结构瞬变影响下采场煤岩静态力学响应的阶变规律

为了明确采场煤岩力学响应的演变规律,以宽沟煤矿W1143长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验和数值计算相结合的方法,在明确来压前、后覆岩空间结构瞬变特征的基础之上,建立了一种实现坚硬岩层瞬时破断的数值模拟前处理方法,研究了结构瞬变影响下采场煤岩静态力学响应的阶变规律。结果表明:覆岩空间结构是由破裂面以外、采动影响范围以内不同岩性的岩层所组成的空间岩体结构,是其影响范围内的采场煤岩产生不同力学响应的内因。来压期间,由于坚硬岩层的破断具有瞬时性,导致覆岩空间结构发生瞬变,受此影响,采场煤岩的静态力学响应发生阶变,其本质上为一动力学过程。覆岩空间结构瞬变造成采场煤岩的应力场与位移场产生阶变,阶变集中于瞬变区域附近,距离瞬变区域越远,其阶变量越小。

码垛机器人的幂次指数趋近律变结构控制

为提高码垛机器人的控制精度,并保证系统在存在建模误差及扰动时的鲁棒性,设计了一种基于幂次指数趋近律的变结构控制算法。建立了二连杆机械臂数学模型,分析了三种趋近律的缺点,比较并提出了幂次指数趋近律。提出了使用求解微分方程的办法分三个阶段来研究算法的鲁棒性。分析了有界综合扰动极限值与控制器参数之间的关系。使用新算法得出了机器人在不含扰动时的仿真结果,解出了变结构控制三个阶段的微分方程,得出了机械臂在存有建模误差及扰动时的仿真结果。幂次指数趋近律变结构控制算法提高了码垛机器人的控制精度,在系统存在各种误差及扰动条件下具有极强鲁棒性并依然可以保证很高的控制精度。

基于滑模变结构的精密涂布机放卷系统张力控制策略研究

张力稳定是涂布工艺的一个基础条件,如何提高放卷系统的张力控制精度是精密涂布机张力控制面临的难点问题。本研究针对精密涂布机放卷系统张力稳定性控制需求,提出了一种基于滑模变结构控制策略的放卷系统张力控制方法。首先,根据精密涂布机放卷系统的工作原理,建立了放卷系统的参数时变、非线性动力学模型,分析了张力波动的主要原因;然后,在放卷系统张力模型的基础上,设计了一个放卷张力系统滑模变结构控制器,并利用李雅普诺夫(Lyapunov)定理进行了系统稳定性分析;最后,通过仿真试验对所设计的滑模变结构控制器进行了性能验证。仿真结果表明,相比于传统PID控制,本研究所设计的滑模变结构控制器对放卷张力系统具有更好的控制鲁棒性。

基于滑模变结构的风电机组一次调频算法研究

针对并网风电场中,经典一次调频控制方法存在抗干扰能力弱、机组易脱网的问题,提出一种基于滑模变结构的风电机组一次调频控制算法。首先,在永磁同步风电机组工作原理的基础上,建立含有大电网的风电机组模型。其次,为了解决传统比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制下抗干扰能力弱的问题、引入经典滑模变结构控制器。然后,针对经典滑模变结构控制器导致执行机构存在抖振较多的缺点,提出一种基于sigmoid函数趋近率的滑模变结构一次调频控制算法。最后,通过MATLAB/Simulink对风电机组一次调频进行建模仿真,并与经典控制算法相比,验证了所提算法的可行性,在风速波动和电网故障的环境下,滑模变结构一次调频控制算法更具有效性。

变刚度地基上隔震结构群桩基础动力响应试验研究

通过控制输入地震动持时压缩比和强度的方法,提出了变刚度地基上桩基基础隔震结构振动台模型试验方法,并结合已完成的不同地基上桩基基础隔震结构系列振动台模型试验,分析了地基刚度变化对隔震结构群桩基础动力学特性的影响规律。结果表明,结构-土体相对刚度比和输入地震动强度显著影响隔震结构群桩基础弯矩反应,强震下结构-土体相对刚度比越大,隔震结构群桩基础中间桩体上部弯矩反应幅值增大越显著,而中间桩体下部弯矩幅值较小。当输入加速度峰值和结构-土体相对刚度比R大于一定限值时,群桩基础震陷显著增加,群桩基础承台转动反应强烈,同时群桩基础桩顶水平位移在主震后出现明显的单边累积水平位移,说明强震作用下地基刚度变化过程中隔震结构群桩基础上部更易出现地震破坏,而群桩基础震陷与基础承台强烈转动反应的共同作用可能是导致隔震结构群桩基础上部弯矩骤增的主因。

穿地壳岩浆系统改变岩石圈流变和热结构

以山东东部穿地壳岩浆系统为例,通过研究岩石圈流变结构和热结构,结合已有野外探勘及地球物理数据,对山东东部地壳演变进行还原和解释,并且进一步建立穿地壳岩浆系统的岩浆深部热效应模型,考察岩石圈深部动力学演化机制。初步估算靶区地温,对山东东部地区超过6 km岩石圈结构及其地热储集体展布进行预测,进一步阐述山东东部深部地热储集体形成理论模型。结果表明:华北克拉通太古宙形成具有稳定刚性的陆壳,花岗岩主要以未变质或浅变质的表壳岩为主;中生代以来受华北克拉通基底不稳定,经历强烈构造-岩浆活动,产生强烈构造变形,岩石圈地幔发生拆沉和置换;晚中生代山东东部由于深部构造活动剧烈,穿地壳岩浆沿大型断裂上涌至喷出地表,伴随热隆效应及同化混染;岩石圈厚度减薄,地幔上涌至上、中地壳,伴随表壳岩熔融,其中富含不相容的放射性元素随岩浆再次上涌,不断向浅部地壳输送生热的放射性元素,从而使得岩石圈热结构及流变结构改变。

一种基于滑模变结构的电压型SEPIC变换器混沌控制方法

针对高阶电压控制型开关功率变换器的非线性特征,提出了一种抑制DCM模式SEPIC变换器中混沌现象的滑模控制方法。该方法根据DCM模式SEPIC变换器的工作模式特点在状态变量的选取上进行改进,使相应的相轨迹在DCM模式下均能进入滑模面,并根据滑模函数的存在条件,选取相应的滑模系数。引入自适应滞环控制,通过设置滞环上下限,达到稳定开关频率的目的,实现对系统的混沌控制。通过搭建系统的Simulink模型对方法进行的仿真结果表明:该方法即使在系统出现较大扰动的情况下也能使系统稳定地运行于单周期态,且具有动态响应速度快,输出纹波小等特点。

植物茎秆纤维结构及其沥青胶浆流变特性

本研究将棉秸秆、玉米秸秆、废竹、蔗渣制备出植物纤维。采用相关分析和试验评价各植物纤维沥青胶浆的物化特性。结果表明:在微米级结构层面上,棉秸秆纤维、玉米秸秆纤维和蔗渣纤维呈现出空腔管状结构,竹纤维、木质素纤维为实心结构;各纤维的化学成分存在差异,且影响其热解速率。掺入纤维后,沥青胶浆高温稳定性改善明显,在初始试验温度下各纤维沥青胶浆车辙因子提升了23.8%~75.7%,弹性恢复率提高了9.4%~18.5%。掺加纤维后,沥青胶浆低温抗裂性能略有下降,但植物纤维类型对其影响并不显著。

基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法研究

为提高农机路径跟踪时的精确性,提出了一种基于滑模变结构的路径跟踪控制算法,并运用滑模变结构算法设计了自动驾驶控制器,通过简化农机车辆模型与线性化二自由度模型,求解出滑模变结构控制器的控制规律。通过在Simulink与CarSim中建立联合仿真模型验证控制器的可行性,结果表明:基于滑模变结构的农机路径跟踪控制算法的车辆作业转弯时横向偏差可控制在0.45m之内,实际行走路径与预设路径基本吻合,较加入预瞄模块的PID控制算法控制精度得到提高,满足自动驾驶农机路径跟踪精度及实时性的需求,可为农机路径跟踪控制的研究提供参考。

不同pH值条件下超声波辅助水浴提取对鱼鳞明胶凝胶特性、流变特性和结构特性的影响

对比分析不同pH值条件下的普通水浴(waterbath,WB)和超声波辅助水浴(ultrasonic-assisted waterbath,UWB)提取对草鱼鱼鳞明胶提取动力学、凝胶性质、流变特性与结构特性的影响。结果表明,当pH>7.0时,UWB作用下鱼鳞明胶的凝胶强度较WB更大。流变特性结果表明,UWB处理增强了鱼鳞明胶表观黏度,却降低了其凝胶点和融胶点。结构分析结果表明UWB可以降低鱼鳞明胶α-螺旋与β-折叠的含量,此外,pH值和UWB均可以改变鱼鳞明胶的三级结构。本研究可为实现鱼鳞废弃物的高值化综合利用提供思路。

可调负泊松比蜂窝结构在变面积机翼上的应用

为提高变面积机翼的性能,实现光滑柔性的无缝变形,提出了一种新型的基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计。首先,通过将负泊松比蜂窝结构单元运用到变面积机翼的设计中,利用负泊松比单元的拉胀特性,可以使机翼结构在发生展向变形的同时,发生弦向上的变形,由此实现更大的面积变化。然后,为实现对变面积机翼结构的变形轮廓控制,设计了一种新型的局部负泊松比可调的蜂窝结构单元,通过有限元仿真对其相对弹性模量和泊松比的调控规律进行了分析。最后,通过对机翼结构中的蜂窝结构单元参数优化设计,验证了其对变面积机翼结构的变形轮廓控制能力。研究结果表明,当机翼结构沿展长方向变形量为10.0%时,变面积机翼实现了23.9%的面积变化,且机翼结构变形后轮廓与目标轮廓吻合较好,形状误差仅为1.09%。同时机翼结构具有良好的承载性能,对于使用7075铝合金材料的变面积机翼结构,在承受15 kPa的气动载荷时,最大面外位移为0.645 mm。初步验证了基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计的可行性,为变面积机翼结构的设计提供了一种新思路。

多区域变参数功能梯度结构拓扑优化方法

为了在构件中构造形态多变和性能各异的功能梯度结构,提出一种多区域变参数的功能梯度结构拓扑优化方法,在保证构建结构单元连续性的同时,构建了多区域变参数的功能梯度结构。将设计域划分为多个区域,采用Helmholtz PDE方程对每个区域的密度变量进行过滤处理,然后施加不同的局部体积约束;将局部约束整合到传统变密度拓扑优化方法中,达到了不同区域生成不同功能梯度微结构的效果,同时区域之间的结构保持了良好的连续性。最后,通过悬臂梁和简支梁多区域功能梯度结构拓扑优化设计和制造,验证了所提方法的有效性。

小口径枪榴弹尾舵滚转角变结构控制方法

针对基于尾舵修正的小口径枪榴弹在飞行时间短、气动不确定因素较多,难以建立精确模型情况下的尾舵滚转角控制问题,提出基于变结构控制的小口径枪榴弹尾舵滚转角控制方法。该方法建立了存在气动干扰条件下小口径枪榴弹尾舵滚转角运动的状态空间模型,通过选取合适的切换平面与趋近律,设计了尾舵滚转姿态变结构控制器。仿真结果表明,所设计的变结构控制器初始响应抖振较小且控制精度更高,与传统PID控制方法相比,具有响应快、对参数变化及扰动变化不灵敏、无需系统在线辨识等优点,可实现对尾舵滚转角的精准控制,有效提高了打击精度。

交联处理对甜菜果胶结构及流变性质的影响

采用漆酶制备不同交联时间的甜菜果胶(SBP),对其结构与流变性质进行研究。结果表明:随着交联时间的延长,SBP的摩尔质量呈先增加后减小的趋势。扫描电子显微镜(SEM)观察发现SBP块状结构在交联处理后变得逐渐蓬松,表面出现明显的细纹和蜂窝状结构。热重分析结果表明:SBP经交联处理后热稳定性增强,质量残留率从32.37%增到42.20%。X-射线衍射分析(XRD)表明:交联处理后SBP晶体结构未发生显著变化。流变学结果表明:SBP溶液属于假塑性流体,蔗糖质量浓度对SBP黏度随着剪切速率的变化影响显著。此外,在整个剪切速率范围,温度越高SBP的黏度越低。随着交联时间的延长,SBP的表观活化能Ea从1.659×10~4J/mol降到1.097×10~4J/mol,表明交联SBP的黏度受温度的影响减弱。研究结果为SBP的进一步开发利用提供一定的理论参考。

基于变结构ESKF的航姿参考系统噪声处理方法

针对航姿参考系统(AHRS)易受到环境与传感器自身噪声干扰,导致姿态估计精度下降的问题,提出了一种基于变结构误差状态卡尔曼滤波(VS-ESKF)的噪声数据处理方法。首先,通过分析AHRS传感器观测数据与新息序列统计特征,设计了基于加速度范数与遗忘序贯概率比检验(F-SPRT)的方法,分别检测加速度计与陀螺仪的噪声数据。其次,基于噪声检测结果,将平滑变结构滤波(SVSF)策略引入到误差状态卡尔曼滤波(ESKF),以提高ESKF对噪声模型不确定性的处理能力。然后,结合磁场强度与磁倾角参数特征,利用马氏距离法评估磁干扰并实时调整磁力计补偿权重,获取准确的AHRS修正数据。最后,基于自主搭建独轮机器人平台进行实验验证,结果表明所设计的VS-ESKF算法可以及时、准确地检测AHRS噪声数据,并有效地抑制噪声干扰,相比于ESKF算法,对横滚角、俯仰角和偏航角的估计精度分别提升了31.05%、32.32%和40.07%,提高了姿态估计的准确性和稳定性。

非变性质谱和紫外激光解离在蛋白质结构和相互作用分析中的应用

蛋白质结构及相互作用的动态变化与其生物学功能密切相关,对蛋白质结构及相互作用进行精准探测和分析面临着巨大挑战。非变性质谱(nMS)是一种能够在近生理条件下将蛋白质及其复合物通过电喷雾离子化引入气相离子并进行质谱分析的方法。通过直接测定溶液中蛋白质及其复合物的组成或整合多种质谱解离技术,nMS可获取蛋白质及其复合物的计量关系、组装形式、解离常数、构象变化、结合界面及作用位点等关键信息,以揭示蛋白质相互作用与生物学功能之间的关系。紫外激光解离(UVPD)技术,特别是采用了193 nm准分子激光的UVPD是近年来迅速发展起来的质谱解离技术,其可以高效解离非变性蛋白质骨架,并保留碎片离子中的氢键等非共价相互作用力,从而实现单氨基酸位点分辨的蛋白质动态结构和相互作用质谱解析。本综述主要介绍了nMS和UVPD技术在蛋白质动态结构和相互作用分析中的应用和最新进展,包括由位点突变及配体结合等引起的蛋白质动态结构和相互作用变化,最后对蛋白质nMS表征的未来发展方向做出了展望。

高压下Th_(2)N_(2)S的结构相变:第一性原理计算研究

基于第一性原理计算和粒子群优化算法,研究了Th_(2)N_(2)S在0~200 GPa压强范围内的晶体结构和物理性质.研究结果成功再现了常压下的实验相:P3m1相,同时预测了2个高压下的新结构,即I4/mmm相和Cmmm相.确定了一系列由压强诱导的结构相变序列:由P3m1.相转变为I4/mmm相,然后转变为Cmmm,相应的相变压强分别为4.8.2 GPa和156.2 GPa.Th_(2)N_(2)S材料声子色散曲线及弹性常数的.结果表明,Th_(2)N_(2)S的3相是动力学和力学稳定的.力学性质的计算结果表明,P3m1相、I4/mmm相和Cmmm相均为韧性材料,其中,Cmmm相的各向异性程度是3相中最大的.电子结构的计算表明,P3m1相到I4/mmm相的相变是一个半导体-金属相变.

LK-99“室温超导”假象源自Cu_(2)S一级结构相变

1引言超导体具有零电阻和完全抗磁性(迈斯纳效应)两个特征,可用于电力传输、超导磁悬浮、核聚变等能源领域。此外,超导是一种宏观量子现象,可以用于量子计算、量子通讯等信息领域。自1911年第一个超导体被发现以来,超导体临界温度(Tc)从最初的液氦温区提升到了液氮温区.

动态流变行为在三元乙丙橡胶/硅橡胶共混物形态结构研究中的应用

利用开放式炼胶机制备了三元乙丙橡胶(EPDM)与硅橡胶(SR)混炼胶和单相硫化硅橡胶(v-SR)的共混胶,通过流变行为研究了组成比例、界面交联作用等对共混体系形态结构的影响,并采用扫描电子显微镜和两相剥离强度对形态结构的研究结果进行了验证。结果表明,动态流变行为成功预测了高黏度聚合物复合体系的形态结构。共混物中EPDM的用量在30~70份(质量,下同)时,EPDM/SR混炼胶的形态呈双相连续结构。用超过1份的过氧化物交联剂对EPDM用量为70份的EPDM/SR混炼胶中的SR进行单相交联,v-SR的连续结构发生了融合,转变成颗粒状结构,且颗粒结构的相畴随着交联剂用量的增加而增大,而高剂量的交联剂可以使两相形成共交联。

脑结构协变网络鲁棒性在不同昼夜节律偏好人群中的差异

目的基于灰质体积和皮层厚度,构建结构协变网络,探讨不同昼夜节律偏好人群脑结构协变网络鲁棒性的差异。方法使用CAT12工具箱提取早时型和晚时型志愿者脑灰质形态学指标,依据LPBA40图谱和Desikan-Killiany图谱,分别构建基于灰质体积、皮层厚度的结构协变网络,并使用GAT工具箱解算图论参数及结构协变网络对抗蓄意攻击的承受能力,观察网络的鲁棒性。结果在以灰质体积构建的结构协变网络中,当使用介数中心性作为蓄意攻击的目标,网络相对大小作为网络鲁棒性的评价指标时,早时型志愿者结构协变网络鲁棒性强于晚时型志愿者(P<0.05);当使用节点度作为蓄意攻击的目标,网络相对大小作为网络鲁棒性的评价指标时,早时型志愿者结构协变网络鲁棒性与晚时型志愿者相比差异无统计学意义(P>0.05)。在以皮层厚度构建的结构协变网络中,当使用介数中心性或节点度作为蓄意攻击的目标,网络相对大小作为网络鲁棒性的评价指标时,早时型志愿者结构协变网络鲁棒性均弱于晚时型志愿者(P<0.05)。结论不同昼夜节律偏好人群脑灰质形态间协变关系存在差异,结构协变网络鲁棒性可能是其表现之一,这为昼夜节律相关的神经解剖学特征提供了新的理解。