江苏大学学报（自然科学版）

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汽车空调系统离心风机气动噪声数值计算

康强, 左曙光, 韩惠君

2013, 34(1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.001

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将Lighthill方程转化为变分形式，考虑声传播在复杂固壁内的反射，折射等，利用有限元方法对某汽车空调系统离心风机气动噪声进行了数值计算.也采用积分方法对其气动噪声进行了计算，此方法采用自由空间格林函数，在求解远场声辐射问题时将其简化为自由空间问题.首先建立离心风机CFD计算网格，通过离散涡模拟计算了离心风机内部非定常流动，通过涡量云图、声功率云图及各处的压力波动曲线分析出主要噪声源为叶片压力面及蜗舌前后部；然后建立气动声学有限元计算模型，分为考虑蜗壳和不考虑蜗壳的情况，计算离心风机辐射噪声.有限元计算结果与积分法计算结果的对比表明：用格林函数的积分解法进行计算时，其所做的简化导致结果产生较大误差，气动声学的有限元计算方法与实际吻合较好.

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炭化微米木纤维滤芯柴油机排放纳米颗粒吸附特性

郭秀荣, 杜丹丰, 马岩

2013, 34(1): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.002

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为了有效净化柴油机排放的纳米级碳烟颗粒(纳米颗粒),以炭化微米木纤维材料制备柴油机尾气微粒捕集器滤芯.分析炭化微米木纤维滤芯及柴油机排放颗粒物特性,并利用巨正则系综蒙特卡罗法(GCEMC)模拟纳米颗粒在炭化微米木纤维活性炭孔中的吸附特征,进而利用柴油机尾气微粒捕集器性能检测试验台对活性炭孔吸附纳米颗粒的蒙特卡罗模拟结果进行验证.结果表明:当柴油机微粒捕集器中尾气温度为470 K,捕集器前部压力由102.5 kPa过渡到125.0 kPa时,炭化微米木纤维滤芯吸附纳米粒子平均数密度的GCEMC模拟结果约为6.28×107 cm-3,试验结果约为5.60×107 cm-3,模拟结果和试验结果基本一致,该方法可以用来进行炭化微米木纤维滤芯吸附纳米颗粒过程的模拟研究.

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基于空气弹簧充放气特性的汽车运行姿态控制

夏晶晶1,2

2013, 34(1): 13-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.003

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根据汽车的工作特点,结合空气弹簧的充放气特性,设计了汽车运行姿态控制系统及其控制策略.为了提高汽车的侧向稳定性,设计了空气悬架刚度调节控制器,在侧倾危险状况下,及时调整空气悬架的刚度,提高了汽车的侧向稳定性,减少了汽车侧翻事故的发生.为了满足常规工况下的工作装置需要,设计了车身水平位置调节控制器,控制车身的水平位置.在汽车行驶速度为80 km·h-1、方向盘转角为200°的情况下进行仿真试验,汽车左侧空气悬架的刚度上升了12.5％,右侧空气悬架刚度下降了13.3％,汽车侧倾角稳定在4.1°.结果表明汽车运行姿态控制系统能够较好地控制汽车运行姿态.

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踏板行程模拟器在线控制动系统中的应用

宋传学, 郑竹安, 靳立强, 彭思仑, 王剑锋, 肖峰

2013, 34(1): 17-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.004

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为了提高制动过程的舒适性并消除制动操作时的不适感,考虑到制动踏板感觉是线控制动系统研究的核心内容并直接关系到车辆的驾驶舒适度及行驶安全性,利用踏板行程模拟器来模拟制动踏板感觉,并分析比较传统制动系统和带有踏板行程模拟器的线控制动系统.利用AMESim软件建立踏板行程模拟器模型,利用MATLAB/Simulink软件设计踏板行程模拟器的单神经元自适应智能PID控制策略.设置传统车辆制动系统台架试验基本参数并进行仿真验证,最终得出该线控制动系统中的踏板行程模拟器和控制策略均能达到传统制动系统的性能要求,并有效地改善了制动过程中的舒适度.

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生物柴油燃烧过程NOx生成机理的分析

梅德清1, 张永涛1, 袁银南2

2013, 34(1): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.005

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摘要：为了研究生物柴油燃烧过程NOx形成机理,进行了柴油机燃用生物柴油和石化柴油的对比试验,并基于实测的缸内压力示功图计算了燃烧放热规律.以实际的瞬时放热率并结合燃料燃烧的化学平衡分析,建立了基于Zeldovich机理的NO生成模型.从放热时刻、燃烧温度、含氧量等燃烧特征参数分析了对NO形成的影响,对柴油机燃用生物柴油产生较多NOx排放作出了解释.结果表明:尽管柴油机燃用生物柴油的缸内平均温度有所降低,但由于柴油机燃用生物柴油的着火时刻较早,较早地达到了NO生成的触发温度,此外生物柴油属于含氧燃料,燃烧区域的氧浓度高,这两者的贡献使得生物柴油发动机产生的NOx排放比柴油发动机多.

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基于CFD的离心泵侧壁式压水室优化设计

杨敏官, 张宁, 李忠, 高波

2013, 34(1): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.006

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为了获得侧壁式压水室离心泵较高的水力效率和低的压力脉动水平,通过控制侧壁式压水室的侧壁倾斜角及叶轮外径和压水室基圆直径之间的间隙,在相同的叶轮及进出口边界条件下,采用Fluent软件对比转数为130的侧壁式压水室离心泵进行数值计算.结果表明:间隙率不变,侧壁倾斜角为15°,离心泵的水力效率达到最大值;侧壁倾斜角不变时,随着间隙率的增大泵的水力效率提高,并在间隙率为0.308时达到最大值;将时域信号进行FFT变换为频域信号,在倾斜角为15°时,叶频的脉动幅值最低;当倾斜角不变时,随着间隙率增加叶频的脉动幅值水平呈下降趋势;考虑泵的径向尺寸,侧壁式压水室间隙率不能取太大,提出的间隙率取值范围为0.134～0.192.

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圆筒形超深海半潜式钻井储油平台运动特性分析

张永康1, 沈翰2, 戴峰泽2, 倪涛3, 庄建军3

2013, 34(1): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.007

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使用Pro／E软件对SEVAN 650平台和GVA 7500平台建模,将模型导入ANSYS Workbench程序的Hydrodynamic Diffraction模块,计算出2座半潜式钻井平台南海海况风暴自存状态下的运动响应幅值算子,得出2座平台各自的垂荡、横摇和纵摇特性曲线,进而对2座平台南海海况风暴自存状态下的运动特性进行对比分析．结果表明:SEVAN 650圆筒形半潜式平台在原油存储性能和甲板承受可变载荷性能优于GVA 7500平台的前提条件下,其在风暴自存状态时具有比GVA 7500更优的抗倾性能,但SEVAN 650平台在风暴情况下的垂荡响应幅值需要进一步减小．

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基于嗅觉可视化的鲳鱼TVB-N预测模型

黄星奕, 蒋飞燕, 穆丽君, 孙宗保

2013, 34(1): 38-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.008

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采用半微量凯氏定氮法对4 ℃恒温下储藏的冰鲜鲳鱼的TVB-N进行检测,同时利用嗅觉可视化技术提取其挥发性气味信息,将嗅觉可视化传感器阵列与鲳鱼挥发性气体发生反应前后的RGB颜色变化值作为传感器响应值,分别建立TVB-N的偏最小二乘法(PLS)、遗传偏最小二乘法(GA-PLS)预测模型．经比较,GA-PLS模型预测效果更优,预测集相关系数达到0.851 7;可视化传感器阵列响应信号与TVB-N之间存在较高的相关性,可以快速预测出鱼储藏期间TVB-N变化,从而无损评价鱼的新鲜度．

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可见／近红外光谱结合变量选择方法检测牛肉挥发性盐基氮

马世榜1,2, 彭彦昆1, 徐杨1, 汤修映1, 田潇瑜1

2013, 34(1): 44-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.009

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为实现生鲜牛肉整个储存期内(4 ℃环境)挥发性盐基氮(TVB-N)的快速无损检测,提高检测精度,搭建了可见／近红外光谱(VIS／NIR)检测系统,采集储藏在4 ℃下1～17 d 生鲜牛肉400～1 700 nm波段范围的反射光谱.对比多元散射校正(MSC)、Savitzky-Golay(SG)平滑、一阶导数(FD)预处理方法,结合无信息变量消除(UVE)和连续投影算法(SPA)提取有效光谱变量,建立TVB-N的最佳LS-SVM预测模型.结果表明:SG为最佳预处理方法,UVE和SPA方法使LS-SVM建模变量减少了99.5％,预测相关系数和标准差分别为0.925,4 615 mg?(100 g)-1.

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基于改进连续投影算法的光谱定量模型优化

郝勇1, 孙旭东1, 王豪2

2013, 34(1): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.010

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分别对葡萄酒和苹果的原始光谱及其小波变换(WT)后的谱图采用改进连续投影算法(MSPA)进行酒精度和可溶性固形物信息的提取, 偏最小二乘(PLS)回归用于定量模型的构建,预测均方根误差(RMSEP)、预测相关系数Rv和akaike信息标准(AIC)用于模型优劣的评价.结果表明:葡萄酒的原始光谱经WT-MSPA-PLS方法优化计算后得到了较简化的酒精度分析模型,模型的RMSEP由0.178减小为0.139,Rv由0.963变为0.976,AIC由4 085.60减小为-1.06,建模变量由2 073缩减为34;苹果光谱经WT-MSPA-PLS方法运算后,可溶性固形物定量模型的RMSEP由0.565减小为0.541,Rv由0.920提高为0.930,模型的AIC值由1 047.20减小为57.43,建模变量由535减小为41.

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基于混合粒子群法的RLV上升段轨迹优化

张鼎逆, 刘毅

2013, 34(1): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.011

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针对可重复使用运载器(RLV)轨迹优化问题,提出了一种混合粒子群法(HPSO)．算法采用改进粒子群算法与序列二次规划法相组合的优化方法,应用了一种新的粒子群划分方案,引入调节搜索速度的时变惯性因子,改进了速度和位置的更新策略．给出了上升段轨迹优化问题的飞行运动学方程、发动机模型、气动力模型、约束条件;确定了优化设计步骤,包括配点离散、多邻域改进PSO、HPSO混合策略;并对最小燃料消耗问题进行了优化分析．计算结果表明：HPSO算法在没有合适初始值的情况下,仍能得到满意的全局最优解,具有正确性、高效性和鲁棒性好等优点,可以很好地解决RLV轨迹优化问题．

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结合过完备字典与PCA的小样本语音情感识别方法

毛启容, 赵小蕾, 白李娟, 王治锋, 詹永照

2013, 34(1): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.012

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针对稀疏表示识别方法需要大量样本训练过完备字典且特征冗余度较高的问题,提出了结合过完备字典学习与PCA降维的小样本语音情感识别算法．该方法首先用PCA降维方法将特征降维,再将处理后的特征用于过完备字典训练与稀疏表示识别方法,从而给出了语音情感特征的稀疏表示方法,并确定了新算法的具体步骤．为验证其有效性,在同等特征维数下,将方法与BP、SVM进行比较,并对比、分析语音情感特征稀疏化前后对语音情感识别率、时间效率以及空间效率的影响．试验结果表明,所提出方法的识别率比SVM与BP高;与采用稀疏化前的特征相比,稀疏化后的特征向量更便于处理,平均识别率提高约15％,时间效率提高近原来的1／2,空间效率提升近原来的1／3．

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基于双重傅立叶变换的永磁转子涡流损耗分析

张涛1,2,　朱熀秋1,　孙晓东1,　杨泽斌1

2013, 34(1): 66-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.013

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为了优化永磁转子结构,降低转子涡流损耗,分析了表面贴式高速永磁同步电机气隙磁场齿槽效应产生的转子涡流损耗．研究了表面贴式永磁同步电机转子永磁体磁化模式,建立了永磁同步电机转子涡流损耗数学模型,分析了永磁同步电机静态气隙磁场,提取气隙磁场样本数据．采用双重傅里叶变换,研究和比较了四极永磁同步电机永磁体在Halbach磁化和平行磁化时,由齿槽效应引起的气隙磁场时空谐波和对应的转子涡流损耗,并采用瞬态有限元法计算了空载时的转子涡流损耗．结果表明:永磁体采用Halbach磁化模式,能够有效降低气隙磁场高次谐波,转子涡流损耗约为平行磁化时的34％．

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基于动平衡机有限元模型的无试重动平衡方法

周瑾, 王玉龙, 郭勤涛

2013, 34(1): 72-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.014

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针对刚性转子采用影响系数法双面动平衡需要多次开停机、动平衡效率低的问题,进行了基于有限元模型的软支承刚性转子无试重动平衡方法的研究．首先对动平衡机进行不平衡响应测试,获得转子两端的初始不平衡响应信号．然后基于有限元软件Nastran建立动平衡机有限元模型,在建立的有限元模型的两个平衡面上分别试加配重,测得不平衡响应信号．最后,根据刚性转子影响系数法双面动平衡原理,运用Matlab计算两个平面试加配重对两个测点的影响系数,求解出该转子的不平衡量．试验结果表明,采用影响系数法并结合有限元模型,可求解出动平衡机上刚性转子的平衡配重,实现一次开机完成动平衡．

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低信噪比下低复杂度的OFDM信号带宽盲估计方法

刘明骞, 李兵兵, 王婧舒, 李艳玲

2013, 34(1): 76-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.015

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针对低信噪比多径信道下传统的正交频分复用(OFDM)信号带宽盲估计方法估计精度低且计算量较大的问题,提出了一种低复杂度的OFDM信号带宽盲估计方法．首先利用修正的周期图求平均(Welch)法得到功率谱,再对其进行最小二乘多项式拟合得到平滑的功率谱,然后通过对功率谱曲线进行求导提取出斜率最大点和最小点的位置进而估计带宽,最后多次循环求统计平均得到信号带宽的精确估计．通过理论分析,确定了OFDM信号带宽盲估计方法的步骤,并在多径信道下进行了仿真试验．仿真结果表明,该方法在信噪比为0 dB时能够达到98.9％的正确估计率,并且该方法与传统方法相比,带宽估计精度更高,计算复杂度更低．

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带消能节点的梁柱式木结构民宅的抗震性能

周爱萍, 黄东升

2013, 34(1): 81-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.016

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以Q235钢制作的消能节点,将规格木材组合成的梁、柱连接成具有较大抗侧刚度的延性框架体系．该结构不使用我国传统木结构的榫卯连接,节点不削弱木构件,故具有更高的承载力;不需要北美轻型木结构体系中的墙体提供抗侧刚度,因而结构布置灵活,且节省材料．对采用该节点的木框架结构示范工程进行了结构分析和足尺节点的拟静力试验．结果表明:节点通过钢板的塑性变形消耗能量,具有良好的耗能能力;在考虑频遇地震作用参与的荷载标准组合作用时,结构的变形能满足现行建筑抗震设计规范的相关要求;在罕遇地震作用时,框架的弹塑性变形集中在消能节点上,层间相对弹塑性角位移小于1／50,达到我国现行规范抗震设防的目标．

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扭剪荷载作用下桶形基础与土相互作用机理模型试验

武科1,2, 马明月3, 范庆来4, 陈榕5, 郝冬雪5

2013, 34(1): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.017

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基于室内模型试验分析方法,研究不同长径比的桶形基础结构在扭剪荷载作用下的破坏机理.结果表明:模型试验与数值计算结果吻合较好;随着扭剪荷载施加量的增大,桶形基础旋转角度不断增加,两者近似直线变化;荷载量急剧变化,旋转角度增幅迟缓;当扭剪荷载达到某一值时,荷载量增加缓慢,旋转角度急剧变化,两者近似直线变化.研究结果还表明:桶体内、外壁土压力分布均为对称形式,并且桶体内壁土压力大小由桶顶部向底部逐渐增大,桶体外壁土压力基本相同;桶形基础在扭剪荷载作用下,地基底部形成圆环剪切破坏,桶体周围以桶轴线为中心,产生旋转剪切变形,逐渐向周围扩散.

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连续宽箱组合梁桥混凝土桥面板的疲劳损伤度

高璞1, 吴冲1, 苏庆田1, 孙一鸣2, 刘海燕1

2013, 34(1): 91-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.018

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以杭州九堡大桥北引桥工程为背景,在已知疲劳设计车辆荷载模型的基础上,利用有限元法计算了车辆荷载下组合梁桥桥面板局部钢筋的应力历程．根据预测交通量,采用雨流法,换算得到了桥面板钢筋的应力谱,并用累计损伤准则得到了钢筋的疲劳损伤．对各车道在车轮局部荷载作用下钢筋的等效应力幅进行了对比,找到了最不利的车道受力位置,并对重车比例对混凝土桥面板的疲劳损伤的影响进行了比较．分析结果表明:如果仅按照静力标准设计,连续宽箱组合梁桥桥面板在100年设计使用期内出现疲劳破坏的可能性很大,设计时应充分考虑疲劳的影响,慢车道位置的合理布置以及减少重车的比例对桥面板的疲劳性能有显著的提高．

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复合加载下6自由度圆形基础的极限承载力

张其一1,2, 张颖1,2, 王琦1,2

2013, 34(1): 96-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.019

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基于土体塑性极限平衡原理,以6自由度圆形基础为研究对象,利用非线性有限元分析软件Abaqus,对圆形基础极限承载能力进行了数值分析．研究结果表明:三维荷载空间中,复合加载模式下竖向荷载对海床地基破坏包络面的形状和大小的影响比较明显;圆形基础对应的破坏包络面曲线比二维条形基础对应的包络面曲线圆滑,包络面曲线不存在斜率突变段;圆形基础上水平荷载分量与力矩荷载分量对破坏包络面形状和大小影响较强,而扭矩荷载分量对破坏包络面形状和大小影响较弱．同时,提出了荷载分量对复合加载模式下海床土体破坏包络面方程的影响判别公式．

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环境条件和应力水平对混凝土中氯离子传输的影响

张伟平, 张庆章, 顾祥林, 钟丽娟, 黄庆华

2013, 34(1): 101-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.020

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为了研究自然环境中混凝土的氯盐侵蚀过程,进行了不同侵蚀角度、氯化钠溶液质量浓度、环境温度、应力水平下的混凝土盐雾加速侵蚀试验,分别探讨了在不同的条件下氯离子在混凝土中的扩散规律.结果表明:盐雾箱中试件放置角度不同,其表面氯离子聚集量会不同,最终导致氯离子侵蚀程度不同,其中以平面或45°侧面为侵蚀面时,表面氯离子质量分数较高,氯离子侵蚀程度严重;随着氯化钠溶液质量浓度的增大,盐雾沉降量增加,表面氯离子质量分数也增加,不过最终会达到一个衡定值;随着环境温度的升高,氯离子表观扩散系数逐渐增大;由于压应力状态下混凝土内部结构更加密实,氯离子表观扩散系数显著减小.

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黑色鳃金龟鞘翅微结构及其纳米力学性能

杨志贤1, 刘泽华1, 戴振东2

2013, 34(1): 107-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.021

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利用扫描电镜观测了黑色鳃金龟鞘翅的微结构，借助纳米压痕仪测试并分析了鞘翅材料的纳米力学性能.SEM表明：黑色鳃金龟鞘翅采用了由背壁层、中空芯层和腹壁层构成的中空夹芯层复合结构，在满足鞘翅强度的同时保证了鞘翅对轻质的要求；微观尺度下鞘翅表面呈现非光滑表面织构.纳米压痕试验测得鞘翅外表皮的硬度为0.48 GPa，弹性模量为8.81 GPa，鞘翅的比刚度和比模量分别为600 MPa·(g·cm-3)-1和1.1×104 MPa·(g·cm-3)-1.鞘翅接触刚度为(2.28±0.16)×104 N·m-1，表明鞘翅有很好的抵抗变形的能力.鞘翅纳米力学性能呈现各向异性，靠近鞘翅对接缝处最大，鞘翅外边缘区域最小，且由鞘翅头部至鞘翅尾部区域有逐渐减小的趋势.

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TiO2-聚苯胺纳米复合薄膜的电沉积制备

郝臣, 白毅, 张鹏飞, 谢文静, 王晓红

2013, 34(1): 112-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.022

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为获得形貌均匀、晶形细小的TiO2聚苯胺纳米复合薄膜,研究沉积条件对复合膜的影响,采用电化学沉积技术进行了复合膜的制备试验.试验确定了膜沉积的优化条件:电位为-1.5 V(VSSCE),pH=1.5～2.0,沉积时间为1 300 s.采用电化学方法、扫描电镜及热分析等测试手段对电沉积复合膜进行了表征.结果表明:循环伏安峰电流越小,对应的沉积膜的沉积质量越好;基底不同,复合膜形貌有着显著差异.扫描电镜观察发现:沉积液中苯胺分子对电沉积反应过程、沉积物粒度及形貌有很大的影响,苯胺小分子的添加有利于得到晶形更为细小的TiO2-聚苯胺纳米复合薄膜.

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铜铁氧体中空纤维的制备及载银的抗菌性能

黄达明1, 许名强1, 沈湘黔2

2013, 34(1): 116-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.023

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以硝酸盐和柠檬酸为原料,采用有机凝胶热分解法制备了铜铁氧体(CuFe2O4)中空纤维．通过采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和振动样品磁强计等测试技术,对纤维前躯体的结构、热处理产物的物相、形貌以及磁性能进行了表征．800 ℃热处理2 h后得到纯相CuFe2O4纤维,且纤维平均直径在1 μm左右,具有良好的中空结构和长径比,饱和磁化强度和剩磁分别为42.5 A·m2·kg-1和23.0 A·m2·kg-1．以制备的CuFe2O4纤维为载体,利用浸渍法吸附银处理,再经过500 ℃热处理后，得到载银铜铁氧体(Ag/CuFe2O4)纤维．抗菌试验表明:Ag/CuFe2O4纤维具有良好的抗菌效果,8 μg·mL-1 剂量的纤维样品20 h能抑制浓度为5×105 CFU·mL-1的大肠杆菌的生长．

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变形的Lorenz系统的Hopf分岔分析及幅值控制

王学弟, 张文丽, 陈雯雯

2013, 34(1): 121-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2013.01.024

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对变形后的Lorenz系统进行了Hopf分岔分析,首先找出了发生Hopf分岔的平衡点,为了实现缩小Hopf分岔产生的极限环幅值的目标,以分岔分析及其控制理论为基础,应用自主设计的非线性控制器实现了Hopf分岔极限环的幅值控制,应用数值模拟验证了理论分析的正确性及幅值控制的可行性．

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