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曹慧亮 , 张英杰 , 寇志伟 , 石云波 , 唐 军 , 刘 俊
2018, 39(4):289-298. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04001
摘要:惯性制导系统在制导炮弹中有着极其重要的作用,其中,微机械陀螺仪作为惯性制导系统的核心器件,其抗高过载能力直接制约着惯性制导系统在抗高过载环境中的应用。首先,对炮射膛内高过载环境进行了建模和量化,概括了微机械陀螺结构的高过载失效机理。其次,结合国内外相关机构公开发表的研究成果,从微机械陀螺仪的抗高过载特性的角度出发,介绍了不同测控方式、不同结构形式、不同结构材料、不同工作原理的微机械陀螺仪的抗冲击能力。最后,对相关报道和论文进行了总结和归纳,提出应从驱动-检测方式、合理的吸能释能结构配置、工作原理、新型结构材料、多级系统缓冲等方面设计和改进高过载微机械陀螺结构,以提高陀螺的抗高过载能力。
2018, 39(4):299-305. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04002
摘要:为了研究温度对钛合金薄板脉冲激光焊接头拉伸性能和疲劳性能的影响,采用与母材对比的实验方法,分别测试了不同温度下母材和激光焊接头的拉伸和疲劳性能,并利用扫描电镜对拉伸和疲劳断裂后的试样断口和组织进行观察。结果表明,Ti6Al4V脉冲激光焊接头和母材试样的拉伸强度和疲劳寿命随着温度的升高而降低,300 ℃时母材和接头的抗拉强度分别降低了26.2%和31.6%,疲劳寿命分别降低了83.6%和77.8%;通过对疲劳断裂后的组织观察,发现Ti6Al4V脉冲激光焊接头的疲劳损伤集中于焊缝区域,并且随着温度的升高,Ti6Al4V脉冲激光焊接头和母材试样表面的组织变形程度增大从而导致了疲劳寿命的降低。研究结果对提高钛合金寿命和使用安全性有参考价值。
2018, 39(4):306-313. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04003
摘要:列车安全性检测是铁路机车车辆工程的重要研究课题。轮对是高速列车行走部的关键部件,传统检测模式只能发现宏观存在的缺陷,而不适用于运行过程中的早期缺陷的发现与状态跟踪。为了实现对早期故障的快速识别与轮对寿命预测,针对传统测试方法在早期检测与动态检测方面的不足,提出了全新的动态检测系统,以满足列车运行的安全要求,还对磁记忆信号与该材料所受载荷状态之间的关系进行了大量的试验研究。研究结果表明:在50~150 kN的载荷区间内,试件的磁记忆信号呈单调变化,变化趋势明显;对试件进行疲劳载荷后发现磁记忆信号的原始值及梯度、峭度等信号特征均有所变化,峭度变化较为明显,能够有效反应材料的疲劳状态。采用金属磁记忆技术进行轮对早期故障检测与动态检测,对于保证列车的运行安全具有重要的现实意义,可为无损检测领域的应用提供借鉴。
2018, 39(4):314-320. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04004
摘要:为了更好地研究频道分配问题,引入了从顶点集到非负整数集的一个函数,即图的一个L(2,1)—标号。假设最小标号为零,图的L(2,1)—标号数就是此图的所有L(2,1)—标号下的跨度的最小数。对于路和圈[WT]的Cartesian积图的推广图——手镯图的标号数问题,给出了手镯图的定义,即是将拟梯子的两端重合而得到的图形,同时给出了其L(2,1)—标号数的定义,运用顶点分组标号法,根据圈的个数和每个圈的顶点数的不同进行分类讨论,研究结果完全确定了手镯图的L(2,1)—标号数的确切值,丰富了图的种类并完善了标号数理论。
2018, 39(4):321-330. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04005
摘要:为了丰富Sturm-Liouville(S-L)微分算子的谱理论,研究了闭区间[0,1]上边界条件依赖谱参数的非连续S-L问题。首先利用该问题在直和空间上的等价刻画,给出了非连续S-L问题特征值与连续S-L问题特征值间的交替关系,即在非连续S-L问题的特征值的每个开子区间内都恰有连续S-L问题的一个特征值,进而由连续S-L问题的振荡理论推出非连续S-L问题的振荡理论。然后通过Prüfer变换和Hergloz函数的转换,建立了边界条件依赖谱参数的非连续S-L问题与边界条件为常值的非连续S-L问题的转换,得出转换后的特征值与转换前(除去有限个)的特征值相等。最后通过构造边界条件为常值的非连续S-L问题的特征函数求得其特征值的渐近式,从而得到了边界条件依赖谱参数的非连续S-L问题的特征值的渐近表达式。新的研究方法可推广到对间断点条件依赖谱参数的S-L问题研究。
李 娜 , 任聚杰 , 赵海燕 , 李亚娟 , 余旭东 , 崔 敏 , 张 聪
2018, 39(4):331-336. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04006
摘要:多金属氧酸盐(POMs)作为一类新颖、独特的无机构筑单元,可以通过调节合成条件使端氧或桥氧活化,从而得到多种化合物。为了研究POMs的电化学性质,选择Keggin-型磷钼酸和1,4-双(咪唑基)丁烷(L),通过水热法合成了一种新的基于多金属氧酸盐的无机-有机杂化化合物(H2L)3(PMo12O40)2,研究了该化合物对于亚硝酸盐的电催化活性。通过元素分析,红外、热重、X射线单晶衍射和X射线粉末衍射对化合物进行表征,探讨了合成过程中反应条件(例如pH值)与目标化合物结构之间的关系,测试了目标化合物的电化学性能和电催化性质。X射线单晶衍射分析表明,多酸是通过氢键与配体连接的三维结构,属于Triclinic晶系,空间群为P-1;荧光分析表明,化合物的荧光主要来自配体贡献。该化合物对亚硝酸盐有较好的电催化活性,有望用于实际样品中亚硝酸盐的检测。
2018, 39(4):337-342. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04007
摘要:酰胺键是一种可表现出高生理活性的特殊结构,形成酰胺最理想的途径是羧酸与胺直接反应,但必须要在强热的条件下才可生成。为了解决此问题,研究了一种通过利用简单的芳基硼酸催化,在较为缓和的条件下使脂肪酸与伯胺直接缩合构建酰胺的方法,以苯乙酸与苄胺的直接酰胺化建立反应体系,对反应催化剂种类、催化剂用量、反应溶剂、反应时间以及反应温度进行了优化。结果表明:以氟苯为溶剂,苯硼酸为催化剂,先在回流温度下处理有机酸1 h后,再加入脂肪胺继续反应12 h,在此最佳反应条件下,可获得对应酰胺的收率在80%以上,采用1H NMR和13C NMR对所得产物的结构进行了表征。方法操作简单,产物易于纯化,是一种新的制备酰胺类化合物的有效方法。
2018, 39(4):343-348. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04008
摘要:为了快速有效地进行在体药物筛选,研究了以小鼠黑色素实体瘤组织中的原代细胞构建黑色素瘤模型的方法。从荷黑色素瘤小鼠的组织中提取原代肿瘤细胞,与体外培养的B16细胞通过皮下注射分别植入两组C57BL/6小鼠体内,考察两组小鼠肿瘤显现时间和生长速度。结果表明:当接种浓度为5.0×106个/ mL、每只0.2 mL时,小鼠黑色素瘤原代细胞和体外培养的B16细胞成瘤率分别为100%和80%,且小鼠右前肢肿瘤(大小约4 mm3)出现时间分别约在第3天和第8天。紫杉醇对两种模型的初步评价显示,与体外培养的B16细胞模型相比,原代B16细胞模型是体内筛选和评价特定化合物抗肿瘤活性的一种可行而有效的方法,成瘤时间较短、成瘤率高,所得实验数据误差也较小。模型的建立为相关药物评价模型的开发研究提供了一条可借鉴的新途径。
2018, 39(4):349-355. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04009
摘要:随着无人机航迹规划高维空间的扩展,无人机的飞行环境变得异常复杂,其外部威胁不再是简单的二维静态威胁,传统的蚁群算法和人工势场算法已经不能满足实时性和高复杂环境的要求。为解决上述问题,提出新的基于动态加权A*算法的无人机航迹规划。首先对无人机的飞行环境进行建模,通过研究航迹规划的转弯半径、航迹段长度和最大航程限制等约束条件,用于保证无人机的安全飞行,从而降低坠机率和威胁概率;其次,通过研究无人机的航迹和外部威胁参数,设计出新的航行方式,降低航行危险和减少损失;然后,通过扩展顶点势能定位和网格图整体变化的动态权重,获得动态环境下的代价函数,增加避障搜索速度、精度和加深回避程度。最后,通过仿真结果表明,在同一应用环境下,所提算法与蚁群算法和人工势场算法相比,航迹路径最优、威胁代价最小和算法执行的时间最短。综上,基于动态加权A*算法很好地应用于无人机航迹规划,降低了无人机航迹代价,缩短了算法完成时间,提高了复杂环境下无人机航迹规划的搜索速度和精度。
2018, 39(4):356-364. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04010
摘要:为了满足人们对于限定区域监测的需求,解决异构数据的表示、传输以及高并发问题,分析了传统物联网平台在传感数据采集以及传输方面的不足,通过功能模块设计,开发了微环境监测平台。针对平台传感层数据采集工作,设计通信协议,统一数据格式,减少数据传输量和能耗,并制定协议通信流程,利用LoRa技术完成终端到网关之间数据的远程传输;针对平台网络层,设计高并发数据接口实现服务端程序接收并处理数据,最终完成系统的研发和测试。结果表明:设计的通信协议可以完成异构数据格式的统一工作,降低了数据传输量和能耗;验证了数据从终端采集设备到网关,并经过上位机最后到服务器整套传输方案的可行性与可靠性、低延迟性以及高并发数据接口的处理性能。微环境监测平台能够稳定运行,为跨行业物联网应用提供了一套数据采集和传输的解决方案。
程世超 , 魏慧君 , 孙世清 , 王 松 , 王瑞阳 , 崔博帅 , 尉念伦
2018, 39(4):365-371. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04011
摘要:针对轴承钢失效形式主要为疲劳破坏的问题,对中碳铬钨渗氮轴承钢进行旋转弯曲疲劳(RBF)试验及分析。分析轴承钢经调质处理(880 ℃+540 ℃)后的组织,再经RBF试验后疲劳断口和渗氮处理的作用,还分析了非金属夹杂物对轴承钢RBF的影响,构建了非金属夹杂物深度和尺寸对中碳铬钨渗氮轴承钢RBF极限强度影响的模型。实验结果表明:试验钢调质处理后,组织为回火索氏体,主要析出M6C型和M23C6型碳化物,力学性能优良,RBF极限强度达到729 MPa;疲劳源分为表面缺陷和内部非金属夹杂物,表面缺陷主要包括非金属夹杂物脱落形成的凹坑以及机加工留下的刀痕,非金属夹杂物主要为镁铝酸盐;轴承钢在NH3渗氮气氛中560 ℃恒温保持25 h,渗氮层厚度达360 μm以上,渗氮工艺合适。研究结果对中碳铬钨渗氮轴承钢的发展及其疲劳性能的提高有一定的参考价值。
李英品 , 魏亚男 , 郝彦忠 , 冯康宁 , 张玉梅 , 裴 娟 , 孙 宝
2018, 39(4):372-378. DOI: 10.7535/hbkd.2018yx04012
摘要:为了提供多条电子传输通道,增加窄禁带半导体和有机半导体的负载量,采用一步水热法,在FTO基底上制备了由纳米管和纳米线组装而成的枝状TiO2;通过化学浴沉积法,在枝状TiO2上成功地制备了窄禁带半导体Sb2S3;利用SEM,XRD,紫外-可见吸收光谱,瞬态光电流,稳态荧光光谱及J-V曲线等手段,对样品形貌、晶型、吸光性能和光电性能进行了表征和测试,探究Sb2S3沉积时间对电池效率的影响。结果表明:稀疏的枝状TiO2阵列垂直于FTO导电玻璃生长,为电荷传输提供了有利条件;Sb2S3的加入,加强了电极材料对可见光的吸收,提高了光电流强度及荧光猝灭强度,有利于光生载流子的产生和转移;由枝状TiO2/Sb2S3(3 h)/P3HT/PEDOT∶PSS/Au构成的杂化太阳电池的能量转换效率达到了1.10%,是未沉积Sb2S3的杂化太阳电池能量转换效率的10倍。在多级结构TiO2上沉积Sb2S3,有利于提高电极材料对可见光的吸收,加强光生载流子的传输能力,拓宽光谱响应范围,提高光电性能,对于解决单纯TiO2电极吸收强度较弱和光谱响应范围较窄等问题具有重要意义。