面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete, UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明：试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。     

超深圆形基坑地下连续墙支护结构体系力学性能分析

为了定量研究超深圆形基坑地下连续墙支护结构体系的受力和变形机理,本文通过Midas GTS建立超深圆形基坑施作过程的精细化有限元模型,通过改变地下连续墙局部弱化程度、地下连续墙先行幅和后续幅数量和嵌固深度等参数,对围护结构受力、变形和基坑周边地表沉降等规律进行了分析,分析结果显示:1）本工程的围护结构设计具有一定的优化空间;2）围护结构的水平最大变形和最大应力集中于第8~10道环梁处;3）围护结构的变形随幅间弱化程度和幅数的增加而增加,围护结构应力随幅间弱化程度和幅数增加而减小;基坑周边地表沉降随幅间弱化程度和幅数的增加而增加。分析结果对类似超深圆形基坑的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

有机手性分子器件的光电特性

目前多种有机手性分子器件虽已研制成功,但其内在的物理机理仍有许多未解之谜,其中手性分子的圆二色性精细结构、手性诱导的自旋选择效应等是有机手性分子研究的核心.为设计基于手性的新型有机功能器件提供理论指导,考虑有机手性分子螺旋势场诱导的自旋-轨道耦合,围绕分子的光电特性及其调控展开了系列研究.根据光致跃迁理论,得到手性分子...     

圆形加速器平衡轨道的计算

使用有限差分法,对方程中的非线性部分做泰勒展开,将其中的一次项和二次项都移至方程左端,对一次项直接离散,二次项进行半隐式处理,采用多层网格法外推方案,只需要很小的计算量就可以得到准确的解.将计算结果与龙格-库塔法以及传统的近似解析法做了比较,磁场调变度较小时三种方法符合很好.当磁场调变度变大时,传统的近似解析法由于未考虑非线性效应呈现出较大的误差,本方法具有更高的精度.本方法可用于计算磁场调变度很大的圆形加速器(例如固定磁场交变梯度加速器)的粒子平衡轨道.     

基于非均匀微观组织的纯铁板抗拉性能

为研究纯铁板制作过程中由微观组织的非均匀性对其力学性能产生的影响,以DT4C、DT4E板材为研究对象,探究纯铁板在不同厚度、拉伸速率及取样方向下应力应变曲线的变化规律,探索其对纯铁板拉伸性能的影响,得出纯铁板宏观物理特性的非均匀性变化规律。结果表明:取样方向对拉伸性能影响较小;板材厚度为0.5～2 mm时,屈服强度与厚度呈正比关系,纯铁板拉伸性能在厚度方向上具有尺寸效应;相同拉伸速率下,延伸率随厚度的增大先增大后减小,呈抛物状分布,存在一个最优厚度2 mm使得纯铁板的力学性能充分发挥;铁板内部构造的非均匀性决定了同种材料不同取样位置的试件力学性能的差异性。     

地下圆形空洞地质雷达成像机理

由于地理因素和历史等原因,城市地下圆形空洞“多”“密”“乱”的状况越来越严重,地质雷达圆形空洞扫描图像解析并不明确。基于地质雷达扫描探测全过程,将雷达紧贴地面扫描地下圆形空洞的全过程图像细分为三个阶段,建立各阶段水平距离与回波延时之间的关系,系统分析不同埋深,不同半径条件下圆形空洞地质雷达扫描图像的变化情况,结合探测实例实现地下圆形空洞地质雷达成像机理的科学解释。总结出地下圆形空洞雷达扫描图像对称轴左侧为单调递减的连续凹函数,厚度由不断增大至稳定;对称轴右侧为单调递增的连续凹函数,厚度由稳定至不断减小;随着埋深与半径增大,曲线曲率减小,曲线图像趋于缓和,曲线的特征体现出张开弧度增大的趋势。     

非圆形隧洞解析应力空间分布特征

隧洞开挖过程中快速获取掌子面附近围岩空间应力分布信息对其灾变防控至关重要。基于收敛约束法,将非圆形隧洞围岩解析解与可视化软件Tecplot相结合,提出一种高效、直观的隧洞解析应力空间分布呈现方法,利用该方法对引汉济渭岭北深埋隧洞掌子面附近的空间应力分布特征进行了分析,并在基础上探究了初始主应力场水平倾角对隧洞空间应力分布特征的影响。结果表明：沿隧洞纵向逐渐远离掌子面时,隧洞环向应力集中分布呈现出应力集中大小增长区、应力集中区域扩展区与应力集中区域稳定区三阶段特征。对于深埋硬岩隧洞,沿隧洞纵向远离掌子面的三阶段分布区间分别为0.5D(D为隧洞最大洞径)范围内,0.5D～2.0D范围之间,2.0D范围外。此外,初始主应力场水平倾角对隧洞应力分布影响主要体现在环向分布方位,而对其纵向分布影响较小。     

环型二元序列的赋权对换排序问题

研究了环型二元序列的赋权对换排序问题。定义一个长度为l的对换的费用是f(l)=lα,0≤α<1,对环型二元序列的赋权对换排序问题给出了一个O(logn)近似算法,其中n是环型二元序列的长度。     

AZO薄膜的光学性质研究

采用直流反应磁控溅射法,用Zn(99.99%)掺Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,用紫外可见、红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析,并对AZO薄膜的折射率和厚度进行了理论分析。薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上。AZO薄膜在紫外有很强的吸收峰,在红外区域,其反射率可达70%。通过理论计算得出了AZO薄膜样品的厚度为101 nm,与台阶仪测量的结果基本相符。