大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2019年第1期

• Cu掺杂MIL-88B-Fe活化双氧水降解有机污染物性能研究

  高聪,全燮,陈硕

  非均相类芬顿反应是一种去除水中难降解有机污染物的有效方法，但受限于Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅱ)转换速率较慢，非均相类芬顿催化剂活性普遍偏低．通过溶剂热法制备了高活性Cu掺杂MIL-88B-Fe非均相类芬顿催化剂．以苯酚作为目标污染物，研究了Cu掺杂量对MIL-88B-Fe催化性能的影响．结果表明，掺杂Cu可以提高MIL-88B-Fe的催化性能，MIL-88B-Fe0.6Cu0.4的催化活性最高，其降解苯酚动力学常数是未掺杂MIL-88B-Fe的1.6倍，并且比一些常见的非均相类芬顿催化剂(Fe2O3、-FeOOH及FeBiO3)高3个数量级．X射线光电子能谱(XPS)及电化学表征结果表明：Cu的掺杂可以加快催化剂中电子传递，促进催化剂中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原循环，从而提高MIL-88B-Fe催化效率．

• UV/H2O2协同作用下TiO2/CNT中空纤维膜水处理性能

  于然,陈硕,范新飞

  提出了一种H2O2协同光催化膜分离技术，通过向光催化膜分离过程中投加H2O2，在光催化、UV/H2O2过程和光芬顿过程的协同下拓宽活性物种产生路径，进而提高膜在水中的污染物降解能力．通过湿法纺丝-异相成核法制备了TiO2/碳纳米管(CNT)中空纤维膜，该过程避免了TiO2高温转晶的过程，且TiO2和CNT的复合可以形成异质结结构，在一定程度上抑制TiO2光生电子空穴对的再结合，有助于提高光催化效率．苯酚处理实验显示，H2O2协同TiO2/CNT中空纤维膜过程可以在停留时间为1.5s时实现对苯酚的高效降解，去除率达59.2%．分离实验表明，运行120min后，H2O2协同光催化膜过程膜通量基本维持不变，分别是单独膜分离过程、光催化膜分离过程、H2O2协同膜分离过程的2.5、1.3、1.7倍．

• SnO2-Si光电极制备及其降解污染物性能

  马瑞芬,于洪涛,吴帅,陈硕

  通过化学气相沉积法，在清洁的n型Si表面制备SnO2薄膜作为保护层，得到SnO2-Si光电极．采用TEM、SEM、XRD、XPS、DRS等对其进行表征，研究了其在模拟太阳光下光催化降解苯酚的性能．在不同沉积温度下得到的样品中，400℃沉积得到的样品结晶度相对最高．SnO2层厚度为230nm时SnO2-Si光电极光电流响应最强，且分解水起始电位较正，用于降解污染物时可避免分解水副反应的发生．在中性、酸性、碱性电解质溶液中，其循环伏安曲线衰减均不明显，证明SnO2-Si光电极具有稳定的光电化学性能．在可见光光电催化条件下，偏压为1.8V时，其苯酚的去除率达到100%，TOC去除率达到21%．

• 顺、逆流串联电路逆电渗析电堆发电系统能量转换效率研究

  徐士鸣,何其琛,吴曦,吴德兵,胡军勇,张凯,金东旭,王平

  通过建立逆电渗析(RED)电堆能量转换模型,对稀和浓溶液顺、逆流时多个RED电堆(多电极)串联电路的发电系统进行理论研究.比较了顺、逆流两种流动方式下RED电堆流道总长、溶液流速以及RED电堆数量对系统能量转换效率及输出特性的影响.模拟计算结果表明:在设定参数下,降低溶液流速,增加流道总长和电堆数量均能提升系统能量转换效率.溶液逆流时的系统能量转换效率、输出电压和功率密度均高于溶液顺流时的情况.与溶液顺流时相比,逆流时溶液流速和流道总长的变化对系统能量转换效率的影响要大些,而电堆数量影响要小些.电堆数量增加会提高发电系统输出电压和功率密度,但总内阻也随之增加,导致系统推荐的工作范围变窄.

• 磁控溅射制备AlCrWTaTiNb高熵合金薄膜低温等离子体氮化

  马铭,任瑛,侯晓多,陈国清,张贵锋

  采用磁控溅射技术沉积了AlCrWTaTiNb多元高熵合金薄膜，在400℃以下采用高密度等离子体设备对沉积的薄膜进行了氮化处理．用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜和纳米压痕对氮化后薄膜的微观结构、表面形貌以及力学性能进行了分析．结果表明，高熵效应有利于降低氮化温度，最低氮化温度仅为200℃，所有的(AlCrWTaTiNb)N薄膜晶体结构呈现简单的FCC结构，且具有(111)择优取向．随着氮化温度的增加，(AlCrWTaTiNb)N复合薄膜的显微硬度、弹性模量和对应的H3/E2均增大，氮化温度为300℃时，达到最大，随后略微下降．随氮化时间的延长，显微硬度和弹性模量均逐渐增加．

• 基于MCKD和teager能量算子的滚动轴承复合故障诊断

  齐咏生,刘飞,高学金,李永亭,刘利强

  滚动轴承是旋转机械的主要部件之一，复杂多变的工作环境导致其频繁出现故障，且大部分情况下多种故障复合．针对这一问题，提出一种基于改进最大相关峭度解卷积(MCKD)和teager能量算子混合的滚动轴承复合故障诊断方法．该方法通过粒子群优化算法(PSO)对不同类型故障下MCKD的影响参数(L和M)进行寻优，设置与故障类型相对应的解卷积周期，以相关峭度最大化进行MCKD算法迭代运算，优化滤波器系数，改进的MCKD算法减少了噪声的干扰．然后利用teager能量算子具有检测信号瞬态冲击的优势，对信号的teager能量进行频谱分析，实现复合故障诊断．最后利用西储大学轴承数据和轴承故障模拟实验台对该方法进行验证，结果表明该方法能从滚动轴承单一和复合故障中有效提取故障特征信息，准确识别出故障类型．

• 零件再制造过程的不确定能耗建模与评估方法

  郭燕春,李涛,彭世通,李梦云,董萌萌

  针对零件再制造过程能耗评估困难问题，建立基于图形评审技术(graphicalevaluationandreviewtechnology，GERT)的能耗模型．首先，分析了零件再制造过程中能耗特性及能耗不确定性的原因，阐述再制造过程各工序能量消耗的一般规律．其次，基于GERT建立了零件再制造过程能耗模型，给出了不同再制造处理方式的概率和期望能耗的计算方法．最终以发动机曲轴的再制造过程为案例对所提出的模型和方法进行了验证，并与Arena软件仿真结果进行了对比分析，验证了结果的合理性．

• 带工程约束且可剔除错误点船体分段点集匹配方法

  管官,廖红玲,杨蕖

  为了有效提高船体分段测量点集与理论点集的精准匹配技术，提出了一种自动剔除错误点且考虑工程约束的船体分段点集匹配方法．该方法分为粗匹配与精匹配两步，粗匹配采用改进的随机抽样一致性算法实现了快速剔除错误点，同时基于奇异值分解法确定了刚性变换矩阵，获得了较准确的匹配初值；精匹配利用层次分析法自动获得了工程约束权值，采用权值向量将工程约束引入多目标函数中，通过求解多目标模型获得匹配结果．实例表明，该方法可快速自动剔除错误点，在考虑工程约束的条件下获得较精确的合理结果，为船体分段后续的搭载提供了依据．

• 七自由度球头开孔机器人结构优化研究

  徐鹏,富威,陈艳龙,肖凯元,薛睿

  为解决某装备球头开孔作业存在的问题，提出了一套七自由度串联开孔机器人设备方案，根据其D-H运动学模型进行运动学分析并检验了机器人的工作空间．根据机器人的静刚度、速度以及最大工作空间距离指标，构建了机器人的多目标尺寸优化模型；利用少控制参数的多目标粒子群优化算法对模型进行求解．最终结果表明，在取前臂尺寸为0.958m，后臂尺寸为0.965m时，相较于尺寸优化前，机器人的静刚度全域指标提升了60.05%，速度综合全域指标提高了3.1%，最大工作空间距离指标增加了6.4%．

• 客货滚装码头作业系统智能体微观仿真建模

  赵晓艺,唐国磊,宋向群,于菁菁,于旭会,齐越,王志斌,李达,张勇

  鉴于沿海客货滚装码头作业系统属于复杂随机动态物流系统和道路交通系统，难以用数学方法进行有效描述，综合应用智能体建模技术和微观交通仿真技术，建立客货滚装码头作业系统智能体微观仿真模型，对其生产作业流程和交通流进行模拟．本模型可获得土地利用、作业效率、旅客安全、绿色生态等定量指标，用于定量评估客货滚装码头陆域布局方案、生产作业调度等．实例证明，客货滚装码头作业系统智能体微观仿真模型可用于定量评价客货滚装码头规划与布置方案的关键指标，从而为客货滚装码头规划与布置方案优化提供参考．

• 基于C-C型固化剂的吹填超软土渗透固结特性研究

  武亚军,邓清杨,顾赛帅,栾一斐

  在吹填超软土中加入不同掺量的C-C型固化剂进行压缩固结试验和真空固结试验，对固结前后土体的渗透固结特性和基于有效孔隙比与孔隙抗压性能的增渗机制进行研究，探究既能提高渗透性，又能保持较高强度的合理掺量．发现半固化超软土的固结特性与软黏土基本一致，固结系数随固结压力的增大而增大，渗透系数随荷载的增大而减小；相同荷载作用下，固结系数和渗透系数均随掺量的增加而增大．加入少量固化剂后，压汞试验显示孔径分布曲线峰值明显左移，孔径集中分布区间向小孔隙区间移动，土样有效孔隙比随掺量变化存在最大值，土体骨架的存在使得孔隙抗压缩性能不断增加，保留了具有较高强度结构的排水通道，这种压缩性较低的多孔骨架结构对渗透性的提高有着显著作用．固化过程中，固化剂掺量越多，形成土骨架的作用越明显，土体强度和抗压缩能力就越高，其中掺量为10%的土样无侧限抗压强度高达360.1kPa，远高于直接固化强度．研究表明，固化剂掺量在1%～10%时，主要发挥的是增渗作用，是药剂真空预压处理超软土的理想添加范围；而大于10%后以固化作用为主．

• 非最小相位时滞系统新型Smith自抗扰控制及其鲁棒性

  陈增强,王永帅,孙明玮,孙青林

  非最小相位对象是工业控制中的典型难题，尤其当不稳定极点或零点与时滞同时存在时，系统更难实现稳定控制．基于含不稳定极点的一阶时滞对象，通过引入两个比例反馈设计了新型Smith自抗扰控制器，分析了两个反馈的作用机理，并得到了系统模型误差的最大允许边界．当对象参数摄动时，运用仿真研究了系统的频域和时域特性，绘制了不同模型下的最大误差边界值与频率的关系．最后，通过蒙特卡罗试验验证了新型Smith自抗扰控制器的抗扰能力优于改进的Smith-PID控制器．

• 基于小波变换和连续Hopfield神经网络的重叠峰解析策略

  徐喜荣,潘子琦,李兴华,李金泽

  针对化学谱图分析中的重叠峰解析问题，提出了一种基于小波变换和连续Hopfield神经网络的谱图重叠峰解析策略．使用高斯函数作为曲线拟合的数学模型，将重叠峰分解为一系列高斯峰的叠加组合．首先，根据检测信号卷积型小波变换中奇异点特性分析原理，利用卷积型小波变换方法寻找信号的特征点，并根据特征点对信号做出初步解析；然后，构造解析峰参数与解析误差之间的函数关系，并以之作为连续Hopfield神经网络的能量函数；最后，根据该网络自我演化特性经过指定次数的迭代得到误差函数的极小值点，进而得到谱图重叠峰的最终解析参数．谱图重叠峰模拟解析表明，所提算法有效．

• 两类特殊图1-因子数分类递推求法

  唐保祥,任韩

  图的1-因子计数问题已经被证明是NP-难的，但因该问题在量子化学、晶体物理学和计算机科学中都有重要的应用，对此问题的研究具有非常重要的理论价值和现实意义．首先，把图的1-因子按关联某个顶点的边进行分类，求出每一类1-因子数的递推关系式．其次，把各类1-因子的递推关系式相加，得到一组有相互联系的递推关系式，再利用这些递推关系式之间的相互关联，消去那些不需要的递推关系式，从而得到这个图的1-因子数的递推关系式．最后解出这个递推关系式的通解，进而得到这个图的1-因子数的显式公式．