关键词： failure (mechanical)   fracture   molecular dynamics method   silicon compounds   stress-strain relations   thin films   Young's modulus  

摘要： The mechanical properties and failure mechanisms of the beta-Si3N4 thin layers in basal plane under uniaxial tension are investigated by using molecular dynamics simulations. It is found that the thin layers display a nonlinear stress-strain relationship first at epsilon<0.06, and then a linear response at 0.06

关键词： Graphyne   Mechanical properties   Vacancy defect   Molecular dynamics simulation  

摘要： This paper explores the mechanical properties of perfect and defective gamma-graphyne, a lattice of sp-sp(2)-hybridized carbon atoms, as a graphene allotrope using the classical molecular dynamics simulations. These simulations are carried out on the basis of the Tersoff-Brenner potential function with the Nose-Hoover thermostat algorithm in canonical ensemble. In this examination, the influences of vacancy defects on mechanical properties of gamma-graphyne such as Young's modulus, ultimate stress and strain and Poisson's ratio are studied. The results demonstrated lower strength and stiffness of this new graphene allotrope than those of graphene. Also, it is observed that in comparison with the mapped vacancy defects, the random vacancy ones are more responsible for the change in the mechanical properties of gamma-graphyne. Furthermore, the fracture pattern of defective gamma-graphyne is considered. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

关键词： 混合动力汽车   定子永磁型双机械端口电机   有限元分析   场路耦合   温度场   工作模式  

摘要： 目前，汽车工业的发展方向正从传统内燃机汽车逐渐发展到新能源汽车，混合动力汽车由于兼具传统汽车较高的动力性能和电动汽车节能减排的双重优势，己成为一种不可或缺的过渡车型，成为当前国、内外汽车行业的研究热点之一。本文研究了一种新型定子永磁型双机械端口电机，它继承了双转子电机和定子永磁型电机的优点，将该双机械端口电机应用在中/强度混合动力合成系统中。通过一定的控制方式灵活地切换电机工作模式，能实现定子永磁型双机械端口电机在内燃机和驱动轮之间的能量分配与调节，提高内燃机工作效率。\n 本文首先介绍了混合动力汽车应用背景，以及双凸极永磁电机和双机械端口电机的研究现状和发展趋势。在此基础上研究了一种用于混合动力合成系统的新型定子永磁型双机械端口电机及其关键技术，分析其结构和工作原理，还对该双机械端口电机常见工作模式的功率流情况以及对应的汽车行驶工况做了理论分析和仿真研究。\n 论文中建立了定子永磁型双机械端口电机的一般设计方法，并介绍了相关参数尺寸的计算与选择方法，设计了一个2kW的样机用来验证原理。根据计算所得参数，结合有限元分析软件，对电机进行参数化建模，详细分析了电机空载和负载磁场分布以及磁链、电感、反电势和定位力等静态特性。基于场路耦合法建立定子永磁型双机械端口电机的Maxwell-Simplorer仿真模型，对比了不同控制方法下的电机输出转矩特性，并总结了降低转矩脉动的方法。\n 最后，从电磁场和温度场耦合的角度对稳态运行时定子永磁型双机械端口电机内部温度场进行了分析，运用ANSYSWorkbench软件建立三维仿真模型。通过有限元软件Ansoft计算出电机不同情况下的损耗分布，导入ANSYS进行多物理场耦合仿真，分析了室温下仅依靠自身风冷散热条件下的定子永磁型双机械端口电机三维温度场温升分布。在此基础上模拟汽车运行环境，并对添加冷却设施后的电机进行仿真，验证了冷却系统的散热效果，进一步完善了电机的本体设计。

关键词： 空间机械臂   动力学建模   柔性分析   仿真验证  

摘要： 人类对外太空的不断探索使得空间机械臂技术颇受关注。美国、加拿大、日本等航天大国已经掌握了部分关键技术，根据需求研发了几种不同类型的空间站机械臂并已投入使用。我国也正着手加强这方面的研究，以便顺利实现我国空间三步走计划。空间机械臂动力学建模是空间机械臂研究的重要基础，在外太空复杂的环境下，建立能精确描述机械臂实际运行状态的模型，掌握机械臂系统动力学特性，对机械臂的精确控制尤为重要。因此，对空间机械臂动力学建模技术的研究是非常有必要和关键的。本文以大型空间柔性机械臂为研究对象，对机械臂动力学建模理论、仿真验证和动力学特性进行了深入的分析与研究。\n 首先，本文对目前空间机械臂的应用研究现状和动力学建模研究现状展开了详细调研，确定以大型空间双连杆机械臂为研究对象，综合考虑臂杆柔性和关节柔性对系统产生的影响。用假设模态法分析臂杆柔性，通过模态实验分析将柔性臂杆视为悬臂梁处理，截取前两阶振动模态。根据Spong关节模型简化原理，将柔性关节的变形近似等效为刚度系数为k的线性扭转弹簧。\n 其次，对空间柔性机械臂建模方法进行了研究。本文采用相对坐标法，对柔性臂上任意点的位置进行描述。为便于后续对机械臂从动力学分析向控制系统设计的转化，本文采用Lagrange方程结合虚功原理推导了模型动力学方程的一般形式。\n 再次，对动力学方程求解方法进行了研究。本文的动力学方程是一组非常复杂的、强耦合的、非线性的、时变的微分方程，本文先用 MAPLE软件辅助做复杂符号运算，求解出质量矩阵及其导数、刚度矩阵、广义力和总动能等的符号表达式，将这些表达式移植到 Matlab中，基于 Newmark-β原理开发了 Matlab数值仿真程序，求解了方程的数值解。\n 然后，对所推导的动力学模型进行仿真验证。用成熟的商业软件ADAMS和ANSYS联合设计并建立了柔性机械臂仿真模型，设定了多种工况，比较了两种模型的输出结果，证明了推导的动力学模型的准确性和建模方法的有效性。\n 最后，对柔性机械臂进行了瞬态响应和频率响应实验，还结合关节柔性、臂杆柔性、末端质量开展了仿真研究，分析了柔性机械臂的刚柔耦合动力学特性。

关键词： 产学研结合   控制工程   机械电子   浙江大学   科技发展   研究所   国家创新体系   科技创新能力  

摘要： 胡锦涛同志在党的十八大报告里指出,"要实施创新驱动发展战略","深化科技体制改革,推动科技和经济紧密结合,加快建设国家创新体系,着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系"。这表明国家对提高科技创新能力有了更深层次的要求,进一步提高产学研结合的紧密程度,形成体系,才能给科技发展提供不竭动力。本刊记者带着一系列的问题采访了浙江大学机械电子控制工程研究所徐兵教授,请他给我们介绍浙江大学机械电子控制工程研究所产学研科技创新之路的工作情况。

关键词： thermal stability   imide   degradation kinetics   mechanical properties   thermoplastic elastomers   Poly(ester-ether)  

摘要： A novel thermally stable thermoplastic poly(ester-ether) (PEE) elastomer containing imide units was prepared from poly(tetramethylene glycol) (PTMG1000), 1,4-butanediol (BD) and a new imide dicarboxylic acid based on pyromellitic dianhydride (PMDA) and glycine through a traditional chemical two-step method. The structures of the synthesized imide dicarboxylic acid and novel PEE were confirmed by FT-IR spectroscopy. The mechanical properties of the novel PEE were investigated. Thermal stability and thermal degradation kinetics of the novel PEE were investigated by thermogravimetric analysis (TGA) under different heating rates. The kinetic parameters of the degradation process were determined by using Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa and Friedman methods. The Coats-Redfern method was also used to discuss the probable degradation mechanism of this PEE. The results showed that introduction of the imide units into the poly(ester-ether) endowed the PEE with excellent thermal stability and good mechanical properties. The activation energy obtained by using the Kissinger method was in agreement with that using the Flynn-Wall-Ozawa method. The reaction order (n) and pre-exponential factor (A) were obtained by using the Friedman method. Analysis of the experimental results suggests that the decomposition reaction mechanism of the PEE was a F-3 type (random nucleation with three nuclei on the individual particle).

关键词： Cis-to-trans   Palladium   Mechanism   Activation parameters   Density functional theory   Oxidative addition  

摘要： In this work, mechanism and kinetics of the cis-to trans isomerization of [Pd(C6Cl2F3)I(PH3)(2)], has been theoretically investigated in detail. Using quantum mechanical approach, different pathways were investigated. Experimentally, a four-pathways mechanism had been proposed for cis-to-trans isomerization of [Pd(C6Cl2F3)I(PH3)(2)] which consists of two PPh3-sensitive (k(3),k(4)) and two PPh3-insensitive (k(1),k(2)). For PH3-sensitive pathways, a complex is initially formed in the shape of a square pyramidal following which a process through a trigonal bipyramidal transition state occurs. Our proposal for PH3-insensitive pathway is a dissociative reaction with a fast equilibrium step following which the slow process occurs. Considering the solvent effects, the activation energy, activation enthalpy and activation Gibbs free energy for different pathways were calculated. Using Gibbs free energies and the transition state theory, the rate constants have been evaluated. k(3) Pathway (solvent-assisted) has the main contribution in this process. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

关键词： 微孔端面   机械密封   动力润滑   数值模拟  

摘要： 机械密封（又称端面密封）作为动密封中应用最广泛的类型，是流体机械中不可缺少的零部件，尤其是在石油化工装置的机泵中应用最普遍。激光加工端面微孔机械密封（LST-MS）是一种典型的动压非接触式密封，其密封端面上采用激光加工出大量微孔，使LST-MS端面处于混合、甚至液体摩擦状态。在保证机械密封密封性能的情况下，优化微孔端面间的动力润滑性能，对减小能耗，延长机械密封的使用寿命有重要意义。本文应用计算流体力学软件FLUENT，基于Navier-Stokes方程，建立单一椭圆型微孔端面不可压缩牛顿流体的三维CFD动力润滑模型，分析微孔参数、Re以及端面间隙对密封端面的动力润滑性能（液膜承载力、密封端面摩擦力、摩擦系数）的影响。本研究主要内容包括：\n ⑴对于多孔端面机械密封进行简单介绍，并概述国内外对多孔端面机械密封的理论与实验研究;在端面间动力润滑理论的基础上，根据公式推导和文献查阅确定椭圆微孔端面间流体状态参数，并得出影响端面动力润滑性能的主要参数有，微孔面密度Sp、微孔深度H*、椭圆微孔长宽比γ、微孔倾斜角度α、微孔截面形状、端面间隙以及雷诺数Re;将机械密封端面液膜的承载力、摩擦力、摩擦系数、液膜刚度作为衡量机械密封动力润滑性能好坏的一个标准。\n ⑵通过CFD软件FLUENT对椭圆微孔机械密封端面间的润滑状况进行数值模拟，分析一定的雷诺数下，无量纲的几何参数值（微孔深度、微孔倾斜角、微孔长宽比、微孔面密度）的变化对密封端面间动力润滑状况的影响以及其相互间的作用，结果表明:当椭圆倾斜角α=0°，椭圆长宽比γ=2，面密度Sp=25.12％，雷诺数为100时，微孔存在深度极值且H*=0.5，微孔存在倾斜角度极值α=45°，此时液膜承载力有最大值，摩擦系数有最小值，其端面间液体动力润滑性能达到极大值;当椭圆微孔的其它参数一定时，增大微孔的面密度或者微孔的γ值，将有利于提高端面动力润滑性能;微孔深度极值不受微孔面密度的影响，微孔长宽比、微孔倾斜角将对微孔的深度极值有影响;微孔倾斜角极值是一个独立参量并不受其他参数影响，且当其它三个参数一定时微孔倾斜角度极值为45°。\n ⑶通过CFD软件FLUENT的数值模拟，分析在一定雷诺数下，微孔的底面形状参数（柱形底面、圆台形底面、锥形底面）对密封端面间的动力润滑状况的影响，以及其他几何参数与微孔底面形状参数的相互影响;分析其他参数一定的情况下雷诺数对其端面动力润滑性能的影响，表明结果:当其它参数一定的情况下，微孔不同底面形状对端面动力润滑性能的影响与微孔深度和长宽比相关，当微孔深度较小时，柱形底面形状占优，当微孔深度较大时锥形底面最好，圆台形底面形状居中;当Re=100、Sp=25.12％、γ=2、H*=1.6、1.5＜γ＜2时，圆台底面形状的微孔端面动力润滑性能最好，γ＞2时柱形底面形状的微孔端面动力润滑性能最好;各底面形状都在45°取得了极值，且各倾斜角度下，圆台形相比于其它底面形状保持了较好的动力润滑性能;当γ=2、Sp=25.12％、α=0°、1≤Re＜100时，增大雷诺数将有助于提高微孔端面的动力润滑性能，但是当100≤Re时，随着雷诺数的增加，端面摩擦力将会迅速变大，所以Re不宜过大。\n ⑷在数值模拟的基础上，分析密封端面间隙的变化对其端面动力润滑状况的影响;分析间隙与承载力之间的关系，用多项式函数对其拟合，并对于一定间隙的液膜刚度进行求解，结果表明:当H*=1、α=45°、γ=2、b*=0.2、Re=100时，椭圆微孔端面间液膜的动力润滑性能有一定的稳定性，较大端面间隙的端面液膜稳定性较差。当端面间隙c*在2-2.2之间时，承载力与端面间隙之间为二次多项式关系，且液膜刚度为正值。

关键词： 真空机械手   运动学建模   轨迹规划   非均匀B样条曲线   拉格朗日方法   模型预测控制  

摘要： 半导体加工行业中需要可以在真空环境下传输和定位硅片的专用机器人系统，真空机械手恰恰可以满足这种要求。真空机械手是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中，实现晶圆在真空腔中的传输，是集成电路制造装备产业中的关键设备之一。半导体这种特殊行业的应用需求对真空机械手的洁净度、控制精度、运动性能和可靠性等指标提出了极高的要求。对称双连杆直驱型的真空机械手由于其系统刚度大，运行更加平稳，在相同加速度下具有更高的传输效率等诸多的技术优势成为真空机械手系列中的重要类型。\n 随着世界半导体产业的发展，真空机械手的国际和国内市场也在迅速扩大。目前国外公司几乎垄断了真空机械手的全球市场。研发具有自主知识产权的真空机械手对于满足国内市场需求，提高我国高科技产品的竞争力有着重要意义。本课题以02国家科技重大专项《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》为依托，（新松承担的任务课题为“IC装备机械手及硅片传输系统系列产品研发与产业化”）对对称双连杆直驱型真空机械手的运动学、动力学、轨迹规划和控制方法等进行了深入研究。\n 本论文根据对称双连杆结构直驱型真空机械手的特点，研究了影响其运动控制性能的关键问题，并分别从机械手动力学补偿和基于动力学的先进控制两个方面提出了提高直驱型真空机械手运动平稳性、可靠性和快速性的控制策略。主要贡献有:\n (1)针对对称双连杆结构的真空机械手，研究了其等效串联结构形式的运动学，并着重分析了水平方向的运动学和静力学问题，详细阐述了机器人姿态矩阵群的性质。\n (2)将非均匀B样条曲线(NURBS)应用到真空机械手的轨迹规划中。为解决对称双连杆结构真空机械手在运行过程中需要准确经过大量中间位姿的问题，在讨论了传统多项式轨迹规划方法和直线抛物线组合轨迹规划方法不足的基础上，将非均匀B样条曲线应用到了对称双连杆结构真空机械手轨迹规划上。仿真和实验结果证明，基于非均匀B样条曲线的轨迹规划可以很好的让机械手通过中间插补位姿，且随着中间插补位姿点的增多，更加突出了这种方法的优点，从理论上解决了对称双连杆型真空机械手路径规划中需要精确经过多个插补位姿的难题，为实现对称双连杆型真空机械手基于NURBS曲线轨迹规划提供了理论依据。\n (3)提出了基于位姿分离的机器人动力学建模方法，主要提出了封闭型动力学化简计算的两个公式。在拉格朗日方程的基础上，讨论了基于位姿分离的动力学建模，给出了一般类型机器人动力学推导的通用公式，并完成了针对线速度雅克比和角速度雅克比二次型的两个化简公式的证明。位姿分离法可以减少拉格朗日法求解动力学的计算量，本论文应用位姿分离法进行对称双连杆机器人的动力学求解并得到简洁封闭形，通过将该动力学模型与用牛顿欧拉法计算的动力学模型进行对比仿真实验，验证了位姿分离法的有效性。\n (4)针对对称双连杆直驱型真空机械手平稳运行的问题，在其动力学模型的基础上，讨论动力学前馈补偿控制和基于动力学模型的模型预测控制。并对真空机械手的前馈补偿控制和模型预测控制进行详细的分析和控制仿真和实验。结果表明，动力学补偿可以有效的抑制负载变化和由动力学变化引起的电机的波动;与计算力矩法相比，预测控制的算法可以有效的降低位置跟踪误差。

关键词： 无创机械通气   压缩泵雾化吸入   氧动力雾化吸入   支气管哮喘  

摘要： 选取我院2011年1月～2012年6月我院所收治的60例支气管哮喘患者作为临床研究对象,将患者随机分为甲组和乙组各30例。甲组采用氧驱动雾化吸入治疗,乙组采用压缩泵雾化吸入治疗。观察两组疗效和在治疗后15min和30min内呼气峰流速(PEF)增值的幅度。结果甲组显效2例,有效7例,总有效30%;乙组显效9例,有效14例,总有效76.6%。两组比较总有效率差异有显著性差异(P<0.05)。乙组在治疗后15min和30min的PEF值均较甲组于相同时间相比有显著性差异(P<0.05)。在使用无创机械通气时,压缩泵雾化吸入是一种较佳的辅助治疗方式,具有起效快,疗效肯定,操作简单等优点,值得在临床当中推广应用。