基于3维实体重建的直线加速器加速管热稳定性的优化设计

行波电子直线加速器运行时加速管腔体因铜损会产生不均匀的热变形和腔频率偏移。因无法获知腔频率的准确偏移值,设计加速管冷却系统的一种经验设计方法是控制管体温度离散度在3℃之内。提出并实现了一种以直接控制加速管腔体频率离散度为设计目标的方法。采用插值蒙皮曲面造型理论,依据温度场和热变形的有限元仿真结果,高精度重建出变形后的腔体3维实体模型。将其导入到电磁场分析软件微波工作室,解算出不均匀温度分布造成的热变形引起的各腔频率偏移,实现了热-结构-电磁场的耦合分析。以加速管腔体频率离散度最小为设计目标,获得冷却系统优化参数。相对于经验设计方法,可大大减小冷却水流量和水压差,节约运行成本。

利用脉冲比对方法实现LAMOST光纤定位单元碰撞检测

针对大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST光纤定位系统的定位单元在定位过程中可能发生碰撞的问题,构造了一套基于AT89S51单片机的防碰撞系统。利用单片机的定时器中断给其两个I/O口产生同频率同相位的脉冲,一个I/O端口与偏心零位相连,另一端口的脉冲信号作为比对脉冲,若两个相邻近的光纤定位单元发生碰撞,则与偏心零位相连的I/O端口的脉冲信号的脉宽会变窄,不再与比对脉冲相同。因而可以通过实时监控偏心零位电平的状态与比对脉冲是否一致,来准确判断光纤定位单元在寻星定位过程中的运行状态,并根据监控状态给步进电机相应的指令,能有效防止发生碰撞后电机继续运动损坏定位光纤头。这为LAMOST光纤定位单元稳定可靠运行提供了保障,也提高了定位系统的维护效率。

采用切片数据的多孔复杂模型三维实体重建

为了实现基于切片数据的多孔复杂模型的三维实体重建,提出将基于轮廓线的局部优化方法与移动立方体(Marc-hing Cubes,MC)算法相结合,通过采用辅助轮廓法精确提取等值线,制定模型复杂程度的分类原则,合理选择配置方法,克服了多分支轮廓拓扑重构的困难,重建出由三角面片组成的三维形体表面模型。利用ANSYS参数化设计语言(AP-DL)在ANSYS中实现面模型向实体模型的转化,使重建后的模型不仅三维显示,还可直接用于有限元分析,使提出的三维重建方法具有更好的实用性。

LAMOST光纤定位单元防碰撞系统

为了避免大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST光纤定位系统的定位单元在定位过程中发生碰撞,构造了一套基于AT89S51单片机的防碰撞系统。该系统实现了对光纤定位单元在寻星定位的过程中的运行状态进行实时检测,并将检测的结果反馈至控制主机,控制主机根据反馈的结果做出相应的决策。

环境及生物样品中黑碳的质谱分析技术研究进展

黑碳是由生物质及化石燃料燃烧产生的含碳颗粒,是除CO_(2)外对全球气候变暖贡献最大的辐射强迫因子。因此,黑碳对全球气候和环境系统具有重大影响。其次,黑碳超小(<100 nm)的粒径使其能够通过呼吸系统进入到人体内,其本身以及表面负载的有毒物质也会对人体健康产生严重危害。为了厘清黑碳对环境和人类健康的影响,研究人员已发展了多种针对黑碳颗粒的分析技术,其中质谱技术凭借出色的抗干扰能力和强大的定性定量分析性能成为研究黑碳环境效应和健康风险最有潜力的技术之一。该文综述了复杂介质中黑碳颗粒质谱分析技术的原理、技术特征和应用实例,并对未来黑碳的分析技术发展进行了展望。

直线加速器同轴负载材料FeSiAl的电磁参数测试及仿真

为获得直线加速器同轴负载材料FeSiAl的介电常数和磁导率,基于同轴传输反射法,利用矢量网络分析仪,对同轴负载磁性吸波材料FeSiAl的电磁参数进行了测试研究,同时利用电磁场分析软件Micro-wave Studio进行了测试仿真。研究表明,测量中加工样品与其夹具之间的装配间隙对电磁参数的测试值存在较大影响,进而制作了不同配比的FeSiAl微粉和固体石蜡混合样品,获得混合样品的稳定测试值。对求取电磁参数等效公式的适用性研究表明,Bruggeman,Looyenga,QCACP公式适用于描述该FeSiAl微粉的电磁特性,最后给出了FeSiAl材料的电磁参数。

基于三维模型的结构件高效测量方法

针对基于模型的传统测量方法准确度不高、检测速度慢以及产品外观缺陷检测效果不佳等问题,提出基于模型的接触式三坐标测量和非接触式三维扫描测量方式,并比较其优劣。使用三维扫描测量方式测量基于3D模型的结构件(尤其是铸件产品),测量效率高,能够解决小尺寸差异以及外观缺陷等自动化检测问题。

多孔纳米基复合相变材料在建筑节能中的应用进展

近年来相变材料的开发和应用受到广泛的关注,研究表明,纳米和多孔基复合相变材料可以显著提高材料热导率和热稳定性,同时可以有效防止相变材料在熔融和凝固过程中发生的泄漏问题。本文主要介绍了建筑领域的纳米和多孔基复合相变材料的选择和制备、材料的表征及热物性测量研究,简述了掺入复合相变材料的砂浆、石膏板、混凝土和砖块的热性能情况,通过实验和数值模拟分析了建筑系统中的复合相变材料的应用情况,对采用了储热相变材料的建筑系统进行成本分析和节能研究。最后说明应根据地区气候和使用需求选择不同相变点和热导率的相变材料,添加相变墙体可提高热舒适性,并有效减少能耗。同时指出如何将相变墙体更好地与主动式技术结合,以及探究降低相变墙体的可回收年限和长时间使用相变墙体后的热性能是今后的主要研究方向。

面向精密螺纹丝杠的智能制造单元系统研究

为解决精密螺纹丝杠加工周期长和成本高的难题,提出一种新型精密螺纹丝杠复合加工方法,搭建了智能制造单元,该智能制造单元由单元集成与控制系统、新型电弧放电数控铣削机床、精密数控磨床、工业机器人、自动上下料装置、PLC等模块组成。主要研究具备状态感知、实时分析、自主决策、精准执行的智能制造单元集成与控制技术。通过加工试验,验证了智能制造单元的可靠性,降低了精密螺纹丝杠的加工成本,缩短了加工周期。智能制造关键技术将为航空航天用新材料螺纹丝杠等复杂精密传动机构的设计、加工与推广应用奠定坚实的技术基础。

柱状橡胶减振器非线性建模技术研究

针对柱状橡胶减振器在大量级冲击条件下,基于线弹性理论假设带来仿真误差较大的问题,提出了一种利用非线性弹簧阻尼单元的建模方法,给出了该方法的推导过程及冲击刚度曲线的获取方法。通过冲击试验验证了该方法具有很高的计算精度,为减振器的非线性建模技术深入研究奠定了重要基础。

在线检测及智能修正技术在惯性精密铸造结构件机械加工中的应用

针对惯性精密铸造结构件机械加工时,手工调平铸件、划参考线、按参考线粗加工等手工工艺过程存在劳动强度大,易产生偏差、工艺流程复杂冗长制约效率提升等问题,采用五轴加工中心在线检测功能实现铸造毛坯直接装夹,并对铸造毛坯进行粗基准加工坐标系的建立和修正,同时对于铸造工艺造成的局部变形智能修正加工坐标系,保证各加工面的加工余量,有效地优化了工艺流程、提高了加工效率。在线检测技术同样可对铸造曲面进行检测,进而修正加工坐标系和指导下一步加工,同时排除装配干涉隐患。

硅藻土基脂肪酸定型相变材料的制备与表征

脂肪酸类相变材料(PCMs)在缓解建筑用能源危机上有着巨大的应用前景。本工作制备了月桂酸-肉豆蔻酸-硬脂酸(LA-MA-SA)的相变材料。以多孔网状膨胀石墨(EG)为热导率增强材料、硅藻土(DE)为定型材料,通过熔融浸渍法分别制备了含质量分数为2%EG、4%EG、6%EG、8%EG、10%EG的高热导率的LA-MA-SA/EG/DE定型复合相变材料,对定型复合相变材料进行微观结构分析和热物性测量。结果表明:LA-MA-SA与EG和DE为物理吸附过程且吸附效果良好。稳态法热导率测试发现,EG可以有效提高PCM的热导率,添加2%~10%的EG,热导率增强了29.7%~708.2%。通过泄漏测试发现,添加DE能够对复合物起到一定的定型作用,防止PCM的泄漏。对复合物进行100次DSC循环后,材料的相变温度和相变潜热均无明显变化。通过蓄/放热试验发现,LA-MA-SA/10%EG/10/%DE的石膏板在加热冷却过程中分别表现出良好的储、放热性能和较长的相对热舒适时间,较纯石膏板延长0.82 h。