缓冲结构

缓冲结构（共10篇）

缓冲结构 篇1

0 引言

蜂窝材料以其吸能特性稳定和结构质量轻而越来越多地应用在航空航天、汽车以及国防装备等领域。结构轻量化能使航空航天的发射成本大大降低,同时也是未来各大领域的发展方向。所以,如何设计出单位质量吸能量大且缓冲过载小的蜂窝缓冲装置是一个非常值得研究的问题。

蜂窝材料在缓冲过程中一般采用轴向压缩方式进行吸能,本文的蜂窝缓冲装置亦采用该方式进行吸能。蜂窝材料的轴向压缩主要受蜂窝的基体材料和蜂窝元胞尺寸的影响。许多学者对蜂窝材料的轴向缓冲特性进行了研究。早在20世纪60年代,McFarland[1]就计算出了铝蜂窝材料的轴向准静态平均压缩应力。Wierzbicki[2]在超折叠单元的基础上,采用最低能量原理计算出了铝蜂窝材料的轴向准静态平均压缩应力和折叠波长。Kunimota等[3]首先采用理论公式计算了蜂窝结构轴向压缩峰值应力。Zhang等[4]应用板的弹性稳定理论计算了蜂窝结构轴向压缩峰值应力。为了研究蜂窝材料轴向动态冲击特性,Wu等[5]对六种不同类型的铝蜂窝结构分别进行了轴向压缩试验,试验表明,动态平均冲击应力是静态平均压缩应力的1.33～1.74倍。Zhao等[6]采用霍普金森杆试验测得铝蜂窝轴向动态平均冲击应力比其准静态平均压缩应力提高了约40%。除了对金属蜂窝材料的研究外,非金属蜂窝材料也已被许多学者所研究。Wang等[7]采用试验测得了不同类型的纸蜂窝的轴向准静态平均压缩应力和压缩应力峰值,且用理论公式计算了这些纸蜂窝的轴向平均压缩应力和峰值应力,理论结果与试验结果吻合得很好。Wang等[8]研究了环境湿度对纸蜂窝材料轴向压缩应力的影响,提出了不同湿度下的纸蜂窝的吸能公式。根据以上研究,我们也发现蜂窝材料在轴向压缩情况下,压缩过程均由线弹性阶段、屈服阶段、稳态压缩阶段和密实阶段四个阶段组成。

以往研究均表明,蜂窝轴向缓冲吸能大小主要受蜂窝结构基本尺寸(胞元胞壁厚、胞壁长和蜂窝轴向长度等)的影响。所以,对蜂窝结构基本尺寸进行优化以使得蜂窝缓冲装置既能满足缓冲要求又能使其质量最轻具有十分重要的意义。本文采用多目标遗传算法对蜂窝结构胞元胞壁厚和胞壁长进行优化,再根据优化结果计算出缓冲蜂窝的最小轴向长度,从而实现蜂窝缓冲装置的优化设计。

1 蜂窝的轴向压缩特性

蜂窝结构元胞的组成及其基本尺寸如图1a所示,其中,t、D和α分别表示胞壁厚、胞壁长和胞壁夹角。当蜂窝结构受到图1b所示的外界作用力时,即受到轴向压缩时,其典型的应力–应变曲线如图2a实线所示。根据应力–应变曲线的特性,可以把该曲线分为四个阶段:线弹性阶段、屈服阶段、稳态压缩阶段和密实阶段。根据蜂窝结构的应力–应变曲线的特性,可以把未预压缩蜂窝结构的轴向压缩应力–应变曲线简化为图2b中的实线。

$\begin{array}{l}(\text{a})\text{蜂}\text{窝}\text{元}\text{胞}\\ \text{结}\text{构}\text{及}\text{尺}\text{寸}\end{array}$(b)蜂窝结构轴向(T向)压缩

在蜂窝结构缓冲过程中,为了消除线弹性阶段初始应力峰值,经常对蜂窝结构进行预压缩处理。预压缩后的蜂窝结构应力–应变曲线如图2a中虚线所示。可以看出,预压缩蜂窝结构的应力–应变曲线与未预压缩蜂窝结构的应力–应变曲线基本相同,仅仅是其屈服阶段消除了,应力–应变曲线直接由线弹性阶段进入到稳态压缩阶段。所以,根据预压缩蜂窝结构的应力–应变曲线特性,我们可以把预压缩蜂窝结构的应力–应变曲线简化为图2c中的实线。

Ⅰ.线弹性阶段Ⅱ.屈服阶段Ⅲ.稳态压缩阶段Ⅳ.密实阶段Ⅰ.线弹性阶段Ⅱ.稳态压缩阶段Ⅲ.密实阶段(b)理想的未预压缩蜂窝轴向压缩(c)理想的预压缩蜂窝轴向压缩

1.1 准静态轴向压缩各阶段应力

图2a所示为某蜂窝结构的准静态压缩试验的应力–应变曲线,其理想的未预压缩和预压缩轴向应力–应变曲线如图2b和图2c所示。在线弹性阶段,弹性模量Ee为[4]

$E{}_{\text{e}}=\frac{\rho {}_{\text{h}}}{\rho {}_{\text{s}}}E{}_{\text{s}}=\frac{2t}{\cos \alpha (1+\sin \alpha )D}E{}_{\text{s}}$ (1)

式中,ρh为蜂窝的密度;ρs为蜂窝基体材料的密度;Es为蜂窝基体材料的弹性模量。

当应力–应变曲线从弹性阶段进入屈服阶段时,应力出现峰值σpk,该峰值大小为[4]

$\sigma {}_{\text{p}\text{k}}=\frac{5{\rm K}E{}_{\text{s}}}{(1-\mu {}_{\text{s}}^2)\cos \alpha (1+\sin \alpha )}(\frac{t}{D}){}^3$ (2)

式中,μs为蜂窝基体材料的泊松比;K为结构底部约束系数,在蜂窝底部固定时取K=5.73[10],对于不同密度的纸蜂窝结构的轴向压缩工况,K的取值可参考文献[7]。

根据式(1)和式(2),可以得出未预压缩蜂窝结构的弹性应变εue为

εue=σpk/Ee (3)

蜂窝结构在稳态压缩阶段的应力σpl为

$\sigma {}_{\text{p}\text{l}}=k{}_1\sigma {}_0(\frac{t}{D}){}^{m{}_1}$ (4)

式中,σ0为蜂窝基体材料的等效应力;k1和m1均为相关系数,对于金属蜂窝材料,$k{}_1=6.63,m{}_1=5/3{}^{[2]},\sigma {}_0=\sqrt{\sigma {}_{\text{y}}\sigma {}_{\text{u}}/(1+n)}{}^{[11]}$(其中,σy、σu和n分别为金属蜂窝基体材料的屈服强度、极限强度和应变硬化指数);对于纸蜂窝材料,k1=13.2,m1=1.77[7],σ0=σy(σy为纸蜂窝基体材料的屈服强度)。

根据式(1)和式(4)可以得出预压缩蜂窝结构的弹性应变εpe为

εpe=σpl/Ee (5)

随着蜂窝结构被进一步压缩,应力–应变曲线进入密实阶段,进入密实阶段的密实应变εd可表示为[12]

$\epsilon {}_{\text{d}}=k{}_{\text{a}}+k{}_{\text{b}}\frac{t}{D}$ (6)

式中,ka和kb为相关系数,可根据试验获得,对于纸蜂窝结构,王志伟[8]等根据试验测得ka=0.818,kb=-1.689;对于铝蜂窝结构,εd≈0.7[13]。

1.2 动态轴向冲击各阶段应力

由于受质量惯量、基体材料应变率和蜂窝元胞内空气压力等因素[14]的影响,蜂窝结构的动态轴向冲击应力均较静态压缩应力高。根据Harrigan等[9]对金属蜂窝材料的测试结果和Kobayashi等[15]对纸蜂窝材料的测试结果可以发现,蜂窝材料的动态冲击应力峰值和稳态压缩应力均比相应的静态压缩应力大,相应的动态冲击的弹性应变也增大,但动态冲击对密实应变影响不大。在本文中,将采用动态影响系数来计算相应的动态冲击应力。

在动态冲击条件下,蜂窝结构从弹性阶段进入屈服阶段的冲击应力峰值σdpk为

σdpk=kpkσpk (7)

式中,kpk(kpk≥1)为蜂窝结构动态冲击应力的峰值影响系数,该系数与冲击速度有关。

同理,在动态冲击条件下,蜂窝结构在稳态压缩阶段的应力σdpl为

σdpl=kplσpl (8)

式中,kpl(kpl≥1)为蜂窝结构动态冲击应力的稳定阶段影响系数,该系数同样与冲击速度有关。

根据式(1)和式(7)可得,未预压缩蜂窝结构在动态冲击条件下的弹性应变εued为

εued=σdpk/Ee (9)

同样根据式(1)和式(8)可得,预压缩蜂窝结构在动态冲击条件下的弹性应变εped为

εped=σdpl/Ee (10)

1.3 蜂窝轴向动态冲击吸能特性

当蜂窝缓冲装置用于轴向动态冲击吸能时,若蜂窝的截面积为A,则该缓冲装置的冲击力F-压缩量d曲线如图3所示。

(a)未预压缩蜂窝 (b)预压缩蜂窝

图3a和图3b分别为未预压缩和预压缩蜂窝缓冲装置的冲击力-压缩量曲线,其中阴影部分的面积S即为相应的缓冲装置所能吸收的能量。根据面积计算公式可得未预压缩蜂窝缓冲装置所吸收的能量ENu为

$E{\rm N}{}_{\text{u}}=\frac{1}{2}\frac{(\sigma {}_{\text{p}\text{k}}^{\text{d}}A){}^2}{k}+\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}A(\epsilon {}_{\text{d}}l-\frac{\sigma {}_{\text{p}\text{k}}^{\text{d}}A}{k})$ (11)

式中,l和k分别为蜂窝结构的轴向长度和蜂窝轴向刚度,k=EeA/l。

同理,预压缩蜂窝缓冲装置所吸收的能量ENp为

$E{\rm N}{}_{\text{p}}=\frac{1}{2}\frac{(\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}A){}^2}{k}+\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}A(\epsilon {}_{\text{d}}l-\frac{\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}A}{k})$ (12)

2 蜂窝结构缓冲特性优化

2.1 蜂窝结构缓冲特性优化的定义

设蜂窝结构的密度为ρh,则蜂窝缓冲装置内蜂窝质量m为

m=ρhAl (13)

ρh=ρs 2t/[cos α(1+sin α)D]

对于蜂窝缓冲结构,我们既希望其缓冲吸能量大,又希望其质量小,所以一般采用单位质量的吸能量(比吸能)来衡量蜂窝结构的吸能特性。对于未预压缩蜂窝,其比吸能SEA的大小为

$SEA=E{\rm N}{}_{\text{u}}/m=\left[\frac{(\sigma {}_{\text{p}\text{k}}^{\text{d}}){}^2}{2E{}_{\text{e}}}+\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}(\epsilon {}_{\text{d}}-\frac{\sigma {}_{\text{p}\text{k}}^{\text{d}}}{E{}_{\text{e}}})\right]/\rho {}_{\text{h}}(14)$

同理,对于预压缩蜂窝,其比吸能SEA的大小为

$SEA=E{\rm N}{}_{\text{p}}/m=\left[\frac{(\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}){}^2}{2E{}_{\text{e}}}+\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}(\epsilon {}_{\text{d}}-\frac{\sigma {}_{\text{p}\text{l}}^{\text{d}}}{E{}_{\text{e}}})\right]/\rho {}_{\text{h}}(15)$

那么蜂窝缓冲特性的优化可以写为如下多目标优化形式:

式中,σ为缓冲应力峰值,对于未预压缩蜂窝结构,σ=σpk,对于预压缩蜂窝结构,σ=σpl;xL、xU分别为k个设计变量的上限和下限,xL=(x(1)L,x(2)L,…,x(k)L),xU=(x(1)U,x(2)U,…,x(k)U)。

2.2 优化算法

为了求解式(16)所示的优化设计问题,本文采用多目标遗传算法中的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解。

NSGA-II算法是一种目前应用十分广泛的多目标遗传算法,该算法由Deb等[16]于2000年提出,该算法采用了非支配排序、精英保留策略和无参数小生境操作,克服了传统非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA)计算复杂度高、算法执行速度慢且需要指定共享半径等问题。NSGA-Ⅱ算法的流程如图4所示,其中,N为种群大小,gmax为遗传最大代数。利用该算法可以求得蜂窝结构比吸能与缓冲应力峰值的Pareto最优解集。

3 蜂窝结构缓冲装置的优化设计

在实际工程中,当蜂窝结构用于吸收冲击物的动能时,必须满足吸能和缓冲过载的要求,因此蜂窝的优化设计流程如图5所示。其中,CU和Ca分别为设计中的能量安全系数和过载安全系数,均取大于等于1的常数。

4 缓冲蜂窝优化设计的应用算例

4.1 算例条件

如图6所示,某四支撑腿着陆器总体质量M=1200kg,以v=4m/s的速度垂直降落到地面上。着陆器采用主缓冲筒内的正六边形铝蜂窝轴向压溃进行缓冲吸能,铝蜂窝在使用前进行了预压缩处理。在设计中要求总蜂窝缓冲力与主体质量的比值小于允许过载。铝蜂窝基体材料为AA6060 T4,其主要力学特性为[11]:密度ρs=2700kg/m3,弹性模量Es=68.2GPa,泊松比μ=0.3,屈服强度σy=80MPa,极限强度σu=173MPa,应变硬化指数n=0.23。蜂窝在动态冲击下稳态阶段的影响系数[17]取为1.4,主缓冲筒内缓冲蜂窝的截面为圆形,圆形蜂窝半径r=0.06m。蜂窝特性优化变量为蜂窝元胞的胞壁厚t和胞壁长D,各变量范围为:0.03mm≤t≤0.08mm,2mm≤D≤10mm。取能量安全系数CU=1.1,过载安全系数Ca=1.1。

4.2 优化结果及分析

根据式(16),该主缓冲筒内缓冲蜂窝的缓冲特性优化可写为如下形式:

采用NSGA-Ⅱ算法对式(17)进行求解,在NSGA-Ⅱ算法中,设置种群大小为200,交叉概率为0.9,变异概率为0.2,交叉和变异分配指数均为20,经过1000次遗传迭代后的Pareto最优解如图7所示。

设着陆器的允许过载[O]=0.098N,根据图5中的计算公式可得允许最大冲击应力σmax=2.3236MPa。所以,选取图7中的Pareto点对应的蜂窝结构作为主缓冲筒内的缓冲蜂窝,该点对应的蜂窝尺寸为t=0.0546mm,D=2.2558mm,再根据能量平衡公式CUU=ENp及式(12)可得蜂窝最小轴向长度l=143.7mm。

同理,可以计算允许过载[O]为0.147N和0.196N的蜂窝结构尺寸如表1所示。

4.3 优化结果的验证

为了验证优化结果的可行性,采用Adams软件二次开发方式建立了该四腿着陆器的多刚体力学参数化模型[18,19],如图8a所示。为了验证该多刚体力学模型,我们进行了相关工况试验,试验模型如图8b所示。图8c所示为该多刚体力学模型计算的着陆器主体质心加速度与相应工况试验的主体质心加速度曲线,从图8可以看出,两者吻合得很好。应用验证后的力学模型计算表1中0.098N允许过载对应优化结果的着陆器主体质心加速度曲线如图9所示,计算结果显示,经过优化设计后,该着陆器不仅能满足过载要求,而且通过铝蜂窝的轴向压缩也能很好地吸收着陆器的冲击动能。

5 结论

为了设计出单位质量吸能量大且缓冲过载小的蜂窝缓冲装置,本文对蜂窝结构的胞元胞壁厚、胞壁长进行了多目标优化,利用优化结果结合能量守恒原理计算出了缓冲蜂窝的最小轴向长度,从而实现了蜂窝缓冲装置的优化设计。同时,应用该方法对四支撑腿着陆器中的主缓冲筒内铝蜂窝进行了优化设计。最后运用试验验证后的Adams多刚体力学模型对优化的着陆器蜂窝缓冲装置的缓冲过程进行了分析,分析表明该缓冲装置能很好地满足工程设计要求。

应用本文的蜂窝缓冲装置优化设计方法可以对各种蜂窝缓冲装置如航天器蜂窝缓冲装置及装备空投蜂窝缓冲装置等进行优化。该蜂窝缓冲装置优化设计方法不仅可以减少试验次数和昂贵的试验成本,而且通过多目标优化设计可以一次满足不同缓冲级别的过载要求,对产品的实际工程设计具有指导意义。

摘要：通过简化蜂窝结构轴向压缩的应力–应变曲线,得到了理想的蜂窝结构轴向压缩应力–应变曲线,在该理想曲线的基础上对蜂窝缓冲装置的吸能大小和缓冲力峰值进行了理论计算。为了设计出单位质量吸能量大且缓冲过载小的蜂窝缓冲装置,对蜂窝结构的胞元胞壁厚、胞壁长进行了多目标优化,根据优化结果计算出缓冲蜂窝的最小轴向长度。应用该方法对四支撑腿着陆器中的蜂窝缓冲装置进行了优化设计,并采用试验验证过的Adams多刚体力学模型对优化结果进行了仿真计算,仿真结果表明该优化设计方法能很好地指导着陆器缓冲装置的设计。该方法不仅可以减少试验次数和降低昂贵的试验成本,而且通过多目标优化设计还可以一次满足不同缓冲级别的过载要求。

关键词：蜂窝结构,缓冲装置,快速非支配排序遗传算法,优化设计

不妨缓冲一下 篇2

当规章制度与管理实践有冲突时，园长不妨把事情放一放，来一个缓冲。下面的事例也许对我们有所启发。

佳佳是小学一年级学生，对英语很感兴趣，每一次英语课都听得非常认真。一次上英语课，佳佳在无意中瞟到妈妈在外面，就开起小差来，时不时地转过头去看妈妈。英语老师几次用眼神提醒她都不见效。下课后，英语老师表扬了上课认真听讲的学生并给他们发了五角星，而只给佳佳半颗五角星：“佳佳，我很愿意给你一颗完整的五角星，可你今天上课不专心，只能得到半颗五角星，另外半颗五角星老师代你保管，希望你下次能得到整颗五角星。”佳佳听了老师的话，不好意思地低下了头，并大声说道：“老师，我知道错了，我一定会改正，下次我一定要拿到整颗五角星。”

弹簧缓冲结构在冶金车辆中的应用 篇3

冶金行业使用的炼钢炼铁车辆属于重型机械, 如钢包车、废钢车、铁水罐车、板坯运输车等, 其工况环境差, 多为高温、粉尘、重载、冲击的工况, 在这类车辆的设计上, 就需要考虑对车辆的防护结构, 以保证车辆安全和长效的使用。

重载、冲击工况的车辆, 通常需设计缓冲装置来保护车体。缓冲装置型式多样, 可利用材料特性或结构型式来实现功能, 常用材料有高分子材料、橡胶、缓冲胶等, 采用结构特性的装置有金属弹簧、液压阻尼、磁力等。弹簧缓冲结构是一种使用较广泛和有效的形式。

2 弹簧缓冲结构的结构形式

弹簧的材料广泛采用硅锰弹簧钢, 它是一种价廉的合金弹簧钢, 热处理时有较高的淬透性, 加热时氧化皮较少, 能获得较好的表面质量和较高的疲劳强度。其主要品种有55Si2Mn钢和60Si2Mn钢两种。

在弹簧缓冲结构的设计中, 多选用圆柱弹簧和碟簧。圆弹簧具有结构简单、质量小的特点, 其结构检修制造方便, 有的缓冲结构还利用了弹簧的横向弹性, 有利于缓和车辆的横向振动。碟形弹簧形状为圆锥碟状, 主要特点是:负荷大, 行程短, 所需空间小, 组合使用方便, 维修换装容易, 经济安全性高。适用于空间小、负荷大的精密重型机械。

在选取弹簧时, 弹簧的静刚度和静挠度是两个重要参数。本文主要介绍弹簧缓冲机构中, 弹簧的几种布置形式及其在冶金车辆的具体应用。

弹簧的组合布置形式主要有串联组合、并联组合、双卷螺旋弹簧、两级刚度螺旋弹簧等。下面分别列举各种组合布置的结构应用。

2.1 串联组合弹簧

其布置原理见图1。当量刚度为1/K=1/K1+1/K2+…+1/Kn。公司设计制造的抱轴式减速机电动平车采用了这种组合方式。减速机机体通过弹簧吊杆与车体连接, 减速机在运行中的振动、冲击产生的能量由弹簧吸收, 而且此结构对安装精度要求低, 便于减速机的安装与调试, 见图2。在碟簧做缓冲的结构中, 叠合组合或对合组合的碟簧也是串联组合弹簧的一种。这种情况下, 弹簧的位移小, 缓冲行程短, 组合刚度大, 结构紧凑。在板坯称量运输车上, 为减小板坯放置时对车体和称量系统的冲击, 设计了缓冲平台, 平台下方就使用了这种碟簧组合的缓冲结构, 见图3。

2.2 并联组合弹簧

其布置原理见图4, 当量刚度为K=K1+K2+…+Kn。在车辆的缓冲设计中, 通常采用多组弹簧并行来同时起到缓冲作用的结构。而上述板坯称量运输车的缓冲结构, 缓冲平台下同时设置了4套碟簧组合机构, 这也是串联、并联结构相结合的应用。

2.3 双卷螺旋弹簧

为使结构紧凑, 减小弹簧占用的空间位置, 时常采用双卷弹簧来代替单卷弹簧。设计计算中, 将内、外卷所承受的载荷按1∶2的比例进行分配。个别情况也有采用三卷弹簧的。凡是采用双卷或三卷螺旋弹簧时, 要求其相邻的两层簧的螺旋方向相反, 一个是左旋, 另一个则必须是右旋, 以免相互卡住或簧组转动。设计计算中, 对于三卷组合弹簧的内、中、外三卷所承受的载荷按1∶2∶4的比例进行分配。然后分别进行各单卷弹簧参数、簧卷间隙及组合当量刚度等值的设计计算, 并适当给予修正, 满足设计要求。因为上述方法简便, 实际中应用较多。高炉炼铁设备中的铁水罐车, 是运用弹簧缓冲最常见的车辆。每台铁水罐车至少需要两套转向架, 载重大的需要四套、六套不等。每套转向架含有两套弹簧组, 在承载负荷时, 每组弹簧发挥着相同的缓冲作用。只有在弯道转弯时, 由于外侧弹簧组需提供车辆的向心力, 而与内侧弹簧组受力不同, 见图5。

2.4 两级刚度螺旋弹簧

货车载重量增加带来的问题之一是空车、重车簧上质量相差很大。如果采用一级刚度的螺旋弹簧组, 有可能由于空车弹簧静挠度过小和自振频率过高, 而使其振动性能恶化。采用两级刚度的螺旋弹簧组, 可使空车时有较大的弹簧静挠度, 改善其运行的平稳性, 同时提高了车辆对扭曲线路的适应能力, 使轮对减载率减小, 从而改善其运行的安全性。目前, 两级刚度的螺旋弹簧在国内外都不同程度地得到了应用, 这是一个值得注意的趋势。两级刚度螺旋弹簧组, 应用广泛的是内外簧并联承载, 空车时为外簧承载, 重车时为内外簧并联承载, 又称为不等高两级刚度弹簧组, 其结构简单, 使用最多, 转向架结构的铁水罐车也是这种缓冲结构的典型应用。

另外, 有的弹簧缓冲结构利用弹簧的横向弹性来起到缓冲的作用。例如目前新型结构的废钢料篮车。车辆运载废钢料篮, 废钢从料篮上方落入料篮, 对车体的冲击较大, 需要设计缓冲结构以保护车体, 见图6。正常状态下, 弹簧倾斜向上, 处于自然状态。当车体受到冲击时, 弹簧受压, 发生位移, 车体向下移动, 冲击能量得到释放, 由于弹簧的横向弹性, 车体再次复位。此外, 弹簧横置, 也减小了车辆运行中启动、制动带来的水平冲击。这种缓冲设计, 结构简单, 检修维护方便, 不必拆装车体。

3 结语

综上, 在车辆弹簧缓冲的设计应用中, 可以根据结构、功能的需要, 选择适合的组合形式, 以达到最好的缓冲和实际应用效果。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册 (第三卷) [M].北京:化学工业出版社, 2008.

[2]JB/T5000.10-2007, 重型机械通用技术条件[S].

[3]张质文.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社, 1997.

[4]高敏, 张成中.工业设计工程基础Ⅱ-创意结构与控制基础[M].北京:高等教育出版社, 2004.

汤米的缓冲贴纸 篇4

我回答道：“汤米，贷款给小孩是我的目标之一，而且到目前为止，所有的孩子都还清了他們的借款。你要用这笔钱来做什么呢？”

汤米说：“我从4岁起，就认为自己能促进世界和平。我要制造一种贴在车后面的缓冲贴纸，上面写着‘请为我们孩子维护和平’，然后是我的签名‘汤米’。”

我说：“我可以支持这个构想。”他需要454美元以制造1000张贴纸。马克·汉森儿童免息贷款基金开了一张支票给印制贴纸的厂商。

汤米的父亲在我旁边耳语：“如果他没有偿清贷款，你会没收他的脚踏车吗？”

我说：“不会的，我不会那样做，每个孩子生下来都是诚实、有道德感且做事有原则的，但他们必须再学些别的东西。我相信他会把钱偿还给我们。”如果你的孩子已经超过9岁，那就让他们为诚实、有道德感及有原则的人工作，赚自己的零用钱，这样他们就会很早掌握这个原则。

我们给了汤米一份我所有录音带的拷贝，他每卷都听了21遍，并把所有的内容都铭记在心。录音带里有这样一句话：“一定要先向顶尖人物推销。”汤米便说服他父亲载他去里根的住所，汤米按了门铃，守门人出来了，汤米用了两分钟，把他的贴纸介绍得令人难以抗拒，守门人把手伸入口袋，掏出一块五给汤米，说：“拿去，我要买一张，等一下，我去把前任总统找来。”

我问汤米说：“为什么你会请前任总统买你的贴纸？”汤米回答道：“是你在录音带里说要请每一个人都来买的啊！”我说：“是啊！是啊！真是不好意思！”

汤米又寄了一张贴纸给戈尔巴乔夫，并在信中附了一张一块五美元的账单。戈尔巴乔夫寄给汤米一块五及一张他的照片，上面写着：“汤米，为和世界平勇往直前！”并签上了“米契尔·戈尔巴乔夫总统”。

我告诉汤米：“汤米，我拥有好几家公司，你长大后，我要雇你呢！”

他回答说：“开什么玩笑！我长大后，我才要雇用你呢！”

《橘县纪录报》周日版刊出了一则有关汤米、儿童免息贷款银行及我的特写报导。执笔的记者萧·马堤访问汤米，6小时后，完成了这篇精彩绝伦的专访报导。马堤问汤米，他认为自己将会对世界和平造成什么样的影响？汤米回答道：“我想我年纪还不够大，我认为一个人要到八九岁才能停止世界上所有的战争。”

马堤问道：“谁是你心目中的英雄？”

汤米说：“我爸爸、乔治·本恩斯、瓦理·裘纳及马克·汉森。”汤米显然在选择偶像方面品味非凡。

三天后，我接到问候卡公司的来电，一位叫贺轩的专门代表传真了《纪录报》上的那篇特写文章给我，他们将在旧金山举行一个研讨会，希望汤米能参加演说，因为他们知道汤米为自己立下了9个目标：

1.用电话询问价钱（棒球卡的报酬）；

2.印制贴纸；

3.贷款计划；

4.想出与人打交道的方法；

5.拿到领袖的住址；

6.写信给所有的美国总统及其他国家的领袖，并附赠一张贴纸；

7.和每个人谈论和平；

8.致电每个书报摊以介绍自己的产品；

9.和学校洽谈。

贺轩希望我的公司——“看谁正说话”能承办汤米前往研讨会的演说事宜。因为两周的筹划时间实在太短了，汤米的演说遂胎死腹中，但发生在贺轩、我自己及汤米之间的协调过程却十分有趣且振奋人心。

琼恩·睿勃斯打电话给汤米，想邀请汤米上她主持的综合电视节目。之前，也有人把《纪录报》上有关汤米的专访传真一份给她。

琼恩在电话里说：“汤米，我是琼恩·睿勃斯，我要你上我拥有百万观众群的电视节目。”

汤米说：“太棒了！”他压根儿不知道琼恩·睿勃斯是何方神圣。

琼恩说：“我会付给你300美元。”

汤米回答说：“太棒了！”因为反复聆听我“推销致富”的录音带，汤米已深知个中诀窍，他继续向琼恩推销并说道：“琼恩，我只有8岁大，我不可能一个人去上你的节目，你可以顺便提供我妈妈的旅费，对不对？”

琼恩回答道：“没问题。”

汤米又说：“还有，我刚看了一出《富豪名士生活剪影》的节目，提到在纽约时要住川普大饭店，琼恩，你会帮我们安排一切，不是吗？”

琼恩回答：“当然。”

“这个节目也提到，在纽约时要去一睹帝国大厦及自由女神像，你可以帮我们弄到入场券是不是？”

“是的。”

“太好了！我有没有跟你说，我妈妈不会开车？我们可以坐你的豪华轿车，对不对？”

琼恩说：“当然没问题。”

汤米上了琼恩·睿勃斯的节目，主持人、录影的工作人员，现场及电视机前的观众都被他的表现大大折服。汤米是如此帅气、风趣且率真，他也是一个不凡的自我激励者。

他所说的故事，非常吸引人且具有说服力，以至于观众当场就从皮包里拿出钱来购买贴纸。

节目最后，琼恩俯身向前问汤米：“汤米，你真的认为你的贴纸会带来世界和平吗？”

汤米脸上洋溢着灿烂的笑容，他热切地说：“目前为止，我只卖了两年的贴纸就使柏林墙倒了，我做得还不赖吧！你说是不是？”

至今，汤米已经售出2500多张缓冲贴纸，也已经还清了他向马克·汉森儿童免息贷款银行所贷的454美元。

（转载自中国学生网）

缓冲结构 篇5

Vo IP是近年来广泛应用的一种基于IP网络的实时语音通信系统, 是当今通信领域的研究热点。目前已经有了很多很好的思路, 文献[1]给出了一种新的抗分组丢失的网络语音通信系统。文献[2]提出了基于E-Model对Vo IP的语音质量进行预测。文献[3]提出了一种基于语音质量预测的自适应抖动缓冲算法。

根据文献[4]一种自适应调整抖动缓冲区大小的算法。对语音包和缓冲区的数据结构进行研究, 以获得更好的语音质量。

1 自适应调整抖动缓冲区的算法

算法[4]设置两个临界值[5]:Loss=10%, ∈ (0, 400) , Loss表示能接受的最大丢包率, 表示能接受的语音延时的范围。

解决3个主要问题:

1.1 jitter值的计算

用关系式: (其中j=i+1, R表示发送语音包的时刻, S表示接收到语音包的时刻) 。

1.2 抖动缓冲区的增大

当P>Loss时, 则要开始增大抖动缓冲区:如语音包A理论播放值为ta1, 而A实际播放时间为ta2, 则λa=ta2ta1, 假如丢包的个数为m, 则缓冲区, 若丢包率的大小在合理范围之内, 则调整结束, 否则, B调整至1.5B, 但不能为了降低丢包率而不断增大缓冲区大小, 以400ms为上限, 当延时超过400ms, 不再调整B的大小。

1.3 抖动缓冲区的减小

当抖动缓冲区增大到一个值时, 丢包率会降低, 如此时的时延在合理范围之内, 不用调整B, 而继续发送语音包, 让延时逐渐逼近400m。但如此时的时延得不到满足, 则减小B的大小, 减少的法则是:λ=ty-400ms, 则B′=Bλ, 当B′>0时, 此时的时延可以调整为400ms以内。

2 数据结构的研究

2.1 缓冲区数据结构的研究

使用不定长的双向链表来实现缓存数据包, 便于插入删除寻找各个帧, 在本数据结构中有一个Frame Size这个参数, 此参数标识缓冲区中语音包的大小。

将接收到的RTP数据包添加指针域后向指针Pnext及前向指针Ppre。还设定变量Buff Acc指示缓存中的数据量, 每当向缓冲区中“放”数据的时候, Buff Acc便相应增大;每当从缓冲区中“取”数据的时候, Buff Acc便相应减小。时间戳是RTP报头的一个32bit的域, 记录净荷中的第一个抽样产生的时间。通过比较RTP包的时间戳, 结合链表结构, 就可以很容易地解决包失序以及失包判断的问题。

2.2 语音包的数据结构

缓冲区的调整发生在发送完一定个数语音包之后, 因此可以将语音包设置成一个长度为n的队列, 用这个长度为n的队列存储一次语音通话过程中最新的n个语音。而每个语音包的数据结构中包括一个和。表示发送方的发送时刻, 而表示接收方的接收时刻。便可以根据得到延时Delayi, 即可得到抖动。

2.3 缓冲区储存语音包的规则

虽缓冲区可以在一定程度上减少丢包率, 但是这并不意味着不存在丢包的情况。造成丢包发生的原因主要是以下两种。

(1) 主要考虑的问题是语音包“早到”。当语音包到达接收端时, 根据语音包的包序, 判断语音包是否按序到达, 如果该包的包序比此时需要的包序大, 说明该语音包“早到”;如果该包的包序等于此时需要的包序, 说明该包即为所需语音包。再判断缓冲区有无“位置”存放该语音包, 用一个指针P指示缓冲区储存上一个语音包的节点, 判断P→Pnext=Null, 如不是, 表示缓冲区还有空间;如为空, 表示缓冲区已满, 该语音包“早到”。

(2) 主要考虑的问题是语音包“迟到”。每个语音包都有自己的包序, 以此标志该包的位置。语音包只要在其上个语音包播放完之前到达即不会被视为“迟到”。语音包截取30ms, 在语音包的数据结构中, 每个语音包都有一个标志其发送时间的和接收时间的。当语音包“未迟到”的时候, 先判断语音包是否是接收端需要的语音包, 即先检查该语音包的包序, 如果不是接收端所需的语音包, 丢弃该语音包;如果是接收端所需的语音包, 判断缓冲区状态是否为未满状态, 方法如同 (1) , 如缓冲区已满, 丢弃该语音包;如缓冲区未满, 比较是否该包, 如不是, 说明该语音包按序按时达到接收端;如是的话, 说明该语音包“迟到”, 视为丢包。其流程图如图1所示。

3 实验方案及结果分析

3.1 实验方案

本文用未研究数据结构的自适应调整抖动缓冲区算法和本文提出的加入数据结构的自适应调整抖动缓冲区算法分别进行实验对比。采向接收端发送2000个语音包, 求其平均延时、平均抖动和平均丢包率。

3.2 实验比较分析

从图2中可以看出, 自适应抖动缓冲区的大小位于120ms至170ms之间, 总体趋于150ms, 而加入数据结构处理的自适应抖动缓冲区大小则处于130ms至160ms之间, 总体趋于145ms左右。

从图3中可以看出, 采用自适应抖动缓冲区, 其延时处于380ms至430ms之间, 其延时总体较大, 而加入数据结构处理的自适应抖动缓冲区的延时则处于380ms至410ms之间, 从图中可以明显地看出, 加入数据处理的自适应抖动缓冲区的延时均控制在390ms左右。

从图4中, 可以得到自适应抖动缓冲区的丢包率在5%至10%之间。而加入数据结构处理的自适应抖动缓冲区的丢包率则可以控制在2%至6%之间, 这个结果大大优于自适应抖动缓冲区的丢包率。

4 结束语

本文提出了一种基于自适应调整抖动缓冲区大小的数据结果研究, 实验仿真结果表明, 在网络中传输的语音包可以获得较为理想的端到端延时、抖动和丢包率, 在文中算法中, 是在保证时延的前提下, 减小丢包率, 但是, 算法还存在一些明显的不足, 下一步将根据其他算法来学习与研究, 以取得更高的服务质量。

摘要：抖动缓冲是提高IP电话的QoS, 解决VoIP系统延时抖动问题的有效方法。本文设计了缓冲区和语音包的数据结构, 进行仿真实验, 实现抖动缓冲的动态调整, 获得了更好通话质量。

关键词：抖动缓冲,延时,丢包率,通话质量

参考文献

[1]贾龙涛, 鲍长春.基于NS的自适应多速率网络语音通信的性能分析[J].通信学报, 2006, 6.

[2]张泽明, 胡磊, 任久春, 高传善.基于E-Model的VoIP语音质量研究[J].计算机工程, 2009, 2.

[3]蔡铁, 龙志军, 伍星.基于语音质量预测的VoIP自适应抖动缓冲算法[J].计算机工程与应用, 2011, 47 (10) .

[4]胡斌, 黎忠文.一种自适应调整抖动缓冲区大小的算法[J].计算机技术与展, 2009, 19 (2) .

缓冲结构 篇6

1987年,钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-γ/YBCO/Y123)超导体的发现,首次将超导体的临界转变温度(Tc)提升到液氮温度上(77 K),开创了高温超导材料的新纪元,使得超导材料的实用化成为可能。YBCO中Y原子可被其它元素替代,化学式统写为RE-Ba Cu O,简写为REBCO。随着研究的深入以及工艺水平的逐渐提高,REBCO的使用形式逐渐多样化,如带材、薄膜及多畴块材等。其中以带材的应用最为广泛,目前已有市售产品。而块材,尤其是单畴块材的制备难度最大,还未有商业化的产品。由于REBCO的Tc高于传统的超导体,所以REBCO也被称为二代高温超导材料。

REBCO超导带材以Ni合金为基板,REBCO层为超导材料,超导层属于陶瓷材料,二者性能不匹配,难以得到高性能的超导带材,这要求必须在Ni合金基板与超导层之间插入缓冲层。

在REBCO超导带材中,缓冲层扮演着承上启下的角色,其最主要的作用是为超导层的生长提供一个致密、连续、无裂纹的界面,阻止基板中的原子向超导层扩散,同时也防止超导层中的氧原子氧化金属基板。因此,缓冲层必须与基板及超导层材料具有匹配的热膨胀系数,以避免由于不同热收缩率导致超导带材性能的下降。此外,缓冲层材料还需满足:①稳定性好。缓冲层制备完成后,还需制备超导层、旁路及保护层。各层制备工艺、条件不同,要求在各种条件下,缓冲层必须保持稳定。②与基带结合效果好。超导层材料在金属基板上易脱落,缓冲层必须克服这个缺点。经研究表明,较好的材料有Y2O3、YSZ、Ce O2、Gd2O3等[1,2]。

2 缓冲层的结构与常用材料

为了获得更好的阻挡效果,缓冲层一般都采取多层结构(最少为2层),常见的结构有GZO/Ce O2、Ce O2/YSZ/Ce O2、Y2O3/YSZ/Ce O2[3~5]。韩国瑞蓝公司生产的REBCO超导带材,缓冲层层数达到5层。从作用上可将缓冲层细分为种子层、阻挡层及模板层。

种子层:又称籽晶层。作为缓冲层的第一层,直接生长在基板上,与基板具有相近的晶格系数及匹配度。常见的Ce O2为Ca F2型立方晶体,晶格常数为0.3826,与Ni的晶格不匹配度约8.22%;Y2O3为Mn2O3型立方晶体,晶格常数为0.3750 nm,与Ni的晶格不匹配度约6.22%。

阻挡层:阻挡基板原子与超导层原子的相互扩散。当Ni原子向超导层材料扩散时,Cu原子易被Ni原子取代,当比例超过3%时,会导致超导带材的临界温度Tc迅速降低。同时,超导层中的O原子也容易向金属基板扩散,O原子含量微小的变化都会引起Tc值的下降。以YBa2Cu3O7-γ为例,当γ﹤0.2时,Tc值保持在90 K左右;0.35﹤γ﹤0.45时,Tc值下降至56 K;γ值达到0.65时,YBa2Cu3O7-γ将不具有超导特性[6]。YSZ是最为常用的阻挡层材料之一。

模板层:超导层材料只有在一定的晶格取向下,才会表现出优异的超导特性。模板层的作用是为超导层的生长提供模板,分两种情况:①模板层本身具有一定的晶格取向,将自身织构直接传递给超导层;②模板层本身无织构,织构来自于金属基板,模板层仅起传递作用。常见缓冲层材料及性能对比见表1[7,8]。

3 缓冲层的制备技术

由于缓冲层的重要作用,其相关制备技术已成为发展二代高温超导带材的一个重要研究方向。缓冲层制备一般采用沉积技术,如物理沉积和化学沉积,包括离子束辅助沉积技术(IBAD)、倾斜基底沉积技术(ISD)、表面氧化外延(SOE)、脉冲激光沉积法(PLD)、溅射法(Sputtering)、金属有机物沉积法(MOD)和蒸发法(Evaporation)等。

(1)离子束辅助沉积技术(IBAD)

离子束辅助沉积技术(Ion Beam Assisted Deposition,IBAD)由日本藤仓公司的Iijima等人于1991年首次使用,现已发展成为制备二代高温超导带材缓冲层的最主流方法之一。IBAD法利用溅射源将靶材原子激发,被激发原子沉积到基板上形成薄膜。在此过程中,辅助离子源以一定角度对基板薄膜进行蚀刻,使所得薄膜呈一定取向排列。IBAD法将溅射法、蒸发法等物理沉积法有机结合到一起,可得到高质量的超导薄膜。IBAD法已被广泛应用于商用二代高温超导带材缓冲层的制备,日本藤仓公司、昭和电线电缆会社、中部电力、美国超导动力、韩国瑞蓝、德国Bruke公司均采用IBAD法制备缓冲层[9,10]。该法的缺点是设备复杂(需要高真空系统)且价格昂贵,维护困难。

(2)倾斜基底沉积技术(ISD)

倾斜基底沉积技术(Inclined Substrate Deposition,ISD)首次报道于1996年。与IBAD法不同,ISD法只需将基板与离子羽成一定角度,不需要辅助离子源,所以沉积速度比IBAD法快。随后,多个研究小组对ISD法进行深入研究。Metzger等[7]采用ISD法在Hastelloy C276(哈氏合金C276-8mmw)基板上沉积了Mg O缓冲层,沉积速率120~150 nm/min,得到的YBCO薄膜临界电流密度Jc约0.58 m A/cm2;德国Theva公司在ISD-Mg O上制备了数米长YBCO薄膜,Jc达到1.5 m A/cm2。尽管目前还没有用ISD法制备商用二代超导带材缓冲层的实例,但它使缓冲层的快速沉积变得更加可行。

(3)表面氧化外延(SOE)

缓冲层一般具有多层结构,每层的制备工艺不尽相同,简化缓冲层的制备将有助于带材成本的降低及规模化生产。基于此,J.H.Müller[11]提出了在Ni基板上生成Ni O,使其作为超导层与基板中间的缓冲层,这种方法即为表面氧化外延法(Surface Oxidation epitaxy,SOE)。该法的优势在于:通过Ni自身氧化,无需其它材料,有利于降低成本;通过调节工艺参数,易在Ni表面生成Ni O,适宜规模化生产。K.Matsumoto等[12]对SOE法进行了深入的研究,将超导材料的性能从低于0.1 m A/cm2提高到0.45 m A/cm2(77 K,0 T)。迄今,还没有SOE法用于制备二代高温超导长带的报道。

(4)脉冲激光沉积法(PLD)

脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposition,PLD),也被称为脉冲镭射烧蚀法,自1988年即被应用于薄膜材料的制备。经过多年的完善,已十分成熟,现已广泛应用于金属膜、氮化物薄膜以及纳米薄膜材料的制备。PLD法利用高功率的脉冲激光,在真空条件下对靶材进行轰击,轰击出的原子沉积到基底上形成薄膜。PLD的机理十分复杂,包括靶材电子跃迁、等离子体形成、转移及成膜。日本昭和电线电缆会社采用PLD法在Gd2Zr2O7/Hastelloy基板上制Ce O2缓冲层,并实现了千米级YBCO超导带材的生产;我国上海交通大学李贻杰团队[4]采用PLD法,在经轧制后的金属基板上沉积了Ce O2/YSZ/Ce O2缓冲层,所得YBCO薄膜的Jc值达到4.23m A/cm2(77 K,0 T)。日本藤仓[13]通过增加激光源功率等措施,成功制备了Ic>600 A的GDBCO超导材料。但PLD法也存在问题,即沉积过程中由于高温易出现液状沉积物,必须增加液滴消除装置;等离子羽辉会造成薄膜成分及厚度不均;成本较高,不易操作。

(5)溅射法(Sputtering)

溅射法即磁控溅射,是在充有惰性气体的真空系统中,通过高压电场的作用,使得Ar电离,产生Ar+流,轰击靶阴极,被溅出的靶材料原子或分子沉积到基底上形成薄膜。溅射法具有操作简单、制备过程中组分保持不变、重现性好等优点。AMSC(美国超导公司)及美国橡树岭大学通过反应溅射制备YSZ阻挡层;日本藤仓株式会社采用溅射法制备Al2O3/Y2O3种子层[13]。溅射法已成为制备缓冲层的常规方法之一。

(6)金属有机物溶液沉积法

金属有机物溶液沉积法(Metal Organic deposition,MOD)与溶胶-凝胶法(Sol-gel)具有相似之处。主要步骤为:①前驱液的配置:将含有缓冲层元素的金属有机盐溶于有机溶液(醋酸、丙酮、甲醇等),配置成溶液;②薄膜涂敷:采用浸涂或甩涂方式将前驱液涂敷到基底表面,干燥(除去溶剂及有机物)后得到非晶薄膜;③薄膜晶化:将非晶薄膜在高温下(1000℃左右)进行处理,使其发生反应,生成所需组成及结构。M.Parans Paranthaman等[14]在Ni-W(3%)基板上,采用MOD法先后制备了种子层La3Ta O7和La2Zr2O7,证明了MOD可用于缓冲层制备。陈文祥[15]以醋酸锶(Sr(CH3OO)2)、钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为主要原料,醋酸、甲醇及乙酰丙酮为溶剂,采用MOD法在Ni-5%W{001}<100>基板上制备了Sr Ti O3缓冲层,对其结构及表面形貌进行了系统的研究;MOD法具有不需要真空环境、设备简单等优点,但重现性不如真空技术。

(7)蒸发法

主要工艺为:将固体材料置于真空环境中加热,使之蒸发或升华,沉积到基底上形成薄膜。根据蒸发源的不同,可分为电子束蒸发、激光蒸发、多元蒸发及反应蒸发等。D.Q.Shi等[16]采用电阻束蒸发法,在两片Ni-W基板上分别沉积了Ce2Y2O7和Ce0.8Zr0.2O2,研究了沉积温度对薄膜结构和形貌的影响。结果表明,Ce2Y2O7可以作为单一缓冲层,简化了缓冲层的多层结构。

4 结论

缓冲结构 篇7

La2CuMnO6具有立方钙钛矿结构,与YBCO属于同一类结构,La2CuMnO6(LCMO)晶格常数为0.389nm,与YBCO(晶格常数为0.382nm)非常接近,只有约1.88%的晶格失配度。因此,在本实验中采用MOD法制备La2CuMnO6缓冲层薄膜,该方法不需要真空系统,制备成本低。 而且人们已经利用物理沉积技术和化学沉积技术成功地制备了双钙钛矿结构的缓冲层,如Ca2NiWO6、Sr2MWO6(M=Co或Ni)、LaNi1-xMnxO3+n、La2-xNiMnO6+n、La2CoMnO6-n、La2MRuO6+n(M=Mg、Zn、Co、Ni、Mn或Fe)等[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]。但是迄今为止La2CuMnO6的制备技术都仅限于固相反应,未见采用MOD法成功制备La2CuMnO6缓冲层薄膜的报道。

本实验采用MOD法在STO基片上制备La2CuMnO6缓冲层薄膜,利用XRD和AFM等方法对其织构取向和微观形貌进行表征。研究整个热处理工艺条件下温度和时间对La2CuMnO6薄膜织构形成的影响。在退火温度为1000℃、保温3h、Ar-4%H2气氛、总离子浓度1.0mol/L的工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,薄膜的表面形貌很好,完全满足缓冲层对薄膜的要求。

1 实验

以La(CH3COO)3·1.5H2O(99.9%,Alfa)、Cu(CH3COO)2·1.0H2O(99.9%,Alfa)和Mn(CH3COO)2·4.0H2O(99.9%,Alfa)(所有样品的结晶水含量均通过TG分析确定)为前驱体,按镧、铜、锰物质的量比2∶1∶1称量、混合、加入丙酸,然后于约70℃加热搅拌30min使固体全部溶解,利用孔径为0.2μm的有机滤膜过滤后获得总浓度为1.0mol/L的浅绿色稳定润湿性好的前驱溶液。STO单晶基底在涂覆前使用丙酮超声清洗,先将事先清洗好的单晶片抛光面向上放到匀胶机中心的吸盘上,开启真空泵抽真空,由于单晶片上下表面存在压力差,所以单晶片被牢牢吸附在旋涂机吸盘上。用玻璃棒或者胶头吸管吸取溶液滴到单晶片上,以2500r/min的速率旋涂30s,将涂好的单晶基片放置于60℃烘箱中30min,使湿膜干燥。将涂覆好的样品在流动的Ar-4%H2气氛下于950～1100℃之间进行成相焙烧,保温1～4h。MOD的工艺流程如图1所示。

采用美国TA公司Q1000DSC+LNCS+FACS Q600SDT型热分析仪对凝胶态的前驱体混合物进行热重分析(氮气气氛, 流量为50mL/min, 升温速率为10℃/min),研究薄膜的晶化过程,确定晶化温度。采用日本理学公司D/Max2550VB+/PC型X射线衍射仪进行样品的相组成分析, Cu Kα辐射波长为0.15418nm;扫描速率为10(°)/min,扫描范围为20～80°,管电压为40kV,管电流为50mA。采用日本Seiko仪器公司生产的SPA300HV原子力显微镜(AFM)分析薄膜的表面形貌特征。

2 结果及讨论

图2为凝胶态前驱体在室温至1000℃升温过程中的TG-DSC曲线[15]。由图2可以看出,前驱体混合物的失重主要分为以下几个阶段:第一阶段,从室温到238℃样品约有18.14%的失重,这一过程主要是溶剂丙酸的挥发和3种前驱体中结晶水的失去;第二阶段,在238～407℃内有明显的失重现象,大约有41.06%的失重,这一过程主要是由于3种金属有机盐的热分解引起的;第三阶段,在407～800℃过程中,样品约有6.28%失重,可能缘于氮气环境中高温下体系晶格氧的逸失。800℃以后没有出现失重现象。从热分析结果可以推断,热处理温度在800℃以上,La2CuMnO6相开始形成,说明此后已进入成相阶段。

依据图2的热重分析,选择在950～1100℃分别对薄膜进行热处理,以确定最佳的热处理温度。从图3的XRD谱图和图4的织构峰强度变化趋势可以看出在Ar-4%H2气氛、保温3h、总离子浓度1.0mol/L时,不同热处理温度下(950～1100℃)LCMO在STO单晶基片上的晶化情况:在950℃时已经有明显的晶化现象,但LCMO(200)峰的强度较弱,只有997;而当温度升高至1000℃时LCMO(200)峰强度明显增加,达到58403;但当温度继续升高至1050℃、1100℃时,LCMO(200)峰强度又开始下降,同时有杂峰出现。说明1000℃为最佳的热处理温度,薄膜具有c轴织构、单一取向峰,没有其他杂相出现。

在最佳的热处理温度下,研究热处理时间对薄膜织构形成的影响,从图5的XRD谱图和图6的织构峰强度变化趋势可以看出LCMO在STO单晶基片上的晶化情况:Ar-4%H2气氛、总离子浓度1.0mol/L条件下,在1000℃恒温烧制时间从1h延长至4h的过程中,恒温烧制3h的LCMO(200)峰的强度增至最大,为53897,薄膜具有很好的c轴织构峰;但继续延长恒温烧制时间至4h,LCMO(200)峰的强度反而降低为51606,所以LCMO薄膜形成c轴织构峰的最佳热处理时间为3h。

La2CuMnO6晶体结构为立方的双钙钛矿型结构,晶格常数是a=3.89Å,与YBCO(a=3.8177Å,b=3.8836Å,c=11.6872Å)的晶格常数相差很小,失配度很小(0.018),外延薄膜和LCMO的晶格匹配得很好,为了研究不同温度和保温时间对薄膜质量的影响,做了不同热处理温度和保温时间下样品的XRD图谱分析,从图3和图5可以发现在1000℃热处理3h的薄膜LCMO(200)和LCMO(400)的衍射峰最强,表现出单一的取向,没有其他杂相出现。

通过AFM技术对LCMO薄膜的表面形貌进行表征[16],其结果如图7所示。从图7中可以看出,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,均方根粗糙度(RMS)仅为7.704nm,分布均匀且排列致密。结果表明,在Ar-4%H2气氛、总离子浓度为1.0mol/L、1000℃退火热处理3h后获得的LCMO薄膜的表面形貌很好,完全满足缓冲层对薄膜的要求。

3 结论

(1)热处理温度及热处理时间对La2CuMnO6薄膜c轴织构的形成具有重要的影响。

(2)La2CuMnO6薄膜最佳热处理工艺为:退火温度1000℃、保温时间3h、Ar-4%H2气氛、总离子浓度1.0mol/L,在此工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构。

(3)薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,薄膜的表面形貌很好,完全满足缓冲层对薄膜的要求。

摘要：利用热重分析(TG)对化学溶液法前驱体混合物的热分解过程进行研究,确定了预分解温度;利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对金属有机沉积法(MOD)合成的La2CuMnO6薄膜的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体La(CH3COO)3.1.5H2O、Cu(CH3COO)2.1.0H2O、Mn(CH3COO)2.4.0H2O,在1000℃、保温时间3h、SrTiO3(STO)(100)、Ar-4%H2气氛及总离子浓度1.0mol/L的工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,完全满足缓冲层对薄膜的要求。

缓冲结构 篇8

1 纸浆模塑制品概述

纸浆模塑是指利用植物纤维加入水和助剂等制得的浆水, 在一定压力下通过特定模具成型, 再经干燥、整形等工艺完成制造纸浆模塑制品的加工方法。由纸浆模塑方法制得的纸质制品称为纸浆模塑制品。

纸浆模塑制造技术属于造纸技术范畴, 是造纸技术的一个新分支, 由于纸浆模塑制品大多数是一个形状复杂的立体结构, 因此被称为立体造纸[3]。 (图1为纸浆模塑制品示意)

2 某笔记本电脑纸浆模塑缓冲衬垫缓冲性能研究

缓冲材料的缓冲特性, 是由其力—形变曲线来表征的。本文主要对笔记本电脑用纸浆模塑衬垫进行了静态压缩测试和动态压缩测试, 分析其缓冲性能。

2.1 静态压缩试验

缓冲材料的静态试验, 是在万能材料试验机上进行的, 主要是用来测定缓冲材料的力—变形特性, 由此可以求得缓冲材料的应力—应变曲线图, 从而可以求得材料的缓冲系数。

2.1.1 试验设备及试样

试验设备采用万能材料试验机, 设定其压缩速度为12 mm/min, 沿高度方向对纸浆模制品进行加压, 用计算机软件记录下纸浆模制品的力—变形曲线。试样为典型的四棱台状结构单元, 几何尺寸为32 mm×30 mm×43 mm、材料厚度为2.0 mm。如图2所示:

2.1.2 试验结果及数据处理

选取图1中的五个试样进行静态压缩试验, 材料万能试验机自动记录其载荷-行程数据, 并得到其模拟曲线图, 如图3所示:

曲线图每次试验结果以行程为定量读取对应的载荷, 对试验数据取平均值, 通过计算得其应力应变值如表1:

绘制应力-应变 (σ-ε) 曲线 (如图4) 。

2.2 动态压缩试验

材料存在黏性内阻。加载速度越大, 材料的内阻也越大, 材料的变形则越小, 材料就变得越硬。因此, 材料的缓冲特性与加载速度有关。包装件落地后, 产品对衬垫的冲击就是加载, 其加载速度远远大于静态试验, 因此用静态试验曲线作缓冲设计会产生很大的误差。因此, 要模拟包装件的跌落冲击对缓冲材料进行动态试验[1]。

2.2.1 试验设备及试样

按照GB8167-87或ASTMD1596-78a“包装用缓冲材料动态压缩试验方法”进行纸浆模塑制品的动态压缩试验。本次动态缓冲性能试验设备为材料冲击试验机, 试样采用笔记本电脑侧壁缓冲衬垫, 如图5, 几何尺寸为70 mm×45 mm×30 mm、材料厚度为2.0 mm。

2.2.2 试验结果及数据处理

采用缓冲材料跌落冲击试验机测试了试样在60 cm跌落高度下, 不同质量重锤产生的一系列最大加速度值和缓冲衬垫塑性变形量, 其中每个重锤质量测试了3个试样, 每个试样测试了4次, 对试验数据进行处理, 计算其缓冲系数及最大应力结果如表2所示:

绘制出纸浆模塑制品动态缓冲系数-最大应力 (C-σm) 曲线 (如图6) 。

3 结果分析

(1) 从图3可以看出, 材料的压缩力-变形曲线可以分为三个阶段:1) 线弹性阶段, 在这一阶段, 随着载荷的增加, 试验样品变形量也逐渐增加;2) 屈服阶段, 在变形量达到约7.5 mm时, 曲线有一个峰值, 此时是材料由弹性变形到塑形变形的转折点, 而压缩力随形变的变化增加得很小;3) 压溃阶段, 曲线斜率又急剧上升, 纸浆模塑制品的结构已经被压溃。

(2) 图4静态缓冲应力-应变 (σ-ε) 曲线只选取了对于研究其缓冲性能有价值的前半段数据进行绘制。对曲线进行线性回归分析, 得到应力-应变函数关系为:

说明在弹性变形阶段, 材料的应力应变具有较好的线性对应关系。

(3) 从图6可以看到, 对于冲击次数较少的情况, 纸浆模塑制品具有较小的缓冲系数, 也即具有较大的缓冲效率, 因而可吸收相对较大的冲击能量, 缓冲效果较好。

4 结语

从本次试验分析我们可以看到, 纸浆模塑制品与其他缓冲材料一样, 也可以用缓冲特性曲线对其缓冲性能进行描述。而不同之处在于, 其结构比较复杂多变, 要根据被包装产品特征来合理布置各结构单元。其缓冲是依靠分布在制品上的不同几何形状和不同位置分布的各个凸台, 在受载后多处都发生弹塑性变形来实现的。因而, 在进行纸浆模塑制品设计时, 主要考虑的不是纸浆模塑制品材料的性能, 而是纸浆模塑制品的结构[2]。结构的好坏直接影响其缓冲性能, 结合产品脆值, 流通环境等各种因素, 要合理设计纸浆模塑衬垫, 保证其能完成各个流通环境的缓冲防护作用而不至于发生压溃。因此, 分析纸浆模塑制品的结构特点, 建立其缓冲特性数据库是非常必要的。这样设计时才有参考依据, 预先估算其缓冲性能, 以减少多次反复试验、重新设计的次数, 节约成本。

摘要：对某笔记本电脑纸浆模塑缓冲衬垫进行了静态及动态缓冲性能测试, 分析了其缓冲性能。

关键词：纸浆模塑制品,缓冲性能,静态压缩,动态压缩

参考文献

[1]苏远, 汤伯森.缓冲包装理论基础与应用[M].化学工业出版社, 2006.

[2]王宏涛.纸浆模塑制品缓冲性能研究[D].硕士学位论文, 2007.

[3]陈昌杰.绿色包装技术及其典型案例[M].化学工业出版社, 2008.

[4]金国斌, 胡奕君.纸浆模塑制品的缓冲特性研究[J].中国包装工业, 2002.

新规定“下沉”须缓冲 篇9

“艾经理，刚刚罗贝来找我们财务部结算工资和奖金，你看我们还要不要按照上次新发布的规定给她算呢？”听到“新规定”一词，艾经理的神经又紧绷了起来。对于物流行业的M公司的员工来说，最近公司出现的很多新规定都给人一种“来路不明”的感觉，仿佛是经理拍脑袋拍出来的，而这些规定又常常以牺牲员工的个人利益为代价，容易产生推行不顺畅的现象，如果处理不当，甚至会引发员工与企业之间的矛盾。

规定1：由于员工自身操作失误给公司造成的损失，公司和员工本人各承担一半，如果失误率达到一定的程度，将取消该员工年底奖金的领取资格。

员工心声：准备辞职的罗贝收到了在M公司的最后一封邮件。“什么？现在才告诉我还要赔偿上次失误的损失？出现失误要求公司和员工本人各承担一半？那公司为什么不去雇佣机器人？为什么不加大培训的力度？让员工都摸着石头过河，不出事情才怪！”在操作部门，罗贝是最热心的一个。虽然由于自身原因，罗贝在工作中出现了失误，但经过多次协商后已经挽回了大半的损失，可是公司在她离职前的最后一分钟还向其索要赔偿。罗贝愤然离职后，很多业务由于没有进行工作交接而变得一片混乱，部门经理需要亲自整理几天才能大概理出个头绪。

规定2：员工在职期间做出的与公司业务相关的一切劳动成果所有权归公司所有，未经公司批准不得以个人名义出售和发布。

员工心声：身为分公司经理助理的Ben，来自印度的一个贫穷的家庭，工作中一直兢兢业业。凭着优秀的工作表现和对电脑的熟练掌握，他很快就成了艾经理身边最得力的助手。为了解决公司财务预算效率低的问题，Ben多次与财务经理沟通，花了三个多月时间开发出一套实用性很强的小软件，使公司的财务效率得到提高，他也获得了艾经理的嘉奖。可是Ben渐渐发现自己的主要工作竟然集中在这个软件的开发和维护上，反而很难参与到公司的管理层面，他觉得自己更像IT部门的员工而不是经理助理。Ben一方面对现在单一的工作内容不满意，另一方面一直对独自在印度抚养孩子的妻子心存愧疚，他多次考虑让妻子一起和他在中国工作，可是妻子的中文并不好，又很难适应中国文化。最后Ben不得不为了家庭提出离职，可让他没有想到的是，在提出辞职的第二天，IT部门的同事就向他索要系统的控制密码，据说是得到艾经理的批准才来的。这让Ben十分愤怒——系统的开发权是属于自己的，艾经理凭什么来要软件的控制密码？一气之下，Ben将一封软件版权的警告邮件发给了公司里所有的人……

如何减弱新规定的“冲击”

近两年以来，M公司的离职率始终居高不下，除了工作上的压力以及外界市场对人才吸引这两个表面的因素外，M公司内部的人力资源管理体系也存在着严重的问题。上述来路不明的新规定只是点燃了员工离职的导火索，企业不完善的人力资源管理才是导致员工失控的真正原因。鉴于此，笔者提出如下改进建议：

建立员工离职管理制度。面对企业优秀人员的离职，很多企业都是一筹莫展。员工离职后再去谈管理为时已晚，重要的是离职前的预防工作，为企业留住需要的人才。招聘中，大部分企业都强调员工对企业的“忠诚度”，但是一方面企业很难给员工保持忠诚的条件，另一方面，员工对忠诚度有着各自的认识和解读。现在的员工更愿意忠诚于职业而非企业，越是优秀的员工，对职业的忠诚度就愈高，越渴求一个利于自己职业生涯长期发展的环境。因此，企业需要认识到员工的离职并非意味他们对企业“不忠”，也可

能是因为他们找到了更适合自身成长的空间。

人才培训是降低员工离职的有效手段之一。由于各个公司的制度和文化存在很多差异，无论员工在原来公司的业绩多么辉煌，同样都需要接受本公司文化和工作流程的必要培训，正所谓“磨刀不误砍柴工”。对员工进行岗位培训不但避免了“摸着石头过河”的问题，而且会增加员工对公司的忠诚度和依存感，减少日后实际工作中由于岗位培训缺失而带来的种种弊病。案例中M公司的罗贝若受过系统完整的培训，想必也不会出现工作上的失误。

人才储备也是降低员工离职的另一有效手段。根据物流行业的特殊性，M公司应该按照客户的服务流程进行分工合作，即客服人员和文件管理人员之间的分工合作，把与客人沟通解决实际问题的职责划给客服人员，而将与客人交接文件，收款等事项交由文件管理人员负责，并且形成两人一组的链式组合，即一名客服人员和一名文件管理人员共同完成一项任务，其中的职责和工作内容划分清楚，沟通均以邮件的书面形式进行。这种做法一方面能够保证有据可查，避免问题出现后双方纠缠不清的情况，另一方面也可减少员工离职的交接步骤，一旦一名员工因特殊情况不能工作，由于在合作的情况下，工作的具体内容能够为另一名员工所了解，因此可以立即进行工作的交接。这无论是对员工病假还是离职，都是很好的缓冲方式。

建立有效的沟通机制。沟通方式的不完善也是造成员工离职的一个主要因素。分公司经理与下属的中层管理人员之间，中层与一般员工之间的沟通障碍，都可能使很多问题无法得到及时妥善的处理，无形中加深了彼此的误会，容易产生冲突。针对这些情况，建议做出如下调整：

沟通最基本的作用就是要消除员工之间的疑虑和猜忌，进行换位思考，从公司和个人两个角度出发寻求两者的利益平衡点，营造一种公司内部双赢的氛围。保证公司内部的双向沟通，即形成当一个指令下达之后，各个部门上下各级之间互相传达的过程，这样可以保证公司沟通的高效性和准确性。不能只注重自上而下的沟通，而忽视了自下而上的沟通，如果只偏重于由上级下达命令，则很容易使公司内部出现沟通障碍。

关于沟通不畅的问题，公司可以通过成立工会的方式来解决，让员工共同推举自己心目中的代言人，让代言人将员工的意见集中反馈给工会，再由工会通报给公司的相关负责人员，使代言人成为联系上下级别之间的桥梁和纽带。针对公司出台的种种新的规定，也可以先和工会人员探讨，由他们将公司的新规定加以推广，从而避免员工的抵触情绪。规定实行过程中出现的问题，也可以由工会统一提出，公司再根据工会的意见做出相应的改进和调整，缓解员工对新规定的“水土不服”现象。

另外，不要局限于正式的沟通方式，不妨多尝试非正式的沟通方式，譬如定期组织开展公司内部员工的文娱、聚餐、体育比赛等活动。通过各种形式多样、轻松愉快的文体活动，增加管理者与员工之间相互接触、相互合作的交流机会，促进相互之间了解程度。有些在工作场合难以启齿的话，在轻松的氛围中反而易于沟通。

完善激励机制。建立公司的内部激励机制，是保证其人力资源良性循环的重要基础。根据马斯洛的需求层次理论，人的生理、安全、友爱和归属、尊重、自我实现等五种需求层次并存，其中往往只能有一种需求占主导地位，这个主导需求是根据员工在职业生涯中所处的不同阶段而不断发生变化的。对于Ben来说，公司没有为其提供个人成长空间和晋升通道，不能满足其成长需要。作为分公司经理的助手，Ben虽然受到领导的器重和信任，但因公司对其工作范围与职务的限制，宛如一层“玻璃天花板”隔住了他的前进之路，打击了他的工作积极性，使其对公司失望，因而选择离职。因此，挖掘员工个人的深刻需求，并有条件地满足这种需求，才是最好的激励方式。

具有安全气囊电梯缓冲装置 篇10

目前, 电梯底坑缓冲装置是采用直压式底坑缓冲装置, 其缺点在于:直压式电梯底坑缓冲装置不仅缓冲行程小, 且缓冲性能差, 容易造成因失速坠落的电梯轿厢损坏, 并导致电梯轿厢内乘客的伤亡。

笔者结合实际情况制造了一种具有安全气囊电梯缓冲装置。该产品利用气体作为缓冲介质, 同时引入电梯相关状态的实时监测, 从而自适应控制缓冲过程中产生的缓冲作用力的大小, 削减过载冲击力, 实现电梯轿厢平缓的缓冲效果, 有效降低由于过载冲击导致的乘客人身伤害, 另一方面则可以杜绝油类污染, 利于环保, 具有一定的社会推广价值。

2 产品结构组成及设计思路

图1所示为一种具有安全气囊电梯缓冲装置, 由安全气囊1、加速度感应器2、控制系统3、空气压缩机4、单向阀5、压力感应器7、溢流阀8组成, 安全气囊1设于电梯6井道底坑, 装配有进、排气阀;加速度感应器2设于安全气囊1上方, 用以感应电梯轿厢6的加速度变化信息;控制系统3一端与加速度感应器2连接, 另一端与空气压缩机4和单向阀5连接, 用以接受加速度感应器2的数据信号及发送相应控制信号来向安全气囊1充气;压力感应器7设于安全气囊1下方, 其与溢流阀8相连, 用以检测安全气囊气压变化信息来控制溢流阀8动作。

1.安全气囊2.加速度感应器3.控制系统4.空气压缩机5.单向阀6.电梯轿厢7.压力感应器8.溢流阀

3 特点

该产品利用气体作为缓冲介质, 同时引入电梯相关状态的实时监测, 从而自适应控制缓冲过程中产生的缓冲作用力的大小, 削减过载冲击力, 实现电梯轿厢平缓的缓冲效果, 有效地降低由于过载冲击导致的乘客人身伤害, 另一方面则可以杜绝油类污染, 利于环保。该产品已获国家专利 (专利号:ZL201310300006.6) , 可广泛用于各种型号的电梯缓冲装置改装, 投资成本小, 生产工艺简单, 具有一定的社会推广价值。

参考文献