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关键词： 快速货车   有限元   子结构   动力学仿真   参数优化   刚柔耦合  

摘要： 铁路运输自19世纪初正式运营以来,一直以其运量大、速度快、安全、节能环保等优势作为人类最重要的交通运输方式,在世界各国的经济发展中发挥着重要的作用。目前,我国大量新建高速铁路,大力推进客运高速化,为货运快捷化创造条件的同时,也对货运列车的速度提出了更高的要求,以减少客货列车的速度差,充分利用高速线路的运输能力；另一方面为提供集装箱、汽车、行包快运、鲜活物品等高附加值货物快运服务,因而货运安全快捷化势在必行。本文基于此背景,开展快速货车动力学性能分析和参数优化研究。 在分析快速货车转向架和平车车体结构的基础上,简要阐述了车辆系统动力学建模和刚柔耦合多体系统理论基础；运用计算机辅助设计软件Pro/Engineer和有限元分析软件ANSYS,建立平车车体有限元模型,并进行模态分析和子结构分析；其次结合多体动力学软件SIMPACK,分别建立了车辆系统的多刚体和刚柔耦合的动力学仿真模型。 基于多刚体和刚柔耦合的动力学仿真模型,对车辆系统的动力学性能进行分析,讨论参数影响规律,优化转向架和车体参数。同时,对比分析多刚体和刚柔耦合动力学模型的仿真计算结果,探讨车体弹性变形对车辆动力学性能的影响程度。结果表明：优化选取的转向架悬挂参数和车体参数均能满足其动力学性能的要求,为研制快速货车转向架提供理论参考；考虑车体弹性,即车体的结构自振,对空车车辆系统横向和垂向振动响应有一定的影响,对重车车辆系统垂向振动响应有很大程度的影响;考虑车体弹性降低了临界速度,降幅不大,重车降幅略大于空车；对运行平稳性和动态曲线通过性能有不同程度的影响,对重车的影响大于空车。

关键词： 水电解   NaOH   MnO2/C复合电极   析氧催化   动力学参数  

摘要： 氢能是世界公认的清洁能源,它作为低碳和零碳能源正受到人们越来越多的关注。水电解制氢是工业上最重要的制氢方法之一,但其较高的阳极过电位导致电解过程效率较低、电解水能耗较大,因此研究和开发高性能阳极材料,降低析氧过电位是降低电解水能耗的关键。 本文通过循环伏安法和恒电位法在0.1M Na2SO4+0.1M Mn（CH3COO）2电解液中,于石墨电极表面沉积Mn02薄膜,并采用扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）对镀层形貌进行表征。结果表明：采用恒电位法能够在石墨基体表面得到蜂窝状的均匀MnO2镀层;MnO2沉积量约为94.5μg·cm-2时,MnO2/C复合电极具有较好的析氧性能;在恒电位电解水后,由于MnO2对石墨基体的保护作用而使复合电极具有较低的CO2析出率。 采用稳态极化曲线和交流阻抗谱研究pH=13NaOH电解液中OH-在石墨电极及MnO2/C复合电极上的析氧反应过程并计算其动力学参数。结果表明OH在两种电极上的氧化反应均受电荷传递速率控制。通过对稳态极化曲线的拟合结果可知：石墨电极析氧过程的Tafel斜率在低电位时为27mV·dec-1,在高电位时为89mV-dec-1;MnO2/C复合电极析氧过程的Tafel斜率在低电位时为27mV·dec-1,在高电位时为79mV·dec-1;MnO2/C复合电极Tafel斜率较小说明其极化电阻较小。通过对阻抗谱拟合数据的计算可知,石墨电极析氧反应电荷传递电阻Rct,0为2.8×104Ω·cm2,交换电流密度i0为2.9×10-6A·cm-2;MnO2/C复合电极的Rct,0为2.1×103Ω·cm2, i0为5.6×10-5A·cm-2;即MnO2/C复合电极具有较小的析氧反应电荷传递电阻Rct,0和较大的析氧反应交换电流密度i0。因此采用MnO2镀层修饰石墨电极能够降低析氧反应阻力,提高石墨电极的析氧催化活性。

关键词： 运动学   压强   动力学   冲量   肥胖  

摘要： 运用录像、测力平板对东北师范大学非体育专业25～27岁16名研究生进行自然行走时的测试,运用艾利尔录像解析系统、足底压力平板处理软件获得运动学和动力学参数,对所获得的运动生物力学参数进行统计学处理。目的在于揭示肥胖青年和体重正常青年在自然行走过程中足底各分区着地时间、离地时间、接触时间百分比、冲量、压强负荷率、步态周期、单只撑时相、步长、步宽等参数存在哪些差异部分,哪些存在着一致部分。探究各项指标与脂肪、脂肪百分比、身高、年龄等的相关性如何。 研究主要结论: 运动学: (1)肥胖青年双支撑时相、双支撑时相百分比、足放平的时间均比体重正常青年长,步宽比正常青年宽,且与体重、Fat%呈显著正相关。而步态周期、支撑时相和正常青年基本一致,但肥胖青年的单只撑时相、步长均小于正常青年。且与体重、Fat%呈显著负相关。 (2)肥胖青年在自然行走过程中,当单只撑结束双支撑开始的瞬间在足跟接触地面时,踝关节的角度明显大于正常青年,膝关节角度明显小于正常青年。在单支撑时期各关节角度变化基本一致。在足趾离地时肥胖青年踝关节角度大于正常青年,髋关节和膝关节角度变化和正常青年基本一致。 动力学: (1)肥胖青年足底特定区域的最大峰值压强、压强负荷率、冲量、接触面积与体重、Fat%呈高度显著正相关与年龄、身高、鞋码呈弱相关。 (2)肥胖青年和体重正常青年的着地顺序、离地顺序基本保持一致,但肥胖青年最后离地的区域是第2～5趾骨,而对照组则为第1趾骨。肥胖青年在足弓部位的接触时间明显早于对照组,离地时间却晚于对照组,接触时间的百分比要长于正常青年。 (3)自然行走时所有受试者足底各区最大峰值压强、压强负荷率、冲量都分别在第3跖骨、足跟、第2跖骨。接触面积都集中在足弓处。

关键词： 太极拳   旋风脚360   重心   冲量   扭矩  

摘要： 本文运用三维影像测量和三维测力的方法,以东北师范大学体育学院武术专业一级运动员为研究对象,获取太极拳旋风脚360°动作的运动生物力学参数,旨在找出影响太极拳旋风脚360°动作完成质量的主要因素,确立正确的技术概念,为武术运动的教学与训练提供理论依据,避免传统的只凭借经验的训练方法,根据具体理论制定科学的训练方法,进而提高教学的效果和学生的运动成绩水平。 通过分析得出以下结论: 1运动员完成太极拳旋风脚360°指定动作所需总时间为1.995 s±0.066,腾空时间为0.588s±0.023,占总时间的比值为28%±3%,腾空时间占总时间的比例越大便更有利于空中转体动作的完成和提高落地的平衡稳定性。 2在起跳过程的最大预蹲时刻,运动员重心高度和身高的比值平均为44.4±1.6,这个比值范围有利于提高起跳离地时刻重心的高度和垂直速度;起跳离地时刻重心高度与身高的比值为67.2±1.7,肢体的摆动能增加起跳离地时刻重心高度与身高的比值,有利于获得更高的腾起高度。 3在起跳阶段有四名运动员足下没有产生扭矩,说明在起跳阶段转体的动能更多的来源于两臂的协调摆动。在两臂摆动的过程中,左右肩角的增加幅度都很大,左肩角增加幅度明显大于右肩角增加幅度,左臂的摆动更多的是为了提高重心的垂直速度,右臂的摆动侧重于转体角速度的产生。 4腾空阶段重心最大高度和起跳离地时刻重心重心高度差为0.61m±0.06,击拍时刻重心高度和重心最大高度差为0.02m±0.01。差额不是十分明显;髋关节平均扭转角速度大于肩关节平均扭转角速度,肩、髋关节在空中扭转角度都不足360°,髋关节扭转角度大于肩关节扭转角度。 5运动员在完成单腿支撑落地的过程中,垂直轴上产生了很大的冲量和扭矩,最大冲量峰值为10.3479±2.9840,最大扭矩峰值为12570.5±10984.2,极易造成支撑腿膝、踝关节损伤;运动员有目的使重心前移来保持落地的平衡稳定性。

关键词： 汽包液位调节器   S3C2410   嵌入式Linux   神经元PID   QT/Embedded  

摘要： 汽包水位是锅炉运行的主要指标,保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展,特别是嵌入式操作系统的发展,使得嵌入式系统日益广泛地应用于锅炉控制系统中。 本文在目前常见的几种三冲量给水调节器的基础上,研究了嵌入式系统在汽包液位调节器中的应用,采用结构化、模块化的方案进行系统的软硬件设计、调试和实现。通过对单冲量、双冲量和三冲量控制策略的分析研究,采用了三冲量控制方法和神经元PID控制算法的有效结合实现了对锅炉汽包液位的稳定控制。其弥补了单冲量控制系统不能克服“虚假水位”和双冲量控制系统不能即时克服给水干扰的缺点,还克服了传统PID控制算法不能实时在线调整参数的不足,完成复杂算法的同时又降低了系统的成本。 该系统的硬件部分以32位低功耗ARM9微处理器S3C2410为核心,实现了汽包液位、给水流量和蒸汽流量的检测、阀门开度控制以及键盘和显示电路。软件部分实现了嵌入式Linux操作系统内核的编译和移植,并在此基础上开发了A／D、D／A和键盘的设备驱动程序和应用程序;同时完成了QT/Embedded图形界面系统在Linux操作系统下的编译和移植,编写程序实现了图形界面和应用程序,对采集到的汽包液位、给水流量和蒸汽流量信号进行处理,同时给出控制量的输出值来控制阀门的开度,并在LCD上显示相关的数据信息。 实验结果表明本系统完成了蒸汽锅炉三冲量给水调节器的基本功能,并达到了预期的设计目标。基于嵌入式操作系统的软硬件为后续的研究工作创造了良好的理论和实际平台,同时也为汽包液位调节器的发展起到了很好的借鉴作用。

关键词： 生物特征识别   步态   地面反作用力   特征提取   特征选择   组合式特征选择   多分类器集成系统   旋转森林   动力学参数   支持向量机   相关性测度   投票法  

摘要： 在安全认证需求日趋普遍和严格的信息时代,身份证、特制钥匙和密码等传统身份认证技术因易被伪造而不能适应新环境下的需求,生物特征识别技术被寄予厚望。指纹、掌纹、掌形、虹膜、人脸、DNA、语音和签名等生物特征识别技术已在保证个人资讯安全,防止恐怖事件发生、打击经济犯罪等方面发挥着重要作用。但这些生物特征识别技术属于近距离身份识别技术,需要参与者密切配合,容易引起人权纠纷。步态识别作为一种独特的远距离身份识别技术,其信息采集具有非侵入性和隐蔽性等优点,因此被采集对象不易察觉而伪装,也不会引起人权纠纷。 认知科学、运动生物力学和刑事侦查学的研究表明,步态触觉信息包含丰富的步行模式和习惯等个体特征,有鉴别身份的潜力。本文从运动生物力学的角度系统地研究了基于步态触觉信息的身份识别方法,研究三维地面反作用力的获取、预处理和步态特征提取、选择及分类识别的方法。基于步态触觉信息的身份识别技术因其独有的不受复杂背景干扰和遮挡影响的优点,必将成为远距离身份识别领域的重要方向,该研究工作具有重要的理论意义和广阔的应用前景。全文主要工作和创新性成果总结如下: (1)从多个角度分析了基于步态触觉信息的身份识别的可行性及其研究意义,并制定了研究方案。使用5个自行研制的三维力测力台以等间隔交替拼装的方式搭建了一条步态触觉信息采集通道,该通道可以获取不同人群相对自然地行走时连续、完整的步态触觉信息。利用此通道,我们建立了ITCSH GaitⅠ、ITCSH GaitⅡ和ITCSH GaitⅢ三个规模不同、信息量不同的步态触觉信息数据库,ITCSH GaitⅢ还包含5个视角的同步步态图像序列。这三个步态数据库的建立填补了目前国际上此类步态数据的空白,对推动步态识别研究具有积极作用。 (2)为了保证数据质量,选用小波变换硬阈值法对地面反作用力数据去噪。为了增强小波包分解提取的频域步态特征的可比性,提出了波形对齐方法,还提出了有效扩展步态样本的样本拆分方法。实验结果证实了这三种数据预处理方法对提高分类性能有利。首次通过实验证实了对地面反作用力进行最小-最大值标准化、z-score标准化和体重加权标准化中任意一种以降低量纲差异为目的的数据标准化处理都会不同程度地降低分类性能,并分析了可能的原因。 (3)提出了一种基于波形特征点检测的时域步态特征提取方法,该方法从三维地面反作用力中提取出反映步态整体和细节特征的时空参数和动力学参数,并通过计算方法建立了一些构造动力学参数,将这些参数构成具有明确物理意义的时域步态特征用于识别。我们还提出采用基于组内相关系数(ICC)的重复性验证方法和基于Kruskal-Wallis秩和检验的差异显著性检验方法验证这些时域步态特征的稳定性和唯一性,实验结果证明这些时域步态特征具有较好的稳定性和差异性。也采用小波包分解方法提取了频域步态特征,对比发现基于波形特征点检测的时域步态特征提取方法有利于帮助理解步态识别的原理。 (4)提出了组合相关性测度和最好优先搜索的CFS特征选择方法,该方法能最大限度地减少与分类无关的冗余步态特征;还提出了利用分类器分类性能反馈的SVM-Wrapper特征选择方法,这两种方法都能真正减少所需提取的特征数目。在实验和理论分析基础上,提出了“CFS+PCA”和“CFS+SVM-Wrapper”两种组合式特征选择方法。我们选择基于高斯径向基核函数的支持向量机(RBF-SVM)分类器测试了各种步态特征选择方法的性能,实验结果证明了CFS法和SVM-Wrapper法具有优良的性能,而“CFS+PCA”和“CFS+SVM-Wrapper”两种组合式特征选择方法既能最大限度地降低特征维数,又能保持较好的分类性能。采用模糊C均值判据(FCM法)对频域步态特征进行初选能够大大降低特征维数。同时,分类识别实验也证实了RBF-SVM分类器在小样本情况下也能够将步态样本很好地分类和识别出来,其分类识别性能比KNN分类器好很多。 (5)分析发现,识别出错大多发生在体重接近人群和行走速度变化较大时。因此,我们提出了采用支持向量回归模型从时域步态特征实时恢复被测对象的体重和身高,可以为提高步态识别性能和刑侦应用提供先验知识。 (6)实验发现,当行走速度变化较大时,RBF-SVM分类器的分类性能明显下降。我们提出了分布式投票分类法和首次采用旋转森林这种多分类器集成系统处理行走速度变化时的步态识别问题。实验结果证实了旋转森林能够很好地处理包含小速度扰动时的步态识别问题,分布式投票分类法在速度变化较大时也有较高的识别性能。

关键词： 节杆菌   β-半乳糖苷酶   分离纯化   酶学性质   乳糖   乳果糖  

摘要： β-半乳糖苷酶(EC3.***.1.23)是一种无毒无副作用的生物酶制剂,既能水解乳糖生成葡萄糖和半乳糖,解决在约占世界十分之一的人群中存在的乳糖不耐症问题；还能催化转移半乳糖苷反应,制备功能性低聚半乳糖和具有临床治疗功能的乳果糖。 本实验室分离得到一株产p-半乳糖苷酶的节杆菌,该p-半乳糖苷酶同时具有水解与转苷活性,本研究以分离纯化该酶并研究其酶学性质为目的。以乳糖发酵培养基培养节杆菌,离心收集菌体,超声破碎细胞得到粗酶液；采用硫酸铵沉淀、Phenyl-Sepharose疏水、DEAE-Sepharose离子交换和p-aminobenzyl-l-thio-β-D-galactopyranoside(PABTG)亲和层析方法进行酶的分离纯化,纯化倍数达到31.4,经SDS-PAGE检测分子量为30kD。 以邻硝基苯-α-D-吡喃葡萄糖苷(ONPG)为底物,研究纯化后p-半乳糖苷酶的酶学性质,结果表明：该酶最适pH值为6.6,最适反应温度为37℃,pH在6.0-8.0范围内稳定性较好,相对酶活均在80%以上,温度低于30℃时,相对酶活在1h内保持在50%以上。Mg2+、Mn2+、Co2+、K+对酶有显著的激活作用,Cu2+、Ag+则有明显的抑制作用。添加金属离子可以提高酶的热稳定性,尤其是1 mmol/L的Mn2+,使酶在45℃时保持60 mmin酶活几乎没有损失。以ONPG为底物时测得β-半乳糖苷酶的米氏常数为4.64mmol/L,最大反应速率为0.919μmol/min。 以乳糖为底物,研究纯化后p-半乳糖苷酶的水解能力,并通过高效液相色谱法(HPLC)分析产物中葡萄糖的含量,结果显示水解乳糖的最适条件：乳糖浓度为3%,反应温度为30℃,反应时间为6-8h,pH在6.5-7.0时反应速率达到最大。 本文还研究了p-半乳糖苷酶的转半乳糖苷性质,以果糖为转苷受体,采用高效液相色谱法测定酶反应产物中乳果糖的含量,进而分析该酶的转苷活性,结果表明：转苷的最适温度为20℃,最适pH为6.0。

关键词： 比较管理   学科特征   基本问题与方法   分析层次   人文关怀  

摘要： 本文探讨了我国比较管理研究的学科发展问题。本文认为,比较管理的学科特征是跨越性与对比性,比较管理研究的基本问题是何种文化与制度因素决定了中国企业与外国企业管理的异同,比较管理有从企业到超国家共五个分析层次,比较管理的基本研究方法是影响研究、平行研究和跨学科研究。此外,本文还提出了比较管理研究要重视对被管理者的人文关怀问题。

关键词： 空间机器人   动力学   辨识算法   动量守恒  

摘要： 本文主要讨论了空间机器人动力学参数的辨识问题。分别研究了空间机器人及基于机器人方法的航天器的动力学建模和参数的辨识算法,主要是通过建立动力学模型,分别采用不同的辨识算法进行动力学参数的辨识,并通过仿真验证辨识算法的稳定性。 这里主要研究了以下几方面内容: 本文首先建立了空间机器人系统的动力学模型,方程的推导方法是在动量守恒方程的约束下利用拉格朗日法推导出来的,并写出了方程的雅克比矩阵表示形式。 其次,本文研究了自由漂浮的空间机器人的动力学参数辨识,在机器人不受外力和扭矩的情况下,采用了基于动量守恒原理的辨识算法,该方法用于估算出自由漂浮的空间机器人的质量、质心和惯性张量等惯性参数。该方法的特征是使用运动学参数,运动学参数通过安装在基体或系统一部分上的传感器测出。当测量包含传感器噪音,参数的估算存在着相当小的误差,最后通过数字仿真验证了该辨识算法的可行性。 再次,本文研究了基于机器人方法的航天器系统惯性参数的辨识。该方法利用机械臂去改变航天器系统的惯性分布。惯性分布后的结果是,航天器系统的速度相应的改变。因为速度的变化是可以测量,机械臂的惯性变化也能够准确的计算出,航天器系统的动量守恒方程中航天器机体的惯性参数变成了唯一未知的,因此能被辨识。为了把问题看作线性辨识问题来处理,分两步进行辨识。第一步是辨识航天器的质量和质心,第二部是辨识航天器的惯性张量。通过仿真研究验证了提出方法的实用性。

关键词： 双管采油   稠油流变性   动力学模型   优化软件   效果评价  

摘要： 针对孤东油区的稠油井降粘及举升的工艺技术现状,研究了目前国内外较为成熟的稠油降粘及举升工艺技术,分析了各种技术的优缺点,提出了以减少抽油杆与高粘度稠油的接触长度为主、掺水降粘为辅的双管采油工艺技术的新方法,并对其可行性进行了详细研究。 本文将详尽阐述双管采油技术的工作原理,同时确定该工艺技术的配套设备与井身结构;在室内研究稠油的流变性规律,并绘制了稠油粘度随各影响因素的变化曲线,结合最小二乘法及人工神经网络对流变性模型进行了数值拟合;建立双管采油系统的流型判别、温度场分布、压力场分布、杆柱校核的动力学模型;在此基础上,利用可视化的Visual Basic6.0编制系统优化决策软件,对系统不同杆柱组合、不同冲程、冲次组合进行优化设计。依据现场试验井作为实例计算,通过日产油量、日产液量、日耗电量等指标对双管采油系统及其优化决策软件进行全面评价。研究表明:(1)双管采油工艺技术可以有效降低抽油杆与高粘度稠油的接触长度,进而降低流体摩阻,提高了稠油的举升效率;(2)对于不同的稠油井,油井基础数据的差异,使得优化软件优化出的杆柱组合以及冲程、冲次的组合也有较大差异;(3)双管采油系统既会受可控制因素:掺水温度、掺水压力、油井产量、回压等的制约,也会受含水饱和度、地层温度等的限制。 对稠油的流变性实验研究,系统动力学模型研究及优化决策软件的编制,为双管采油工艺技术在现场的施工应用起到了重大的指导作用;依据现场施工油井的效果分析评价及反馈信息,又可对双管采油工艺技术的理论机理及优化决策软件进行优化与完善。