新工科背景下机械类专业分层次递进项目式实践教学探索--以东华理工大学机械工程专业为例

根据新工科建设的需求,东华理工大学机械工程专业构建了“分层次递进、项目多元化”的工程实践教学模式,并在实践教学环节实施了项目式教学。课程实验教学采用微型项目式教学,旨在夯实专业基础,培养工程素养及认知能力;专业课程设计以常用机电产品为载体实施项目式教学,打通相关专业课程之间的壁垒,培养学生综合实践能力;创新拓展实践以“项目+竞赛”形式促进学生学以致用,培养学生合作沟通能力和创新能力。分层次递进项目式实践教学使学生获得了充分的专业体验,知识、能力和素质水平都得到了有效提升。

光伏能源租赁管理与分析系统的研究与实现

随着信息时代的到来,越来越多的企业管理趋向于信息化、自动化,很多光伏能源企业发现传统的租赁管理方案已经不能完全满足自身需求。本文研究设计了一套合理的光伏能源租赁管理与分析系统以供企业使用;采用B/S模式与C/S模式相结合,通过数据库的设计,能够安全可靠的实现对光伏能源租赁管理中数据的存储、传输和管理;针对目前企业在光伏能源租赁计费中的困难,给出一套科学合理的光伏能源租赁计费方案;通过对IC卡的设计,完成对光伏设备的控制和数据采集;通过对采集的用户使用数据,能对不同类别客户、卡、设备的用电量、发电量的数据进行统计,生成各类统计的图和表;同时对数据进行回归分析、灰度预测等,分析出产品的潜在需求。特别是在我国"一带一路"伟大战略的提出时刻,光伏能源设备要走出国门,配合光伏能源设备推广和应用的多语种版本的软件设计显得尤为迫切。

多孔铝骨架/复合相变材料温控性能研究

相变储能材料(PCM)具有储热密度大、储/放热过程几乎恒温性等优点,是解决电子器件狭小空间下高热流密度问题的理想方案,但相变材料本身的导热系数较低、传热效率差等特性却限制了其应用范围。针对上述难题,以石蜡作为相变材料,通过3D打印制备多孔铝骨架,再采用水浴灌注法将石蜡灌注到多孔铝骨架中,制备出多孔铝骨架/复合相变材料(AS-PCM)。通过实验探究了95%、85%、75%3种孔隙率的温控性能。实验结果表明,添加多孔铝骨架可增强PCM的热传递,从而降低热源温度。在较大的功率下,AS-PCM对传热的改善更为明显。熔化完成前,低孔隙率AS-PCM热沉的底部温度和温度梯度更低,使用多孔铝骨架代替泡沫金属,为提高PCMs的导热性能提供了了新的多孔金属基体。

一种新型立体车库关键部件的设计研究

基于我国当前私家车剧增而产生的停车难而现有机械式立体车库由于自身特点普遍存在使用率低的情况,设计了一种新型高效侧方位升降横移式立体车库,其具有存取方便、车位互相独立、空间利用率高等特点。根据升降横移式立体车库的工作性质,对其升降横移传动系统进行了总体设计,重点对其关键部件升降装置进行了详细设计研究,为该新型立体车库的施工奠定了基础。

退役锂电池高压放电声音信号时频特征研究

为实现退役动力电池的梯次利用,以10 A·h方壳电池高压放电声音为研究对象,将不同SOH电池内部离子活性、放电能力、电荷迁移与补给能力等与其放电声纹建立联系,提取相关统计指标表征电池老化状态,为后续通过声音特征快速检测退役电池SOH打下理论基础。通过自搭建声音采集实验平台采集电池放电声音,而后对放电声音进行预处理,最后提取其时域特征(时域图、均方根能量)与频域特征(声谱图)进行分析。通过时频域特征分析得知:电池在高压电场诱导下放电发声,电池放电高能区域集中于10 kHz附近,随着SOH的降低,电池内部离子失活,电荷迁移与补给能力减弱,时域图中声音信号波形稳定性越差,且振幅主体范围不断减小,电池放电声音的均方根能量不断降低,语谱图中则表现为放电现象微弱,放电频率以及能量大幅下降。

SrMo_(1-x)Ni_(x)O_(3-δ)阳极材料的制备工艺及导电性能研究

为了开发新型固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料,采用EDTA-甘氨酸法制备了SrMo_(1-x)Ni_(x)O_(3-δ)粉体,探讨了pH值和煅烧温度对前驱粉体SrMoO4物相组成和形貌的影响,研究了不同Ni掺杂量时SrMo_(1-x)Ni_(x)O_(3-δ)材料的晶体结构和导电性规律。结果表明,在弱酸性溶液下,经过750℃煅烧5 h可以获得理想的SrMoO4前驱粉体;Ni掺杂可以在SrMo_(1-x)Ni_(x)O_(3-δ)结构中引入氧空位,改善材料的离子传导,但Ni含量的增加和Sr_(3)MoO_(6)杂相的析出使得SrMo_(1-x)Ni_(x)O_(3-δ)电子电导率下降,SrMo_(0.94)Ni_(0.06)O_(3-δ)的总电导率仍有2169 S·cm^(-1)。本研究成果可为SOFC阳极材料的研究与开发提供参考。

基于半监督学习和支持向量机的铀矿分选方法研究

为了识别可冶炼铀矿石,提高资源利用率,采用X射线透射技术,并结合半监督学习算法—ITSVM,实现对铀矿的智能分选。同时为进一步优化模型性能,引入了亮暗校正方法以解决图像噪声问题,该方法通过归一化处理,将噪声图片中的每个像素点进行映射,从而提升图像质量。通过改进的直线凹点检测与切割算法和切片方法,攻克了支持向量机对多目标分类任务的难题,该算法通过检测像素点相对于直线的位置和距离,利用约束条件判断凹点,采用最小距离切割方法获得对应的切割线,再通过切片的方法将多目标检测问题转化为多个独立的单一目标检测问题。通过综合这2种优化方法,最终建立了ITSVM铀矿分选模型。通过X射线投射技术收集到的2000张铀矿图片对该模型进行训练测试,并与SVM和TSVM模型进行结果对比。结果表明,经过亮暗校正,模型在检测铀矿的准确性方面提升了2.9个百分点;通过使用改进的直线凹点检测与切割算法和切片方法,使ITSVM模型具备多目标检测功能,模型对多目标铀矿图片检测的准确性达到95.7%;在测试集上,ITSVM模型检测铀矿的准确性达到97.3%。相比于SVM和TSVM,ITSVM在检测铀矿的准确性和持续优化模型方面具有更大优势,实验结果验证了ITSMV模型在铀矿分选领域的可行性。

主动悬架非线性滑模容错控制研究

以1/4车非线性主动悬架模型为研究对象,针对未知的作动器故障,提出了一种滑模容错控制方法。选取合适的滑模面,以保证悬架系统的隔振性能。在无需掌握系统的非线性及作动器故障信息的前提下,基于Lyapunov稳定性理论设计滑模容错控制律,使其切换增益能实现自适应调节以消除故障影响。最后,通过理论推导证明了该控制律能够满足悬架系统的硬约束要求。仿真结果表明,基于容错控制律设计得到的主动悬架系统,在作动器出现故障的情况下,有效改善车辆乘坐舒适性,体现出了较好的容错性。

基于行波法的民用电力线路故障测距技术

民用电力系统具有分支线路多、折反射复杂、反射行波信号较弱、故障行波信号难以捕捉和识别的特点,为了实现对民用电力线路的故障定位,本文提出了一种利用分支线路检测装置+主机接收装置+低压脉冲发生器的故障定位方法,分支线路检测装置可以检测各分支线路的状况并在故障发生时将故障信息发送给主机接收装置,主机接收装置可以在电脑界面上显示相应的故障信息和位置,低压脉冲发生器用于离线测量、提高测距精度,该套装置配合通用行波测距装置可以实现对民用电力线路故障的准确定位。

基于OPC与组态技术的气体流量自动检定系统的设计

针对目前在流量计生产制造中大量需要对气体流量计进行检定,为使检定结果高效、精确,在建立气体流量模型基础上,设计了标准表法气体流量检定装置的系统结构与构造,利用MATLAB实现了流量控制策略运算及仿真调试,采用OPC技术在组态王和King ACT软件之间实现了气体流量校准系统的数据采集的自动处理、在线检定、实时曲线查询,保证了检定过程自动化和高效性。对实验数据进行误差和不确定度计算分析,结果符合工业要求。

全组分再生微粉复合水泥砂浆力学性能试验研究

研究了外加剂对不同再生微粉取代率下的水泥砂浆力学性能的影响。研究结果表明:复合掺合料能够提高再生微粉砂浆的流动度;再生微粉砂浆的抗压、抗折强度,尤其是早期强度随复合掺合料的加入而提高,并且提升程度呈现先升高再降低的趋势;复合掺合料能提高再生微粉复合砂浆的韧性。

主动悬架H_∞/广义H_2积分切换面自适应滑模控制研究

悬架是车轮与车辆承载系统之间的弹性连接装置的统称,是现代车辆重要组成部分之一。以四分之一汽车动力学模型作为研究对象,设计一种带有积分切换面的自适应滑模控制器。所设计的H∞/广义H2积分型切换面能够有效地改善悬架系统的动态性能,使其对非匹配外界路面扰动具有不敏感性。并且通过设计一种自适应律,实现对不确定路面扰动的辨识估计,提高了系统的实用性。将控制器的性能与被动悬架系统、H∞/广义H2主动悬架进行了对比,仿真结果证实了控制器的有效性。

基于内维尔插值的不可分辨共振能区多温度截面生成方法研究

对于具有快中子能谱的核能系统,其共振截面在不可分辨共振能区因受温度效应的影响,无法准确获得该能区内每个能量对应共振峰的截面,在计算不同温度截面时,需考虑采用与可分辨共振能区不同的计算方法。本文在充分调研国内外蒙特卡罗中子输运中的不可分辨共振能区在线核截面生成方法现状基础上,结合了各核素不同温度下概率表的特征,提出使用基于内维尔(Neville)插值的不可分辨共振能区多温度截面生成方法,在保证核截面精度的同时提高了截面生成效率。国际快堆堆芯模型Bigten1及Bigten2等测试结果表明:该方法与基准值的偏差小于10 pcm,证明了方法的准确性与有效性,可用于反应堆多物理耦合计算。

退役动力锂离子电池老化特性及温度特性研究

为实现退役动力电池的梯次利用,以软包磷酸铁锂电池为研究对象展开了电池容量与循环的特性研究,通过实验分析电池老化的机理及其老化的本质原因,认为活性锂离子损失、电极活性物质损失和电池内部极化反应是电池老化的根本原因。将电池循环老化过程分为循环初期、中期和后期3个阶段,发现循环初期电池容量衰减速率较快,中期衰减速率最慢,后期急速衰减。实验发现电池温度与倍率电流呈正比关系。且不同老化程度的电池在2C倍率放电状态下与温度存在正相关规律,即随着老化程度的加深,电池内部副反应热、极化热等情况增多,电池放电时温度不断上升,且温度变化率加快,健康状态最低的电池温度变化率最高达0.127℃/s。

基于PLC的四轴搬运机械手实验装置的研究

基于Dobot机械臂设计原理确定结构尺寸,结合PLC实现控制系统设计,完成四轴搬运机械手实验装置的研制。该装置控制系统采用大工计控MAC1610运动控制器,控制四个步进电机,完成搬运功能。同时采用触摸屏作为人机交互设备,对各关节进行调试,根据记录的各关节的位置,完成示教再现功能。机械手结构紧凑,控制系统程序设计简洁、界面友好。

无人驾驶车恐怖犯罪风险研究

在即将到来的无人驾驶车时代,存在着一种恐怖风险:恐怖分子可能在无人驾驶车内放进易燃易爆品或其他危险品,当它驶近目标后再遥控引爆或引燃,可以达到恐怖袭击的目的。由于这种恐怖活动可以在隐蔽场所遥控操作,可以一人操作多辆无人车,尤其是恐怖分子不会当场伤亡,恐怖分子可能乐意选用这种方式;警方的预防和侦破工作也将面临新的挑战。我国以预防和打击国际恐怖犯罪为己任,公安部门不仅需要预测国外无人驾驶车恐怖袭击的特点,而且还应该研究国内的无人驾驶车恐怖袭击的潜在风险。应该在充分的风险研究基础上,提前研究相关法律法规、运营管理、技术设施,应急预案等,达到防患于未然的目的。

具有角度补偿功能的便携式电子称量勺设计研究

目前市面上的电子称量勺易受倾角影响,稳定性和精度不高。设计了一种具有角度补偿功能的便携式电子称量勺。该设备由电源模块、功能按键模块、压力传感器模块、陀螺仪角度检测模块和显示模块构成。系统初始化完成后,单片机对采集到的勺体倾角进行卡尔曼数字滤波,而后对压力模块数据进行角度补偿,最后将当前称量信息在LCD1602显示。实验结果表明,新型电子称量勺受倾角影响较小,在测量过程中具有较高的稳定性和精度。

硅光电池的光谱响应测试技术

以精密单色仪、斩波器SR540、卤钨灯光源、样品室和自主研发的交流放大滤波电路等硬件搭建成一套光谱响应测试系统。该系统软件以VC＋＋6．0为开发平台，主要实现了计算机对单色仪中的扫描仪参数设置以及波长连续扫描控制，精确测量波长400-1 100 nm的光谱响应值；利用光谱响应理论公式，采用最小二乘法可对单晶硅的性能参数（Sp、Lp和SN、LN）实现自动拟合。

基于QPSO算法的瓦斯预测研究

针对当前用于分析瓦斯浓度数据的高斯寻峰算法存在较大误差现象,采用量子粒子群算法,对非均匀采集到的瓦斯浓度数据进行优化。经过实验,得出了量子粒子群算法的瓦斯浓度检测结果比粒子群算法的检测结果精度更高、误差更小,检测速度更快的结论,表明量子粒子群算法在瓦斯浓度检测中有一定的应用价值。

基于数值积分的核截面在线生成方法研究

为准确模拟反应堆内不同温度下中子与各种材料间的相互作用,当反应堆堆芯温度变化时,需要在线生成不同温度下的反应截面。现有在线截面生成方法中,以MCNP6的曲线拟合法使用较为普遍,但该方法的截面生成效率偏低。为此,本文开展了基于数值积分的核截面在线生成方法研究,结合双指数变换与GaussHermite积分替代原有解析积分,提高展宽截面生成效率。典型核素与多普勒反应性系数基准例题结果显示,数值积分方法的曲线拟合计算效率比原始方法平均高10倍以上,且精度与原始方法相对偏差在1.54%以内,验证了本文方法的有效性,可用于反应堆多物理耦合计算。