概要:随着全球经济的飞速发展和工程机械全球保有量的持续上升,工程机械的节能问题变得越来越突出. 液压系统是工程机械的关键子系统,因此提高其能源利用率是当前实现工程机械节能的重要手段之一. 而在传统的阀控或泵控液压系统中,由于受阀件和液压泵的固有特性制约,系统可控性和节能性通常无法得到兼顾. 泵阀协控系统将泵控系统的节能特性与阀控系统的高精度和高频率响应相结合,使其成为当前电液系统的一个研究热点. 本文总结了泵阀协控电液系统节能技术的最新研究进展,并重点分析了不同类型工程机械的液压系统结构、电动液压系统的控制方法、新型液压混合能量再生系统以及关键部件. 同时,从负载口独立控制技术、共压导轨技术(CPR)和混合动力源系统三个方面探讨了泵阀协控系统的未来发展方向和面临的挑战.

关键词组：工程机械; 节能; 泵阀协控系统; 控制算法; 液压系统

目的:土拱效应是桩承式路堤的主要荷载传递机理. 本文旨在探讨随着桩土差异沉降量的增加,平面土拱和空间土拱演化过程中的相似点和差异性,以深化对桩承式路堤作用机制的理解.
创新点:1. 基于离散元法对比分析平面土拱和空间土拱的作用发挥机制,包括细观角度的强弱力链分布特征和宏观角度的沉降变形模式; 2. 探讨路堤设计参数和土体参数对二维和三维路堤荷载传递和沉降变形(路堤顶面和路堤内部)的影响.
方法:1. 基于活动门室内模型试验建立桩承式路堤二维和三维离散元数值模型; 依据接触力均值划分强弱力链,得到土拱结构的空间分布特征; 采用颗粒位移分组获取土体变形模式. 2. 通过变化路堤高度、桩净间距、填料内摩擦角以及孔隙率来分析路堤荷载和变形响应.
结论:1. 平面土拱效应存在高估路堤荷载传递效率和低估路堤沉降变形的现象. 2. 当路堤高度高于等沉面,即土拱结构处于全拱状态时,路堤土体的空间滑裂面表现为穹顶状,且等沉面位置高于二维模型. 3. 增大路堤高度和填料内摩擦角以及减小桩净间距和孔隙率都能够提高平面土拱和空间土拱的荷载传递能力,进而减小路堤沉降量; 其中,孔隙率对沉降变形的影响最为明显. 4. 当路堤高度低于等沉面,即土拱结构处于非全拱状态时,在三维模型中增加路堤高度主要减小四桩间上部土体沉降,而对两桩间上部土体沉降的影响较小.

关键词组：桩承式路堤; 土拱效应; 离散元法; 荷载传递; 沉降变形

目的:通过对新型高速磁浮车的绕流进行数值模拟,研究气动荷载、涡流及滑流的分布规律,为常导高速磁浮车的研发和应用奠定一定的气动基础.
创新点:1. 将可压缩流动理论及延时分离涡(IDDES)方法应用于高速磁浮车气动问题; 2. 通过数值模拟,首次揭示高速磁浮车诱发的涡流特性.
方法:1. 基于430 km/h的磁浮车气动试验数据,验证本文数值方法的可靠性,并建立三编组新型高速磁浮车的计算模型; 2. 采用IDDES方法对关键问题即湍流求解进行建模,以捕捉较为精细的流场结构; 3. 采用时均化和快速傅里叶变换等方法对流场数据进行后处理,以研究流场的时均和频率等特性.
结论:1. 新型高速磁浮车具有良好的气动性能,比如较小的阻力系数、合理的升力系数和分散性较好的气动力主频分布. 2. 在非流线型车身附近,两对反向旋转的大涡使得边界层明显增厚. 3. 高强度的涡流主要分布在裙板与轨道以及轨道与车底之间的狭小空间; 在轨道与车底之间(除了靠近尾车鼻尖附近的区域),涡脱频域几乎不变,且涡强沿流向指数式增大. 4. 伴随着涡流的分裂及衍生,尾流具有复杂的、随机的频域分布特性. 5. 高速磁浮车产生的时均滑流具有5个典型的变化过程.

关键词组：磁浮车; 高速; IDDES; 气动荷载; 涡流; 时均滑流

目的:采用吊装施工的大节段钢箱梁属于整孔异位安装,其几何状态从工厂到桥址不断转换、几何关系复杂,且对成桥梁面标高、海上大节段环缝对接以及桥梁支座定位均有非常高的精度要求. 本文研究基于几何状态传递的大节段钢箱梁吊装施工控制方法,以解决分阶段施工桥梁在施工过程中的几何状态控制难题.
创新点:1. 确定大节段钢箱梁几何状态控制指标,即顶底板下料参数、大节段环缝宽度和支座定位; 2. 提出以钢箱梁控制点的里程和高程作为基本状态变量,推导大节段钢箱梁各状态下的几何状态方程和状态传递矩阵.
方法:1. 针对大节段钢箱梁吊装施工特点,进行状态分析,提出其施工过程的典型几何状态,即设计成桥状态、无应力状态、工厂组拼状态和安装状态; 2. 通过理论推导,构建各几何状态间的状态传递方程,得出大节段钢箱梁吊装施工时结构的几何状态变化关系; 3. 基于上述推导的方程,计算大节段钢箱梁下料参数、大节段钢箱梁环缝宽度和支座定位参数,以指导施工; 4. 在施工过程中对桥梁结构实际响应数据进行测试,并将实测值与理论值进行分析对比,以验证本文方法的可行性和有效性.
结论:1. 采用本文方法实现了港珠澳大桥大节段钢箱梁有应力状态下顶底板环缝宽度差值在2 mm以内、桥梁支座就位后的偏心距在20 mm以内以及成桥梁面高程误差范围为−10 mm~+15 mm,满足控制精度要求. 2. 以桥梁结构控制点的里程和高程作为基本状态变量的几何状态控制方法可实现桥梁施工过程中复杂几何关系传递的控制. 3. 本文方法具有通用性,可进一步推广应用于逐孔顶推、节段拼装等异位安装以及多状态转换的桥梁施工过程的几何状态控制.

关键词组：大节段钢箱梁; 海上吊装; 施工控制; 几何状态; 传递矩阵

目的:电动汽车和大规模储能的发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,但现有商业石墨负极容量难以满足要求. 本文结合石墨烯高电导和高容量的优点以及中间相碳微球材料循环稳定性优良的优势,研究和报道一种容量高和循环性能好的石墨烯/中间相碳微球复合负极材料.
方法:1. 通过选择高电导率石墨烯和中间相碳微球,制备石墨烯和中间相碳微球复合负极材料. 2. 选用商业聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂,制备复合材料电极极片,测试和表征电极的形貌、电导以及半电池的充放电等电化学性能,并优化复合材料质量比. 3. 选择优化的复合负极材料(GMC (8:2)),研究其长循环性能.
结论:中间相碳微球的球形结构能有效防止石墨烯的折叠团聚,从而发挥石墨烯的高电导性能. 因此,石墨烯/中间相碳微球复合负极材料表现出了 很好的倍率性能和循环性能,且其容量达到了 421 mA∙h/g以上,高于商业石墨的理论容量,具有潜在的应用前景.

关键词组：石墨烯; 中间相碳微球; 负极材料; 锂离子电池

目的:磁轴承自传感是一个关联磁悬浮转子动态特性的机电磁多物理场耦合问题. 研究自传感磁轴承(AMBs)机电磁耦合机理与磁阻模型,对于其工作性能提升具有重要意义. 当前基于脉宽调制(PWM)开关功放的磁轴承自传感方法,可缩小轴承几何尺寸,提高电气效率和转子动态性能,但存在传感精度不高、路径过长、稳定性较低等问题. 针对上述问题,本文旨在提出一种基于PWM开关频率同步采样的离散电流估计(SS-DCE)方法,以缩短自传感路径,改善传感精度,以及提高磁轴承动态性能与工作稳定性.
方法: 1. 通过分析两个相邻离散电流的数学关系,建立转子位移解析表达式; 2. 基于SS-DCE方法,结合位置式双闭环控制技术,并借助物理传感器实现对AMBs自传感过程的关键参数测试和评估 验证.
结论:1. 磁轴承转子位移是一个关于电压/电流的非线性函数,而利用PWM开关功放纹波特性可使其线性化,进而缩短自传感物理路径,提高工作稳定性; 2. 自传感路径的长度由滤波器数量和算法复杂度决定,与相位滞后紧密相关; 3. 与模拟/数字滤波幅度解调法相比,基于SS-DCE的自传感方法的静态精度更高,稳定裕度更大,且具有较好的升速过程频率特性.

关键词组：自传感磁轴承(AMBs); 回路磁阻; 同步采样(SS); 离散电流估计(DCE); 双闭环控制