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关键词： 合成纤维   湿法纺丝   相分离   Monte Carlo  

摘要： 为了制得高性能纤维,提高原丝质量是我们当前的主要目标。湿法纺丝可以生产出性能优良的纤维,但是其过程中各种因素对纺丝形态的影响尚未清楚,本论文的工作主要围绕湿法纺丝过程中相变行为的计算机模拟而展开,以期从原丝成形机理上探究各种因素对纺丝形态的影响。 湿法纺丝体系是典型的非溶剂/溶剂/聚合物三元体系,其成纤过程实质上就是该三元体系的相分离过程,本文的研究工作主要包括两个方面：第三章主要通过二维蒙特卡洛方法模拟湿法纺丝体系的成纤过程。首先重复前人的工作,研究三元体系在不同相互作用参数条件下的相分离形态,确认当聚合物/溶剂的相互作用参数为x23=0.0,聚合物/非溶剂的相互作用参数为x13=1.8时,依次改变溶剂/非溶剂的相互作用参x12,可形成各种典型的膜表面结构形态,具有很好的代表性,即形态分别从微尘状,手指状,变化到致密的结构。 然后系统地改变体系的动力学参数,得到有代表性的纤维形态。当高分子在溶剂中的运动较快,或者非溶剂扩散较慢,在非溶剂进入并造成分相之前,高分子有充足的时间调整构象进入富集区域,所以使得纺丝形态更致密；相反,当高分子在溶剂中的运动较慢,或者非溶剂扩散较快,在各组分浓度变化造成分相之前,高分子没有充足的时间调整构象,则会使得纺丝形态更疏松多孔。说明动力学因素是决定最终成纤形态的又一直接因素。综合考虑成膜过程中聚合物浓度组成改变的路径图和Monte Carlo模拟相分离形态,启发我们提出了解释纺丝过程中最终相分离形态的新的可能机理。它可以很好的解释前人实验中常见的一些现象。我们相信这一机理对于生产无孔纤维原丝的条件选择有指导意义,对于制膜体系也可适用。 第四章中我们采用了三维蒙特卡洛模拟方法,并选取适用于三维模型的模型和参数进行模拟,得到了和二维模型相一致的结论。佐证了第三章中所采用的二维蒙特卡洛模型可以基本反映真实的物理过程,并且较之三维模型可以极大地提高计算效率,因此值得采用。同时对湿法纺丝模型进行的三维蒙特卡洛模拟的程序也可以用于其它三元相分离体系中。

关键词： 怎样  

摘要： 根据定义知,力和力的作用时间的乘积叫做冲量,其公式为I=Ft.(1)冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应.(2)冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同).如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同.如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则

关键词： 土压平衡盾构机   行星齿轮传动   齿轮动力学   可靠性   优化设计  

摘要： 随着国民经济和城市建设的快速发展,地下空间的开发利用越来越迫切,盾构机作为一种快速、安全有效、自动化程度高的隧道掘进设备,受到广泛的应用。盾构减速器作为盾构机刀盘驱动系统的核心关键设备,由于其特殊的工作条件,要求其振动噪声小、可靠性高。因此,开展变工况下盾构减速器齿轮传动系统动力学特性研究以及基于动力学的可靠性评估,有助于提高盾构减速器的性能,从而进一步加快盾构减速器的国产化进程。 本论文依托国家863计划先进制造技术领域全断面掘进机关键技术项目土压平衡盾构大功率减速器课题研究开发任务,以自主设计制造的φ6.3m土压平衡盾构减速器齿轮传动系统为研究对象,研究了在时变外部激励和时变内部激励共同作用下土压平衡盾构减速器齿轮传动系统的动力学特性,求得了各级齿轮副啮合的使用系数和动载系数,并在此基础上,对系统进行了可靠性评估和参数优化设计,为土压平衡盾构减速器的国产化应用提供了科学合理的方法和理论支撑。具体的研究工作如下: ①采用集中质量法建立了包含时变啮合刚度,传动误差和阻尼影响的土压平衡盾构减速器三级行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型,针对土压平衡盾构减速器齿轮传动系统的特性,分析了系统的外载荷,时变啮合刚度,传动误差和阻尼。 ②根据机械动力学理论求得了系统振动的固有频率和振型,并分析了其动力学特性。求得了包含变载荷和时变啮合刚度下系统各级齿轮副的振动位移响应和动态啮合力响应,分析了系统各齿轮副的振动位移以及动态啮合力随外部激励的变化规律。 ③分析了变载荷下,系统各级齿轮副啮合的动载系数和使用系数的表达式,并通过动力学分析,求得了其使用系数和动载系数变化曲线,分析了其变化规律,为载荷系数的取值提供了科学合理的方法。 ④分析了系统的失效模式,建立了系统的可靠性评估模型,并计算了自主设计制造的φ6.3m土压平衡盾构减速器齿轮传动系统的可靠度。 ⑤建立了行星齿轮传动系统基于动力学和可靠性的参数优化设计数学模型,针对盾构减速器第三级行星齿轮系统可靠度偏低的问题,对盾构减速器第三级行星齿轮传动系统进行了以可靠度最高为目标的优化设计,优化后的设计参数能明显的提高第三级行星齿轮传动的可靠度。 本文所做的研究工作,为土压平衡盾构减速器的设计提供了一定的理论参考,为土压平衡盾构减速器的工程应用奠定了基础。

关键词： 随机支撑刚度   电磁支撑   转子系统   动力学特性   固有频率   模拟  

摘要： 支撑刚度参数是转子系统的重要动力学参数，对系统的动力学性能具有重要的影响。在实际的工程中，由于制造、安装、运行、维护等多种因素的影响，转子系统的刚度模型往往具有随机性，用随机参数模型来描述更能反映实际情况。研究随机支撑刚度参数对转子系统动力学性能影响的理论成果很多，但由于实验研究随机支撑刚度动力学问题需要加工大量的试件，这在研究时间和成本上都是不允许的，因此相关的研究很少。本文设计、加工了一种低成本的随机支撑刚度参数模拟试验平台，实验研究了随机支撑刚度参数对转子系统动力学性能的影响。主要研究内容和研究成果如下： 1.以LabVIEW为开发平台，设计开发了基于虚拟仪器技术的振动信号测试与分析系统，用于测量转子系统的振动信号。 2.基于电磁支撑的工作原理，以实验室现有的转子实验台为研究对象，设计、加工了电磁支撑，构建了电磁支撑-转子-轴承系统，用于在实验室条件下模拟转子系统的随机支撑刚度参数；以该系统为研究对象，分析了电磁支撑不通电时，影响系统动力学性能的各种不确定参数，给出了逐步识别这些不确定参数的实验方法，识别出了这些不确定参数，建立了电磁支撑-转子-轴承系统的实验研究模型，为实验研究随机支撑刚度转子系统固有频率消除了干扰因素。 3.以电磁支撑-转子-轴承系统为研究对象，实测了电磁支撑通入0～200mA励磁电流时转子系统的固有频率，识别出了电磁支撑在不同励磁电流工况下的实际刚度参数，找出了电磁支撑的线性工作区。由于在线性工作区内支撑刚度参数与励磁电流呈线性关系，通过控制电磁支撑励磁电流的随机分布特征，可以实现各种支撑刚度参数的随机模拟。 4.以电磁支撑-转子-轴承系统为实验平台，给出了一种模拟随机支撑刚度参数的实验方法，实验研究了随机支撑刚度参数符合正态分布时转子系统固有频率的均值、方差和随机分布，通过实验值、摄动值及Monte Carlo模拟结果的对比，证明了该方法可以实现转子系统支撑刚度的随机模拟，且实验结果可信，降低了实验成本，提高了经济效益。该实验平台可用于后续转子系统随机动力学响应问题的研究。

关键词： 活性污泥法   微生物比增长速率   动力学参数   数值模拟   非稳态反应器  

摘要： 本文的研究目的是探索活性污泥微生物增长和底物降解的规律,建立一个实用的活性污泥非稳态动力学模型及相应的数值模拟计算方法,确定典型生活污水的水质特征和模型参数,实现对污水处理过程及处理效果的预测。 根据活性污泥法非稳态动力学模型的需要,考虑到OPM（单位量的微生物所能利用的有机物量）对微生物比增长速率的影响,首先研究和测定了活性污泥微生物比增长速率曲线,确定了微生物比增长速率与OPM的关系,继而建立了计算非稳态反应器中微生物和底物浓度的关系表达式,完成了系统模型的构建;然后将各个关系表达式转化为计算机语言,选择合适的算法,编制计算机程序并进行求解。另外,因模型计算的需要,本文还确定了活性污泥法污水处理系统的动力学参数YT、Kd、vmax和KS的值,为活性污泥系统进行理论研究提供了依据。 实验结果表明,活性污泥微生物生长与底物浓度并非直接相关,通过实验,提出了微生物比增长速率与OPM的关系曲线,表明了微生物比增长速率是OPM的函数。底物浓度与微生物浓度的比值是决定微生物生长的关键因素。 最后,通过对验证实验进行数值模拟,根据对反应器中活性污泥微生物浓度的模拟计算,得出了不同情况下的底物浓度变化的模拟曲线,模拟值和实验值的吻合度较好,说明本文提出的数学模型是比较可靠的。

关键词： 不同鞋钉分布   冲量   生物力学特征   压力分布  

摘要： 研究目的：本研究的目的在于了解不同鞋钉分布钉鞋对不同运动员加速跑中运动学、动力学和足底压力分布特征的影响,以及探讨评价最佳鞋钉分布的指标。 研究方法：本研究应用平面录像解析、测力台和压力平板记录不同性别(男女各8名)短跑二级及以上运动员分别穿舞蹈鞋以及三种不同鞋钉分布的钉鞋进行短跑加速跑的过程,获得实验对象相应的运动学和动力学的参数和指标。 研究结论：穿不同钉鞋在短跑加速跑15m处身体重心水平速度有显著差异,且穿三种钉鞋时身体重心水平速度都明显比穿舞蹈鞋时大。钉鞋3的加速性能最好,钉鞋1次之,钉鞋2最差。短跑加速跑时,着地前身体重心水平速度越大,着地支撑时间越短,并且蹬伸峰值更大。短跑加速跑期间,性别对地面反作用力相关指标有显著影响。男性的Fz冲量、Fy冲量,相对Fy冲量,相对Fy正冲量等都显著大于女性。同时,男性的支撑时间、负向时间更短。短跑加速跑途中,穿不同鞋钉分布的钉鞋时并不影响地面反作用力的冲量相关指标的大小。与穿舞蹈鞋时相比,穿钉鞋时着地阻力更大,阻力加载率更大,但是阻力冲量并没有显著差异。三双钉鞋第三排最外侧的鞋钉在负向阶段的压强都很大,但是在正向阶段的压强都急剧变小,在提供动力的时候产生的作用非常小。

关键词： 激光微推进   冲量发生   数值模拟   羽流场照相   微冲量测量  

摘要： 本文以激光与工质相互作用产生的冲量为研究对象,开展冲量发生数值模拟和实验研究。 首先对纳秒强激光烧蚀含能聚合物冲量发生过程进行了数值研究。利用凝聚相热传导模型和热力学双温非平衡等离子体流体力学模型分析了高功率密度激光辐照下凝聚相工质与等离子体流场热力学参数随时间的变化过程。结果表明,激光作用时间内,烧蚀面处的压力达到几十兆帕,主冲量在此期间产生。 其次,对烧蚀产物流场发展过程进行了照相,得到了烧蚀产物辐射光波从产生到熄灭全过程光学图像。采用具有ns分辨率的增强型CCD拍摄了烧蚀产物辐射的光波。结果表明:烧蚀流场中存在固体颗粒;大气和真空环境中等离子体持续时间有较大差别;激光脉冲作用期间及其后较短时间内产生烧蚀主冲量。 最后,利用具有μNs分辨率的微冲量扭摆仪测量烧蚀冲量,结果表明,ms低功率密度激光与ns高功率密度激光烧蚀冲量发生机理存在较大差别,前者由激光沉积热效应产生的工质气体喷射是冲量发生的主要来源,后者主要来源则是瞬间电离产生的等离子体喷射。

关键词： 轴重   大功率机车   平稳性   轮轨力   悬挂参数   临界速度  

摘要： 随着国民经济持续发展,货物运输量逐年增加,为解决运能与运量的严重矛盾,充分发挥大功率机车的作用,提高机车粘着,大的轴重越来越受到重视和大力研究发展,增加轴重有利于大功率机车的黏着利用,同时也会使轮轨作用力增加。本文主要分析轴重变化、悬挂参数配置以及抗蛇行减振器对机车动力学性能的影响,综合考虑直线段上和曲线通过时对机车参数的要求,得出较优的机车悬挂参数配置,为大功率机车的技术设计提供参考。 首先结合国内外大功率机车的发展现状,选择CO-CO轴式大功率机车为研究对象,根据大功率机车的具体结构,利用多体动力学软件Simpack建立机车的动力学分析模型。通过对机车的横向稳定性分析可以知道,在初始参数下,各轴重大功率机车的非线性临界速度均在220 km/h以上,加装抗蛇行减振器可以显著提高大功率机车的非线性临界速度,各轴重大功率机车具有很大的提速空间。 其次,仿真分析了轴重及悬挂参数对大功率机车运行120km/h以下速度时平稳性能的影响,在此基础上分析不同轴重大功率机车运行160km/h时的平稳性能,通过改变悬挂参数配置或加装抗蛇行减振器来改善机车的平稳性能,得出各轴重大功率机车提速的可行性。 进一步分析悬挂参数重置或加装抗蛇行减振器后,各轴重大功率机车的曲线通过性能,得到,在新的悬挂参数配置下,各轴重大功率机车的曲线通过性能可以满足要求；在加装抗蛇行减振器后,各轴重大功率机车的曲线通过性能也可以有条件的满足要求。 综合分析得到,仅仅从横向稳定和平稳性能的角度看,23t、25t和30t轴重大功率机车均可以提速到160km/h。

关键词： 化学学科   南开大学   邱宗岳   化学系   高分子化学研究  

摘要： 一南开大学化学学院成立于1995年,由化学系、元素有机化学研究所、高分子化学研究所、新能源材料化学研究所、国家农药工程研究中心和中心实验室组建而成。其主体——化学系创建于1921年,是我国大学最早建立的化学系之一,创始人是张伯苓校长和邱宗岳教授。邱宗岳是我国首批公费选送赴美的留学生之一。1910年他以优异成绩考取刚成立的中美庚子赔款

关键词： 脊髓空洞   脊柱侧凸   兔   脑脊液   脊髓   蛛网膜下腔   核磁共振   脊柱融合术  

摘要： 目的： 1.在化学致炎剂Kaolin诱导的非交通性颈脊髓空洞伴发胸椎侧凸兔模型基础上,针对侧凸发生早期的关键时相点,重点关注顶椎区脊柱两侧椎旁肌内的变化,分别从运动神经终末分支、神经肌肉接头受体表达和肌纤维形态的角度,分析骶棘肌失神经支配的不平衡是否为颈脊髓空洞所伴发胸椎侧凸的主要原因； 2.采用脑脊液糖蛋白示踪和核磁共振流体定量技术,探讨脑脊液在脊髓血管周围间隙及蛛网膜下腔流动特性的改变与脊髓空洞、脊柱侧凸发生和演变间的相互影响； 3.通过探索颈脊髓空洞症时骶棘肌失神经支配、脑脊液流动性改变与胸椎侧凸的相关性,为逐步深入研究颈脊髓空洞与伴发胸椎侧凸间的因果联系建立基础。 方法： 第一部分Kaolin诱导兔非交通性颈脊髓空洞伴发胸椎侧凸新型模型的构建 1.动物分组：以46只日本大耳白兔,随机分为假手术组(8只)、生理盐水组(8只)和实验模型组(30只)；2.建模：假手术组建模以2%戊巴比妥钠10-15mg/kg静脉麻醉,经后路显露颈7椎板后,切除0.3-0.4cm2椎板,以微量注射器自硬膜囊后正中旁开左侧lmm穿刺,深度1.0-1.5mm,维持针头位置3分钟后缓慢退针：生理盐水组建模则在上述穿刺后,以60μl生理盐水于2分钟内缓慢推注,并维持针头位置1分钟后缓慢退针；实验模型组建模以等量25%Kaolin液替代生理盐水行推注。3.观察：于术前、术后3天、2周、4周、8周时分别行改良的Tarlov评分以评估兔的肢体运动功能；4.脊髓空洞的检测：分别于术后4周、6周、8周及12周,以1.5T超导核磁共振仪于TR/TE值230/26ms、8000/264ms条件下,行兔颈脊髓矢状位和颈1-胸6轴位扫描,动态观察颈脊髓空洞的发生和进展情况；分别于术后6周、8周、12周时在MRI显示空洞的动物中随机选择1只动物,经左心4%多聚甲醛灌注处死后,在颈脊髓穿刺区及空洞区轴位切片,苏木精-伊红(Hematoxylin-eosin, HE)染色,×100光镜下观察中央管、室管膜及其周围脊髓实质的变化；5.胸椎侧凸的检测：分别于术后4周、6周、8周、10周及12周,以数字减影x线摄片机摄脊柱正位片。记录发生的侧凸形态,并以Cobb法测量侧凸角度； 第二部分兔非交通性颈脊髓空洞伴发胸段侧凸早期椎旁骶棘肌失神经支配的对称性的研究 1.动物分组：第一部分实验造模的20只日本大耳白兔,依MRI及x线检测到畸形的状态不同分为无侧凸或空洞发生的对照组(8只)、单纯空洞组(3只)和侧凸组(9只)。2.取材：在侧凸被检测到第2或4周时相点,于胸8节段或主弯顶椎区,左右两侧对称切取0.5x0.5x3.0cm3椎旁骶棘肌；3.肌纤维结构观察：HE染色×100-200光镜下观察肌纤维的肌源性及神经源性病变,并以扫描电镜观察椎旁肌失神经支配的超微结构变化；4.运动神经终末分支观察：椎旁肌运动终板神经镀银染色,统计并计算轴突终末支配比率(Terminal innervation ratio,TIR)；5.神经肌肉接头受体表达检测：针对椎旁肌神经肌肉接头突触后膜乙酰胆碱受体(Acetylcholine receptor, AChR)γ亚基表达水平进行检测,在总RNA提取后,分别行浓度和纯度测定,继以总RNA为模板进行cDNA第一链合成,再以ABI荧光定量PCR仪7000型,采用SYBR GREEN法相对定量检测目的基因表达,计算2-ΔΔCT值；6.所有检测结果均行凸凹侧对比。 第三部分兔非交通性颈脊髓空洞伴发胸椎侧凸早期脊髓内脑脊液糖蛋白迁移的示踪观察 1.动物分组：第一部分实验造模的20只日本大耳白兔,以MRI及x线检测到畸形的状态不同分为无侧凸或空洞发生的对照组(8只)、单纯空洞组(3只)和侧凸组(9只)。2.枕大池穿刺注射生理性示踪剂辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase, HRP):在侧凸被检测到第2或4周时相点,分别行经皮枕大池穿刺,3%HRP计500μl于2分钟内缓慢注入蛛网膜下腔(Subarachnoid space, SAS);3.检测：推注完成后10分钟,采用4%多聚甲醛快速脊髓灌注,颈段脊髓取材并切片,二氨基联苯胺(3,3'-diaminobenzidine, DAB)显色,于×100-200光镜下观察脑脊液(Cerebrospinal fluid,CSF)经脊髓血管周围间隙(Perivascular spaces,PVS)向脊髓实质内的迁移范围及分布。 第四部分：经后路全脊椎切除术对颈脊髓空洞伴发脊柱侧凸青少年患者脑脊液动力学影响的研究 1.研究对象分组：23例研究对象,包括正常对照组(10例)、单纯空洞组(5例)和伴发有脊髓空洞的脊柱侧