数字图像相关技术及其在木材科学研究中的应用

数字图像相关方法(DIC)作为一种先进的光学形变(位移和应变)检测方法, 已逐渐成为木材科学领域中一种重要的测试手段。文中概括了DIC的特点与基本原理; 综述了其在木材科学领域中的应用, 主要包括力学性能检测、木材干燥形变测量及其他木质基材料等的相关性能研究; 最后, 对其在木材科学领域研究中遇到的机遇与挑战进行了展望。     

断裂错动与水作用下的地层位移及应力变化

[目的]在断裂活动和地下水位变化条件下,对地裂缝上下盘地层的沉降位移与应力变化进行分析,为深入研究地裂缝的形成机理提供参考。[方法]以北京市高丽营地区地裂缝为研究背景原型,基于其活动特征,分析了该地裂缝的发育与断裂构造及地下水水位变化之间的关系,并运用数值模拟方法分别研究了两种诱因作用下模型地层的沉降位移及土体内部应力的变化规律。[结果]断裂错动作用下,地裂缝上盘土层的沉降变形响应程度大于下盘,地表竖向位移变化曲线近似呈反"S"形态,且上盘应力降低区的范围大于下盘应力增强区的范围;地层沉降量随地下水位的下降而不断增加,其土体应力变化曲线呈"中心对称"。[结论]断裂两侧附近的土体沉降位移和应力变化的差异较明显,且差异沉降与水位降深呈正相关,地下水位下降易诱发地裂缝的影响范围是上盘45m和下盘35m,研究成果可为地裂缝灾害地区的防灾减灾提供科学的理论依据。     

冬小麦精准追肥机专家决策系统

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施肥机构的转速和开度,从而实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,专家决策系统的控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;拔节期,变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28 kg/hm2左右;变量施肥有利于改善小麦群体结构,降低产量差异性。     

SYJ-2型液肥变量施肥机设计与试验

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令;关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动,液肥在内腔流动,在减少外部连接软管的同时,防止了管路缠绕;液肥分配器的功能是适时开启和关闭,实现液肥的不连续射出,进而完成穴施作业;同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明,施肥深度为地表12~15 cm,施肥精度为99.1%,满足液态变量施肥作业要求。     

PWM变量喷雾系统动态雾滴分布均匀性实验

由于PWM变量喷雾作业过程中喷头不连续作业,喷雾的均匀性特别是喷雾机运动方向上的均匀性较难控制,为此通过高速电磁阀、不锈钢压力罐、压力传感器、气泵、调速输送带等构建了一套动态PWM变量喷雾实验平台,并对该平台动态喷雾雾滴分布特性进行实验研究。采用水敏试纸作为获取动态雾滴分布状态手段,通过图像处理技术以区域内雾滴覆盖率的变异系数作为动态雾滴分布均匀性判定指标,评估了在不同PWM控制信号频率、不同PWM控制信号占空比及不同喷雾压力下的单个喷头动态雾滴分布均匀程度。经实验表明,变异系数随控制信号占空比的增大而减小,控制信号频率对动态喷雾雾滴分布均匀性有较大影响,变异系数随控制信号频率增大而减小,喷雾压力对变异系数影响较小,喷雾压力越大变异系数越大。     

基于侧向变刚度的轮胎多边形磨损机理分析

考虑轮胎接地摩擦的非线性特性,建立了基于侧向变刚度的轮胎多边形磨损模型,并对系统的稳定性进行了分析,指出轮胎的自激振动是一种由系统Hopf分岔引起的稳定周期振动现象,通过数值仿真得到了引起胎面自激振动的车速和车轮前束角范围.结果表明:轮胎多边形磨损为一种典型的非线性自激振动现象,其发生与胎面的侧向振动有关,磨损边数近似等于胎面的侧向振动频率与车轮转动频率之比.所建模型能够很好地解释轮胎多边形磨损的形成机理.     

基于变频驱动的温室变风量通风节能效果试验

基于变频调速驱动技术的温室变风量通风(VAV)方法,可以实现温室夏季通风节能。在一个装备机械通风系统的连栋温室中对设置由变频驱动(VFD)控制的通风系统和常规的开关通风系统进行对比试验。变频控制系统由输入参数为室外环境太阳辐射热流密度和温室内外部温度的控制算法实现变风量通风(VAV),两部分温室的内部气候参数和耗电量得到连续检测并进行对比。连续试验结果表明:在保证两个温室气候参数一致的条件下,变频驱动控制方式比非变频驱动控制方式具有36%(湿帘不工作)和46%(湿帘工作)的节能效果。     

二甲醚发动机的研究与开发

介绍了二甲醚作为代用燃料的性能优势,二甲醚发动机的结构、原理和排放应对措施     

变排量非对称轴向柱塞泵控制特性分析

变排量非对称轴向柱塞泵(Variable-displacement asymmetric axial piston pump,VDAAPP)直接控制单活塞杆缸闭式系统具有结构紧凑、能效高的优势。在定排量三配流窗口轴向柱塞泵的基础上,提出基于斜盘摆角位置反馈的PD变排量控制策略。建立VDAAPP的数学模型,运用近似线性化及降阶的方法分析影响VDAAPP频响的因素,并对斜盘变量阻力矩进行研究。在AMESim中建立VDAAPP电液仿真模型,通过对斜盘受力特性的仿真分析,验证了阻力矩计算的正确性。搭建VDAAPP试验平台,对系统的动态性能进行测试。试验和仿真结果表明,当非对称轴向柱塞泵一个配流窗口吸油、两个配流窗口排油时,非对称轴向柱塞泵斜盘存在较大的单向阻力矩,此单向力矩会降低斜盘摆角减小过程中的动态响应;当采用PD控制、比例系数kp=3时,VDAAPP可实现零超调的变排量控制,且具有较高的响应速度,验证了所提控制方法的合理性。