全海深宏生物保压取样装置设计与实验研究

针对非保压取样方法难以获取高质量生物样本的问题,提出全海深宏生物保压取样器. 考虑海上布放对装置质量的限制,提出中空式活塞取样结构. 针对深海的超高压环境,分析常规蓄能器设计中理想气体状态方程的不适应性,提出基于真实气体状态的设计方法. 针对密封圈移动引起的压降,设计液体主动补偿技术. 内压试验结果表明,保压筒和取样活塞具有足够的强度和良好的密封性. 高压舱测试表明,提出的取样系统在高压下可以稳定工作,设计的压力补偿系统能够显著地提高取样器的保压性能. 取样器在马里亚纳海沟深度超过10 800 m深度时进行2次原位实验,共获取端足类生物保压样品174只.     

沉积物上覆水界面取样器及配套转移装置设计

针对甲烷渗漏区渗漏通量的计算、非保压非气密取样设备导致的样品气体散失、微生物死亡和有机成分分解等问题，设计一种基于重载遥控无人潜水器（ROV）机械手操作的3 000 m级沉积物含上覆水保压取样器，以及与取样器配套的保压分离转移装置.该取样器可以实现样品的低扰动原位封装.在保压的工况下，转移装置可以实现上覆水的分离以及沉积物至不同培养釜的转移.基于阈值压力可调的泄压阀，保压转移装置通过压缩内部体积转移上覆水和通过二次取样转移沉积物.结果表明：取样器在南海的3次海试中分别获得了超过700 mL的保压样品，在3 000 m的海试中2 h压降仅为1.53 MPa，海试验证了取样器的取样率及保压能力.在30 MPa高压工况下，转移装置完成了沉积物及上覆水分离转移，在转移过程中保持压力波动不超过4.8%.在转移完成后，培养釜中样品的压力相对于取样器中的样品初始压力下降仅为4.7%.     

深海微生物取样器保压过程研究

为了实现取样器保压取样的可靠性，深入分析了深海微生物取样器保压功能的实现过程及其主要
影响因素.根据蓄能器内气体状态参数和深海环境压力的变化，把取样器保压过程分成了4个关键状态，
并建立了蓄能器在各关键状态转变时的状态方程.计算研究和模拟试验表明,保压过程中蓄能器的开启压
力略高于蓄能器充气压力；提高蓄能器的充气压力能获得更好的保压效果，当样品的原位压力为60 MPa
、蓄能器充气压力为20 MPa时，采样筒可以获得59 MPa的保压效果，充气压力大于25 MPa以后，每升高5
MPa，采样筒的压力提高0.1 MPa；采用20 MPa的充气压力，蓄能器皮囊在最大工作压力下体积变化小于
公称体积的75％，仍有较大的补压余量.     

重力活塞式天然气水合物保真取样器的研制

为了保真地获得沉积物样品，以有效识别天然气水合物存在与否，研制了天然气水合物勘探的一
种新型设备--重力活塞式天然气水合物保真取样器.该取样器由重力活塞式取样机构、保真取样筒、附
件与接口三部分组成，以自重作为动力源，自由落体插入沉积物中；通过回收主缆，转移样品到保真取
样筒；通过对上下封口的密封，实现保压功能；通过对保真取样筒内外表面镀特殊材料层及有机玻璃衬
筒实现保温功能.本取样器适用于3 km深海的表层保真取样，可以采集长达10 m的沉积物.样机试验表明
，此取样器动作安全可靠，保真效果好.     

基于PXI和LabVIEW的含气沉积物声学测试系统设计

针对含气沉积物取样样品在测试时难以保持原位状态的情况,设计了一套含气沉积物模拟及测试实验平台,采用PXI总线及LabVIEW技术设计了多参数测量及数据处理软硬件系统。系统主要包括选择PXI模块构建硬件系统,设计了与之匹配的超声波发射和接收电路,基于LabVIEW软件进行超声、温度、压力及位移数据的采集,对声学参数声速进行信号处理计算后显示计算结果。通过对现有沉积物样品进行声速测试对比实验,表明本测试系统与RS-ST01C非金属超声波测试仪声速测试结果一致,说明测试系统超声测量部分是可靠的。本测试系统的优势在于具有更好的扩展性和开放性。     

东太平洋多金属结核研究区海底沉积物土工特性研究

对大洋50航次获取的大洋插管柱状沉积物样品进行了土工力学参数测试,统计分析不同深度沉积物的含水量、湿密度、贯入阻力、剪切强度等土工特性与其取样层位之间的关系,以及各特性指标之间的关系。结果表明:研究区表层沉积物的含水率介于215.10%～284.90%,压缩系数介于5.53～6.21 MPa-1,天然密度介于1.20～1.24 g/cm3;表层沉积物呈流塑状态。研究区表层沉积物的贯入强度和抗剪强度,随深度的增加而增大,在距沉积物表面15 cm处,沉积物的抗剪强度迅速增大至18 kPa,在15 cm深度以下,抗剪强度增加趋于平缓,表明沉积物抗剪强度相对稳定;在表层沉积物30cm深处,抗剪强度最大达到28 kPa,贯入强度最大达到58.7 kPa。     

永磁同步直线电机推力特性的静态与动态测试

用静态和动态两种测试方法,对永磁有铁芯直线电机的推力性能进行测试。论述了两种测试的原理、方案,设计了静态与动态测试系统;静态测试方法主要用来测定直线电机的定位力、最大推力、绕组的并联支路数对电机最大推力的影响。动态测试采用一种创新的方法,能够在电机动子正常运行时,在线测试永磁直线电机的推力曲线,包括某一位置的电流——推力关系,提出了引起推力波动的主要原因。     

旁压试验在郑州轨道交通岩土工程勘察中的应用

旁压试验的特点是测试深度深、不受地下水影响,已经成为岩土工程勘察的重要手段之一,广泛应用于轨道交通、桥梁等大型岩土工程勘察中.以郑州市轨道交通岩土工程勘察为例,通过旁压试验,综合分析试验结果并据此测求试验土层的物理力学参数(地基承载力、变形模量、压缩模量、抗剪强度等),并与标准贯入试验、静力触探试验、室内土工试验的测试结果进行对比分析,得出了旁压试验在郑州地区类似工程勘察中的推荐计算公式和参数,即承载力计算采用极限荷载法,安全系数可取2.0;压缩模量可运用公式(4)计算;抗剪强度可采用公式(6)计算.     

电力测功机动态测试平台系统

为了测试电动汽车电机驱动性能,开发了一台高性能电力测功机测试系统,该系统使用他励直流发电机负载电机和可工作在4个象限的高性能控制器,实现了电机转速的闭环控制,配备了高性能的转矩传感器和全数字化的数据采集系统,实现了对异步电机、直流电机、永磁无刷电机、永磁同步电机及相应控制器的动、静态性能测试．     

预应力张拉时锚下局部应力的测试与分析

为了掌握珠江大桥局部受力情况,在17#墩的1#块纵向预应力张拉施工时,测试了锚垫板附近箱梁混凝土的应变分布,通过理论计算与实测值的比较分析表明,测试得出的最大纵向压应变为-58.96με,锚垫板侧的最大横向压应变为-139.37με,相应的压应力分别为2.06 MPa和4.88 MPa,远小于混凝土的抗压设计强度.箱梁锚固区始终处于弹性工作状态,箱梁顶板混凝土纵向应变受压,横向受拉,实测值与理论计算值得出的规律是一致的,除了最接近张拉千斤顶附近外,测试应变值与理论计算值吻合较好,在锚垫板52 cm的范围内,箱梁混凝土纵横向均受拉,受力最为不利.     

深海沉积物保真采样技术及应用

深海沉积物中含有大量嗜压型微生物和溢出性气体，采用传统取样技术不能长时间保持样品压力
，因而无法获取最真实的沉积物样品，为此提出了一套保真采样技术，可用于深海极端环境沉积物的取样
.通过对组成该技术的三个方面：样品转移技术、封口自紧技术与半主动保压技术进行研究，提出了保真
采样器的结构，分析了其工作原理，并对运用该理论的设备样机进行了实验室试验、码头试验和深海试验
研究.结果表明，基于上述理论的沉积物采样器样机具有良好的采样能力和原位压力保持功能.     

深海液压阀控热液采样器的研究

为了提高深海热液采样器的可靠性，提出了一种液压阀控式新型热液采样器的结构原理.热液采样器的流体控制单元采用了耐高温高压的海水液压电磁阀.从密封与润滑形式、气蚀抑制措施及材料选择方面介绍了研制深海液压阀的关键技术，进行了深海电磁铁的结构设计、深海电磁阀的结构设计，并就液压阀控式热液采样器的工作原理加以具体阐述.结果表明，相比步进电机驱动的热液采样器，液压阀控的热液采样器具有结构简单可靠性高的优点.热液采样器及其深海电磁阀可以满足深海热液口科学调查的要求.     

Concentrated and gastight sampling technique of deepsea microplankton

A new sampling method of deepsea microplankton with function of in-situ concentrated sampling and gastight sampling was proposed. In-situ concentrated sampling technique was realized as follows: a microplankton membrane was used as filtration membrane, and a deepsea pump was used to pump seawater; the microplankton was captured and the density of microplankton was increased when seawater flow through the filtration membrane. Gastight sampling technique was realized as follows: a precharged accumulator was used as pressure compensator. During the process of lifting the sampler, the accumulator compensated the pressure drop continuously. The laboratory experimental results show that with in-situ concentrated sampling technique, in-situ concentrated sampling can be realized and the maximum concentration ratio reaches up to 500. With pressure compensation technique based on accumulator, gastight sampling can be realized. When sampling at 6 km and the precharge pressure of accumulator is 18 MPa, pressure drop of the sample is less than 2% compared with its original pressure. Deepsea experiment (at 1.9 km) results show that the sampler can realize in-situ concentrated sampling and gastight sampling.     

一种液性塑料的薄壁类零件磨削夹具的设计

为提高薄壁类零件外圆磨削的加工精度,利用液性塑料设计了一种薄壁类零件磨削夹具.对该液性塑料的外圆磨削夹具进行理论分析表明,薄壁套对薄壁类零件产生的径向膨胀应力(25.22 MPa)能够克服薄壁类零件外圆磨削所产生的摩擦力(200 N).利用Workbench软件对薄壁套的变形进行有限元分析表明,密封腔液性塑料的压强达到7.44 MPa时,液性塑料对薄壁套的外表面可产生101.78 MPa的径向膨胀应力.通过对套阀阀芯进行仿真和对螺塞拧紧力矩进行理论计算表明,拧紧螺塞所需的拧紧力矩为2.58 N·m,套阀阀芯的最大变形为0.002 1 mm,最大应力为25.22 MPa,最大应变为0.000 13 mm.对夹具进行可靠性分析表明,其应力可靠度为100%.以上结果表明,本文设计的基于液性塑料薄壁类零件磨削夹具安全可靠,可用于磨削加工薄壁类零件.     

基于水压直驱的软体单元的动静态特性

提出水压直驱纤维增强软体单元,采用伺服电机驱动水压缸实现软体运动控制,搭建试验台开展软体单元动静态特性研究. 针对软体单元输出力、径向膨胀、弯曲角度及刚度等性能开展静态试验. 结果表明,软体单元驱动压力为影响输出力和弯曲角度的主要因素;当输入压力增加时,软体最大径向膨胀速率为3%;当输入压力为0.3 MPa、末端位移为4 mm时,水压驱动输出力为4.3 N,与气压驱动相比,软体刚度增加0.025 N/mm. 建立水压直驱软体单元动力学模型,围绕软体单元弯曲角度、压力响应进行仿真分析及试验验证. 结果表明,水压直驱软体单元模型仿真与实测结果较吻合,弯曲角度稳定误差为1.70%,驱动水压稳定误差为0.33%. 研究成果表明采用水液压驱动软体机器人可提高其性能.     

不同直径单桩静压贯入力学特性模型试验研究

为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性，设计了不同桩径的模型桩，基于光纤光栅（Fiber Bragg Grating，简称FBG）传感技术，开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验研究。结果表明：试桩的压桩力基本呈线性增加趋势，桩径越大，压桩力越大；桩径不同会影响单桩的荷载传递性能，由于桩径越大挤土效应越明显，沿深度方向的桩身轴力传递性能优于小桩径桩；桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大，桩径越大，对土体的侧向挤压力越大，桩身单位侧摩阻力越大；同一深度，两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现“侧阻退化”现象，“侧阻退化”现象随着贯入深度的增加越明显，且桩径越大，桩身单位侧摩阻力退化越显著；均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力，沉桩结束时，试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%，不同的桩身直径既影响桩端阻力，又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时，考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。     

沈阳综合体育馆大跨封闭屋盖平均风压数值模拟

为验证数值模拟在大跨封闭屋盖平均风压应用的可行性,采用数值模拟的方法对沈阳奥林匹克体育中心综合体育馆屋盖平均风载进行了分析,得到屋面上不同风向下的总升力与平均风压分布.分析了总升力随风向变化的规律性,并将平均风压分布与风洞试验结果进行了对比分析.可看出两种方法在三边有屋檐的屋面上的结果接近,说明数值模拟方法模拟封闲大跨屋盖的平均风压分布可行.通过悬挑边和圆弧边对比,可看出SST K-w湍流物理模型在计算以分离流为主的流场时,精度很好.最后研究了不同形式屋檐屋面上锥涡分布的特点.     

混合遗传算法求解包含柔性工艺的作业车间调度问题

针对离散制造企业中通常采用柔性工艺设计这一类新的作业车间调度问题,对传统的柔性作业车间调度问题进行了扩展,建立了包含柔性工艺的作业车间调度问题的数学模型.针对问题中在作业调度同时进行柔性工艺选择的特点,设计了改进的遗传算法染色体编码方式和遗传算子,在此基础上,结合变邻域搜索算法,设计了4种不同的邻域结构以产生邻域解,从而提高遗传算法的邻域搜索性能.最后以某轴承公司的实际调度数据为实例,将该算法进行实例测试,并与其他现有的方法相比较,验证了所设计算法的有效性.     

基于响应面法的汽车接插件翘曲变形优化

为减少汽车接插件在注塑成型过程中出现翘曲变形问题,以某汽车接插件为研究对象,选取模具温度、熔体温度和保压压力为响应面影响因素,以塑件的翘曲变形值为响应目标,运用响应面法Box-Behnken设计试验方案. 利用Design-Expert软件分析试验结果,建立响应面响因素与响应值之间的二阶响应面模型,获得最佳工艺参数组合为:模具温度为50 ℃、熔体温度为280 ℃、保压压力为60 MPa. 试验结果表明,采用该工艺组合生产的注塑件翘曲变形值下降21.26%,符合预期要求.