摘要： Silver Nanoparticles (AgNPs), the real silver bullet, are known to have good antibacterial properties against pathogenic microorganisms. In the present study AgNPs were prepared from extracellular filtrate of Aspergillus niger. Characterization of AgNPs by UV-Vis spectrum reveals specific surface plasmon resonance at peak 416 nm;TEM photographs revealed the size of the AgNPs to be 20-55 nm. Average diameter of the produced AgNPs was found to be 73 nm with a zeta potential that was -24mV using Malvern Zetasizer. SEM micrographs showed AgNPs to be spherical with smooth morphology. EDS revealed the presence of pure metallic AgNPs along with carbon and oxygen signatures. Of the different concentrations (0, 2.5, 5, 10, and 15 mu g/mL) used 10 mu g/mL were sufficient to inhibit 10(7) CFU/mL of E. coli. ROS production was measured using DCFH-DA method and the the free radical generation effect of AgNPs on bacterial growth inhibition was investigated by ESR spectroscopy. This paper not only deals with the damage inflicted on microorganisms by AgNPs but also induces cell death through the production of ROS released by AgNPs and also growth kinetics of E. coli supplemented with AgNPs produced by A. niger.

关键词： 静压气体润滑机械密封   小扰动法   动态特性   动力学   复模态理论  

摘要： 传统的气膜机械密封主要运用于离心式压缩机等高速回转机械,在高速运转时密封具有很强的动压效应,可以得到较大的开启力和气膜刚度,实现机械密封的稳定运转,但是在低速情况下,密封的动压效应会很弱,很难达到很好的密封效果。静压气体润滑机械密封在低速情况下能实现低摩擦损失、低热量、高开启力和高刚度,因此静压气体润滑机械密封是一种适合低速工况应用的机械密封新技术。本文对静压气体润滑机械密封的稳态、动态及动力学特性开展相关研究,探明静压气体机械密封的动力学性能可以为这类干气密封的设计与应用提供有益参考。 关于稳态特性方面,基于N-S方程,采用解析法对静压气体润滑机械密封的稳态特性参数作了一系列推导,得出了一个刚度解析计算公式,并与参考文献进行验证,采用有限差分法对稳态雷诺方程进行了离散,与解析法计算结果作了对比,分析了节流孔直径、介质压力和气源压力对静压气体润滑机械密封端面气膜刚度与泄漏率的影响。结果表明：对于小工作膜厚情况,选用较小的节流孔直径能获得较大气膜刚度和较小的端面泄漏率,大工作膜厚情况则相反。提高气源压力和减小介质压力可以有效的提高气膜刚度,但向介质侧的泄漏率也会增大。 关于动态特性方面,采用小扰动法详细推导了静压气体润滑机械密封三自由度微扰下的动态雷诺方程,给出了相关的差分迭代格式,结合算例对差分格式进行验证,分析了压缩数、频率数、节流孔直径、气腔深度和气源压力对静压气体润滑机械密封动态特性参数的影响。结果表明：压缩数、频率数、节流孔直径、气腔深度和气源压力对静压气体润滑机械密封的轴向刚度与阻尼影响显著。角向交叉刚度与阻尼对应呈相反数关系。 关于动力学特性方面。建立考虑静压气体润滑机械密封静环受三自由度微扰和动环轴向窜动的动力学模型,采用复模态理论求解,给出了动环轴向、静环轴向及角向、端面气膜厚度的位移响应表达式。分析了频率数、节流孔直径、气源压力及密封环质量对静压气体润滑机械密封动力学特性的影响。结果表明：增大频率数、节流孔直径、气源压力均能减小密封环轴向位移响应、静环角向位移响应及端面气膜厚度响应的振幅,其中频率数对双质量系统的振动频率影响显著。

关键词： 水下机械手   微分变换   水动力学模型   轨迹规划   滑模控制  

摘要： 面对着不断锐减的陆地资源，人们逐渐开始开发和利用海洋资源。海洋环境相对于陆地环境来说自然条件十分恶劣，因此需要开发相应的装备和技术来进行海洋资源的勘测，水下机器人正是在这样的需求下开发的。作为其重要部件的机械手是完成工程任务的执行者，在水下机器人的开发与应用过程中起到至关重要的作用。本文在国家863项目“核电站多功能水下爬行机器人”的支持下，对核电站多功能水下爬行机器人的机械手做了动力学分析及仿真。 本文的主要工作和创新性成果如下： 1以四自由度水下机械手为研究对象，建立了其运动学模型，基于运动学正问题对水下机械手运动学逆问题进行了分析，得到了水下机械手的雅可比矩阵和静力学方程。 2采用微分变换分别简化了拉格朗日动力学方程中的惯量项、向心力项和哥氏力项、重力项，建立了水下机械手的动力学模型和水下机械手操作空间的动力学方程。 3在动力学建模的基础上，通过分析单个运动体所受的水动力，利用Morison公式建立了水下机械手的水动力学模型，通过计算得到了水动力对机械手各关节的力矩Th。 4基于B样条轨迹规划方法在关节空间对水下机械手进行了轨迹规划，在水下机械手动力学模型和水动力学模型的基础上分析了浮力、水阻力、附加质量力对水下机械手动力学性能的影响。 5针对水下机械手动力学建模误差及非参数变化等情况，将滑模控制应用于水下机械手的控制，并通过准滑模控制削弱了抖振。

ISBN: (纸本)9787030398413

关键词： 光机械腔   加光子相干态   光场的二阶相干度   原子布居差   线性熵   发射谱  

摘要： 随着机械系统和光学微腔的广泛应用与发展,光机械腔中镜子和腔场间的耦合,使光机械系统成为人们考察宏观量子现象、检验量子理论的重要平台,因而成为新的研究热点,与此同时,光机械腔在引力波探测、微小位移和质量的精密测量等方面有着重要的应用前景,因此对光机械系统的研究具有深远的意义,本文研究了光机械腔系统的动力学行为特点,并考察了光腔端镜振动对腔中二能级原子发射谱的影响。 我们首先考察了原子的布居差,发现只有当腔场和镜子的初态均为数态,且原子初始时刻处于激发态(或基态)时,原子布居差按余弦曲线演化,其演化频率由光场的光子数和振子的占有数决定。原子布居差随时间的演化规律对镜子的运动状态非常敏感,如果镜子的初态为相干态,原子布居差会呈现崩塌和回复现象,崩塌时间与回复周期依赖于腔场的光子数和振子的平均占有数。 我们还研究了光场的二阶相干度,它主要是由光场的初态所决定的,同时也受到了原子初态与活动端镜振动初态的影响。J-C模型中,当腔场处于数态时,光场二阶相干度呈现周期性振荡,光场中光子反聚束。在光机械腔系统中,即使光场处于数态,处于相干态的镜子会使光场二阶相干度出现崩塌与回复现象,其崩塌时间与回复周期取决于腔场的光子数和振子的平均占有数。光机械腔系统中,只有当腔场处于相干态或其加光子数远小于平均光子数时,光场才会出现聚束效应。 本文还研究了光机械腔系统中原子和光场的线性熵。研究发现,当光场和振子的初态均为数态时,原子和光场的线性熵始终相等。镜子的振动状态对原子和光场的线性熵都有明显的影响,若镜子处于相干态,即使光场处于光子数态,原子和光场的线性熵都会出现崩塌与回复现象,且此时光场和原子的线性熵依然相等。并且,腔场与振子以同样的方式影响原子线性熵,但光场线性熵对腔场与振子初态的依赖却不同。 本文最后研究了光机械腔中二能级原子初态为激发态时的原子发射谱,并分析了镜子的振动对它的影响。发现当腔场平均光子数等于振子平均占有数时原子发射谱在跃迁频率处呈现出单峰,而它们不相等时中心峰却分裂成对称的双峰;当光场处于光子数态、振子处于占有数态时中心峰两侧为对称的边峰,随着腔场或振子相干态系数的增大边峰会变为波峰集聚区域。

关键词： Emulsion polymerization   Kinetics   Mechanical properties   Thermal properties  

摘要： In this study, we used vinyl acetate (VAc), N-hydroxymethyl acrylamide (NMA), and montmorillonite (MMT) to prepare polyvinyl acetate (PVAc), PVAc–NMA, PVAc–MMT, and PVAc–NMA–MMT. Dynamic mechanical and thermogravimetric analysis revealed their glass transition, cold crystallization, and pyrolysis kinetics. PVAc–NMA, PVAc–MMT, and PVAc–NMA–MMT can be applied in harsh or low temperature conditions and surroundings. They are homogeneous amorphous linear polymers and all have cold crystallization phenomena. NMA and MMT did not have any significant effect on pyrolysis temperatures, but delayed the thermal degradation processes. The glass transition, cold crystallization, and pyrolysis kinetics were analyzed using Agrawal integral equation. ? 2013 Wiley Periodicals, Inc. Adv Polym Technol 2014, 33, 21393; View this article online at ***. DOI 10.1002/adv.21393

关键词： 机械密封   摩擦副   流体膜   流固耦合   模态分析  

摘要： 机械密封是动力机械和流体机械设备中非常重要的部件，在高参数复杂工况条件下，机械密封摩擦副密封环在工作过程中产生的振动，严重影响机械密封的性能，从而引起动静环端面的磨损，使泄漏量增大。为了减少泄漏，根据机械密封摩擦副端面的形式，分为开槽端面机械密封和无槽端面机械密封两种形式。螺旋槽机械密封由于流体静压或动压作用，在摩擦副密封环端面间充满一层完整的流体膜迫使密封端面彼此分离，而不存在硬性固相接触的机械密封，达到提高使用寿命，降低泄漏的目的。 本文以机械密封动环为研究对象，建立其三维数值模型。首先对带螺旋槽动环和无螺旋槽动环分别进行了模态分析，计算出了其低阶固有振动频率和主振型，以及各阶对应的最大变形量和振动应力，得到了各阶主振型图及振动应力和变形曲线的变化图；然后对螺旋槽动环和流体膜组合进行（湿模态）分析，得到其变化情况；最后，对螺旋槽动环和其端面流体膜进行流固耦合分析，得到摩擦副界面间液膜压力分布和密封环的应力应变情况。 通过对摩擦副螺旋槽动环动力学特性分析，得到在空气中和流体中的固有频率的变化曲线；通过对摩擦副流体膜的特性分析，得到流体膜端面的压力径向变化曲线，不同转速下，压力的变化曲线。

关键词： 焊接机械臂   运动学建模   结构设计   动力学分析   Isight优化   定位精度  

摘要： 焊接机械臂作为工业机器人的主力军,不仅能在恶劣工作环境下提供连续稳定的焊接作业,提高工作效率,降低作业风险,同时又能提供高质量的焊接质量,降低生产成本和对工人操作技术的要求,在工业生产制造过程中发挥着重要作用。本文针对工业中常见的焊缝形态,设计了一台专用焊接机械臂,并系统的分析了其运动特性及其结构特性,具体研究内容如下： 根据作业对象,详细分析了焊接机械臂的功能需求及其性能需求,并根据分析结果确定焊接机械臂的原理方案,确定其关键技术参数,对焊接机械臂的工作空间进行数值描述,并运用MATLAB实现焊接机械臂的工作空间仿真。 运用D-H法,建立焊接机械臂的连杆坐标系,建立焊接机械臂的运动学方程,推导机械臂运动学的正逆解,为后续焊接机械臂的三维图形仿真提供参考。 根据机械臂原理方案,确定各个关节的驱动方式及传动方案,对其进行详细的结构设计,并运用Solidworks制作机械臂三维实体模型；利用ADAMS软件对焊接机械臂进行运动仿真,得到各个关节按既定轨迹运动的运动参数函数曲线,验证各个关节运动平稳,运行良好,为焊接机械臂样机实物制造提供参考依据。 对焊接机械臂的关键承载部件进行分析与简化,建立有限元模型采用DOE的方法进行静力学分析,得到各个结构形式的应力及位移分布,并确定合理的部件结构形式,运用Isight的优化方法对得到的分析结果进一步优化,得到最优的结构形式。对焊接机械臂的定位误差进行定量分析,详细分析机械臂装配,制造机器自身刚度对其末端定位精度的影响,验证机械臂定位误差在既定误差范围内；最后根据分析结果完成机械臂零部件采购与加工,制造自主开发第一代焊接机械臂样机。

关键词： 柔性机械手   浮动坐标系   割线法   弹性势能   动力学建模  

摘要： 轮式移动机械手在工业、农业、反恐防爆、家庭、空间探测等领域都有广泛应用，随着航空航天技术的发展，柔性机械手系统的动力学建模分析与控制方法研究正变得越来越重要。本文在国家自然科学基金“多重柔性下轮式悬架移动机械手动力学建模与精确作业控制方法研究”(61075097)和河北省自然基金“轮式移动机器人动态精确作业控制方法研究”(E2010000049)以及国家863计划“核反应堆专用机器人技术与应用”(2011AA040201)的支持下，以在不平整地面上运动的轮式悬架移动机械手——HEBUTⅡ型机器人为研究对象，考虑轮式悬架移动平台的悬架的柔性和机械手的柔性变形，深入研究三杆柔性机械手系统的动力学模型，对其进行建模分析并进行数值仿真，并通过模糊PID控制策略，初步建立了轮式悬架移动单杆柔性机械手的控制模型，并对该模型进行仿真，为后续的轮式悬架移动机械手的控制方法的深入研究奠定了基础。本文的创新工作如下： 1.基于矢量法和模态法，对三杆柔性机械手动力学建模进行了研究，使用割线法建立机械手浮动坐标系，减少了定义机械手末端位姿所需的变量数目，简化了末端位姿的矢量表述，建立了机械手系统的动力学模型，并基于同样方法尝试建立了多杆柔性机械手动力学模型。 2.以弹簧的弹性势能代替机械手柔性变形产生的弹性势能，提出了基于等效弹簧刚体的单杆柔性机械手新模型，建立了单杆柔性机械手的新动力学模型。以基于等效弹簧模型的各刚体构件旋转角度组成了新动力学模型的独立坐标变量，通过调整模型中弹簧的弹性系数和构件结构，实现了柔性机械手末端轨迹与机械手实际末端轨迹基本重合的目的。基于新模型的单杆柔性机械手动力学模型的仿真结果与刚性机械手的仿真结果进行了对比，验证了新模型的可行性。 3.将轮式悬架移动单杆柔性机械手视为整体进行控制方法研究。首先在建立轮式悬架移动单杆柔性机械手的动力学模型时引入了悬架和机械手柔性，其次将移动机械手系统作为整体研究其控制方法，改变了传统控制研究中车体控制和机械手控制分别进行的惯例。最后的仿真结果直观地显示了模糊PID控制是较为适宜轮式悬架移动单杆柔性机械手的控制方法。

关键词： 流体静压   机械密封   扰动   动态特性   稳定性  

摘要： 流体静压型机械密封是一种非接触式机械密封，通过端面间的液膜压力使密封端面维持间隙状态，用以与其它的力保持动态平衡。本文根据国内外相关研究文献，在分析了液膜流场特征、弹性元件动态参数的基础上，利用MATLAB（Simulink）重点求出静环端面结构参数对密封稳定性的影响。 结合密封系统结构特征，分析密封环的受力情况，建立适合流体静压型机械密封端面流场的Reynolds方程，分析了结构参数对液膜压力、液膜刚度和阻尼的影响，得到了相关曲线规律。利用最小二乘法和MATLAB的编程方法得到液膜压力沿径向的分布曲线。液膜刚度和阻尼受到密封环内外径压力、端面锥角、转折半径、动环转速、液膜厚度和液膜粘度等因素的影响，重点分析了转折半径和端面锥角对液膜刚度和阻尼的影响。弹性元件中的O型密封圈作为辅助密封元件在一定程度上不仅能防止密封泄漏，而且由于其具有一定的刚度和阻尼，对密封稳定性也有直接的作用，本文结合相关学者的研究理论，找到了密封圈刚度、阻尼在轴向和角向的表达式。 本文把密封系统受到的扰动分为为内部的微小扰动和外部的力或力矩的激励：内部扰动主要是轴向微小初始位移和角向初始微小的摆动，外在激励包括若干种典型的有规律和无规律的激励信号。通过分析密封环在这些扰动下的轴向和角向的变化曲线，得到了结构参数对密封环振动的作用，找到最佳的结构参数值。