隧洞工程抗错断措施提供必要的理论参考和技术支持。

活动断裂错动位移模式对隧洞变形与内力的影响研究

在考虑多种断层错动位移模式的基础上,建立穿越活动断裂带的隧洞数值模型,进行跨活断裂隧洞断层错动的数值计算,开展不同断层错动位移模式对隧洞衬砌的变形与内力的影响研究。选择断层带中隧洞结构变形的最可能的模式——固支梁支座垂直位移时梁的结构变形作为断层带错动位移模式,即为"S"型错动位移模式。考虑"S"型与"直线型"两种位移模式对铰接设计隧洞结构变形与内力的影响。结果表明:考虑断层带错动位移模式下,错动作用时衬砌受影响的范围主要集中在断层破碎带附近,衬砌内力峰值出现在断层带与上下盘交界处;断层错动位移模式不同,断层错动时衬砌变形以及所受内力的分布规律基本相同。但衬砌拱顶垂直位移曲线、衬砌所受内力在断层带剧变程度以及峰值大小相差较大;"S"型位移模式相对于"直线型"在对铰接衬砌的变形以及受力上有较大的差异。在进一步研究断层错动位移模式时,可对跨断层隧洞的影响研究上考虑"S"型位移模式。

一种滚动密封爬壁机器人失效分析

密封结构是保证爬壁机器人运行的核心部件,滚动密封作为一种新型密封方式,具有耐磨性好、负载大、壁面适应性强的特点,在爬壁机器人领域研究日益广泛。基于滚动密封机理,提出了典型工况下的滚动密封失效判据。通过密封机理分析确定了滚动密封结构的失效形式,对水平平动、竖直平动及转向三种典型工况下的具体失效形式进行分析,并采用动力学方法得到了关键设计参数与密封泄漏间的关系,由此提出滚动密封的失效判据。最后基于所提失效判据完成样机改进与实验,实验结果表明,改进设计提高了吸附稳定性,验证了密封失效判据的有效性与准确性。

面向压力钢管维护作业的爬壁机器人焊接运动轨迹研究

介绍一款面向压力钢管维护作业的爬壁机器人,对其运动学特性进行分析。介绍机器人的机械结构和控制系统,然后采用D-H参数法建立机器人运动学模型,构造运动学正解方程,并采用Robotic Toolboox对机器人正逆运动学方程进行求解,在线显示机器人三维仿真图像,分析各关节的位移、速度及加速度曲线,并对机器人末端轨迹进行规划,从而验证了机器人结构的合理性。

河流连通性综合评价方法研究

保障河流连通性是生态系统保护与修复的一项重要举措,为推进我国江河湖库水系连通工作,亟需加强河流连通性评价的理论方法研究。基于河流生态系统四维结构和功能整体模型,构建了河流连通性综合评价方法;通过梳理国内外河流连通性评价的研究和实践,从4个维度凝练了构建河流连通性指数的5个评价指标,包括破碎度指数、库容调节系数、水资源利用消耗率、路网密度和城市夜间灯光指数;通过综合分析各个指标的阈值和权重,建立了河流连通性指数计算方法、综合评价方法及评价依据。研究成果进一步完善了河流连通性评价的理论方法,为河流连通性评价提供了一种新的思路,可为河流生态系统保护与修复提供参考。

PIPD纤维的制备及其结构与性能研究

以2,3,5,6-四氨基吡啶三盐酸盐一水合物(TAP·3HCl·H2O)和2,5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)为单体,合成聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑](PIPD),并采用干喷湿纺法制备了PIPD初生纤维,初生纤维在温度400℃,张力33 c N/dtex的条件下进行热处理得到PIPD纤维,研究了PIPD纤维的结构与性能。结果表明:PIPD初生纤维的线密度为959.6 tex,拉伸强度为2.15 GPa,拉伸模量为154.2 GPa;热处理后的PIPD纤维较初生纤维致密程度有所提高,线密度和拉伸强度有所下降,拉伸模量提高,热稳定性较好;纺丝原液脱泡良好、提高纺丝组件的温度均一性以及降低纤维中残酸量可进一步提高PIPD纤维的性能。