随着纳米科技的发展而新兴的纳米摩擦学是在原子分子尺度上研究摩擦界面上的行为、变化、损伤及其控制，成为超精密机械和微型机械研究的重要技术基础之一。在20世纪90年代初期，我国摩擦学工作者开始该领域的研究，并取得可喜的成果。概述清华大学摩擦学国家重点实验室在纳米摩擦学主要方面的研究进展，包括薄膜润滑、受限液体特性与有序分子膜...
根据JILES等提出的铁磁磁滞模型和JILES建立的磁机效应理论，结合能量守恒的观点，对超磁致伸缩执行器（GMT）的动力学参数及磁化参数进行辨识。针对JILES方法确定磁滞磁化模型所需磁性材料参数多，且在执行器工作条件下不易测量的缺点，经过对数学模型的推导变换，提出一种基于试验数据简便易行，试验数据容易获取的参数辨识方法，参数的估计可...
采用等效电路方法建立换能系统的阻抗／导纳集总参数模型，包含各子部分的材料特性、尺寸、系统损耗因子、谐振频率、激励电信号以及不同负载下系统阻抗和导纳等动力学特性。以无键合工具与有键合工具两种不同负载为例计算得到，在100kHz范围内系统包含4阶轴向谐振频率；相比于无键合工具条件，有键合工具负载条件下的各阶谐振频率增大，其电阻...
对微通道中液氮流动沸腾换热特性进行试验研究和分析。给出典型的沸腾曲线，分析壁温、干度和换热系数沿微通道管程的变化规律，考察热流密度、质量流量和压力对流动沸腾换热的影响。将126个试验数据点与四个换热关联式比较，并对微通道中流动沸腾换热机理进行分析。结果表明，在多数情况下干度和热流密度对沸腾换热系数的影响较小，换热系数主...
针对普通粒子滤波器在非线性系统随机系统故障诊断中的“退化”现象和估计精度的不足，进而影响诊断准确率的问题，提出应用U-粒子滤波器（Unscented particle filter，UPF）进行改进的方法。在建立正常／异常UPF滤波器模型的基础上，推导基于UPF的似然概率密度函数和似然比（Log likelihood ratio，LLR）计算方法，构造故障的检测律和诊断律，...
针对铝合金MIG焊过程热积累作用强容易产生焊缝突然塌陷从而导致焊接过程失败的问题，建立电弧声信号传感系统并以焊接电弧声为研究对象，运用小波分析方法研究焊接电弧声信号与焊缝塌陷的相关性。研究表明电弧声信号的能量变化与焊缝塌陷有着明显的对应关系，电弧声总能量随着焊缝开始塌陷而增加，对电弧声进行小波分解发现不同频带有着不同的...
在极低速纯滑动条件下完成高粘度聚丁烯弹流油膜的光干涉测量试验，观察到明显的油膜入口凹陷现象。试验结果表明，入口凹陷的深度随载荷的增加而增加，随卷吸速度的增加存在一个极大值。试验中润滑剂的粘度越高，入口凹陷越容易出现。纯滑动条件下，油膜厚度对速度和载荷的依赖关系明显偏离了经典的弹流理论。试验中观察到的入口凹陷证明了已有...
为探讨柔性管与紊流耦合的减阻特性和初步机理，使用双重管结构，对柔性管的减阻特性进行试验研究，采用激光传感测位仪对柔性管外壁的位移脉动特性及其与柔性管减阻率之间的相关性进行研究。结果表明，壁厚越小，雷诺数越大，柔性管减阻率越大；在双重管结构及雷诺数约为3×10^4时，壁厚为2mm、3mm及4mm柔性管的减阻率依次约为16％、11％、9％；...
连杆拐点圆上点附近曲线段与直线之间的近似度很高，工程上常利用其机构作为直线导引机构。针对铰链四杆机构连杆瞬心无穷远时拐点圆不存在，现有的方法不能综合出近似直线轨迹四杆机构的问题，提出瞬心无穷远时连杆曲率叠加原理，根据运动学原理进行分析，推导连杆上任意点曲率计算公式，证明曲率叠加原理的正确性，并得到求解铰链四杆机构连杆...
介绍非线性参量近似熵的理论及算法，提出由近似熵的角度去分析短路过渡弧焊稳定性的思想，对指导实际焊接过程时的规范选择有参考作用。在焊接参数均满足匹配条件下，采集短路过渡的弧焊电流信号，对该电流信号的近似熵进行计算，结合传统的最佳电弧的理论认识，通过比较不同规范下近似熵的大小和近似熵的标准方差，探索得出近似熵与稳定性的规...
对流体在放置斜截椭圆柱式涡流发生器矩形槽道内的流动与传热特性进行大涡模拟，得出流场中速度、温度与压力参数的瞬态变化特性，再现温度场、压力场及诱导旋涡的变化过程，并对流动结构及涡流发生器强化传热的机理进行分析。为验证大涡模拟计算结果的准确性，在相同条件下对未布置涡流发生器的空槽道分别采用湍流模型和大涡模拟进行对比计算，...
为探讨轴伸式贯流泵装置双向运行时的内部流动结构并进行性能预测，应用三维湍流Navier-Stokes、Realizable k-ε两方程湍流模型、壁面函数法和滑移网格技术，进行泵装置双向运行时的全流场三维湍流数值模拟研究。计算所采用的模型贯流泵具有特定的S形叶片及正向运行时的后置弯曲导叶。研究结果揭示了贯流泵装置正、反向运行时的全流道速度等值线...
简要叙述应用响应面方法获取极限状态函数（该极限状态函数具有响应面函数的特点）的过程。提出利用这种极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法，并推导了计算公式。该方法的优点是：①可用于极限状态函数未知的情况。②此极限状态函数是形式简单的二次多项式，便于实现方差和偏导计算，使可靠性灵敏度的计算简单易行。③该极限状态函数包括一...
采用半固态成形机理分析和试验研究相结合的方法，建立半固态触变成形的粘塑性本构方程，并提出本构方程的优化新方法。通过半固态Al-4Cu-Mg合金的等温压缩试验研究，分析试验数据，得到本构方程中的4个待定系数，并以此作为优化设计的初试值。结合本构方程的形式，对其进行特性分析和优化。将含优化变量的本构方程作为子程序引入到有限元数值模...
根据协同学和非线性动力学原理，通过对车辆-轮胎系统非线性模型的分析，利用轮胎魔术公式的逐点一阶Taylor展开式，建立车辆转向系统势能函数方程。通过对势能函数曲面的分析，发现车辆转向系统的稳定区域是由车身侧偏角和横摆角速度确定的极限环，并揭示出车辆转向失稳的机理。最后，利用李亚普诺夫函数对势能函数方程进行能量变化趋势验证，...
构造退化条件数和容错空间影响因子两个容错性能指标，前者反映了某一故障时刻退化机器人的操作能力，后者反映了该故障时刻退化机器人相对工作空间的大小，它们可分别用来衡量机器人在故障时刻和故障后的容错操作能力。基于这两个指标，提出冗余度机器人结构参数的最优设计方法，该方法可以用来确定使机器人具有最佳容错操作性能的臂长参数。给...
针对汽油机活塞承受交变的热负荷一机械负荷，提出用Palmgrem—Miner累积损伤法则对活塞进行断裂特性的分析研究，采用有限元法并根据应力幅一平均应力分布和Palmgrem—Miner累积损伤法则这两种理论分析方法对活塞槽底节点寿命预测进行仿真计算。研究结果表明，汽油机活塞环岸断裂是由于过高的交变热应力叠加交变的机械负荷所致；第1环槽表面上...
通过将轧制变形区划分为微单元，对变形区内轧制力影响因素的变化规律进行研究。根据微单元塑性变形方程式，建立单位轧制压力的计算模型。针对变形抗力、摩擦因数等非线性因素，建立基于神经网络校正系数和工作参考点方法的数学模型，分析其在变形区内的变化规律。针对轧辊压扁和轧制力计算的耦合现象，采用计算机迭代计算的模型完成轧制力的解...
为得到超光滑的数字光盘母盘玻璃基片表面，研究玻璃基片的亚纳米级抛光技术。分别采用2μm、0．3μm超细氧化铈抛光液以及纳米氧化硅抛光液进行三步化学机械抛光（Chemical mechanical polishing，CMP），抛光后最终表面粗糙度尺。达到0．44mm，为目前报道的数字光盘母盘玻璃基片抛光的最低值。原子力显微镜分析表明，抛光后的表面超光滑且无微观...
利用超声渡越时差法（Time of flight diffraction，TOFD）对含有人工内部裂纹的铝合金试块进行检测。为了提高检测精度，对低分辨率双曲线特征的B扫描图像进行处理。根据超声TOFD法的检测特点，建立B扫描图像合成孔径聚焦（Synthetic aperture focusing technique，SAFT）重建的数学模型，实现图像的增强处理。灰度极值检测的预处理提高了图像...
采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪对粒度为3000的金刚石砂轮表面形貌进行测量，其图像拼接功能可以确保较高的横向分辨率、较高的垂直分辨率和较大的取样面积。利用频谱分析方法对砂轮表面的频率构成进行分析，通过理想的低通数字滤波消除测量仪器引起的系统噪声和砂轮表面的高频分量，然后重建砂轮表面的三维形貌，在此基础上得出砂轮...
针对一种采用金属带式无级变速器（CVT）的并联式混合动力汽车（PHEV），以发动机稳态效率图和电池的充放电内阻曲线为依据，提出基于逻辑门限方法的PHEV能量管理策略，实现混合动力系统不同工作模式间的动态切换。并通过确定不同工作模式中混合动力系统的最佳工作曲线，合理控制发动机和电动机的转矩分配以及CVT的速比。基于ADVISOR仿真平台的...
可重构模块星球机器人系统由母体和多个子机器人模块组成，单个模块可以独立运动和操作，多个模块可以重构组合成不同构形，模块采用非对称式轮手一体机构，具有姿态方位性和运动方向性，重构目的是组成在某种环境下更好地完成有向性运动的构形。基于此，提出矢量构形概念，将运动趋势方向和方位性融合到构形拓扑结构中。在模块矢量分析模型基础...
在燃料电池浓差极化计算过程中，根据基准空气过量系数与实际空气过量系数修正阴极扩散层孔隙率。修正孔隙率后的浓差极化与没有修正孔隙率的结果最大差值为0．06V，对燃料电池模型计算结果影响较大。利用空气过量系数修正膜的电导率，讨论水管理对欧姆极化的影响，计算结果表明水管理对欧姆极化影响相对较小。综合开路电压和各种极化的计算建立...
应用位形流形最小嵌入模型，对带有二阶非完整约束的欠驱动机器人动力学建模和控制进行研究。采用位形流形最小嵌入模型，简化了动力学方程，为欠驱动机器人动力学建模和控制的进一步研究奠定了基础。首先用一个齐次线性方程组表示被动关节的存在，给出基于嵌入模型的动力学方程解的结构。通过引入计算转矩控制法，给出另一个和主动关节及控制输...
针对球轴承的剩余寿命预测问题，基于自组织映射（Self organizing map，SOM）和反向传播（Back propagation，BP）两种神经网络，提出一套新的预测球轴承剩余寿命的方法体系。深入对比分析几种不同轴承衰退指标的优缺点，利用三套时间域衰退指标和三套频率域衰退指标，包括一套新设计的指标，训练自组织映射神经网络。将源自于SOM的最小量化误...
周期平稳信号盲源分离方法是在没有先验知识的前提下，从一组采集信号中提取未知源周期平稳信号。对混合的周期平稳信号进行盲源分离的算法进行研究。根据循环平稳度的特征，提出以循环平稳度作为盲源分离准则，取其旋转过程的极大值点，即为循环平稳度最大时，分离出周期平稳信号源。在理论推导的基础上，对分离准则进行证明。通过仿真验证，把...
提出基于网络的塑性成形模拟系统方案，将网络信息传递快捷、直观的特点同塑性成形模拟技术的科学预测作用结合起来，改善目前塑性加工生产中存在的信息交流方式落后、生产周期长、适应性差、不能满足现代生产和市场需要等问题。构建的系统方案应用到发动机连杆锻造过程中。应用物理模拟技术研究连杆、曲轴等锻件的成形过程，揭示出锻造过程中坯...
针对对边简支、另一对边固定载流矩形薄板，利用Mathieu方程解的稳定性，研究在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性稳定性问题。在导出载流薄板在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性动力稳定方程的基础上，应用Galerkin原理将稳定方程整理为Mathieu方程的标准形式，并将其归结为对Mathieu方程的求解问题。利用Mathieu方程系数λ、η的本征值关系...
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