中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 李鹏辉安徽大学 2017年博士导师: 徐在国共1479页

摘要 : 上面是对汉印文字资料的整理和研究。我们所编出的《字形表》，是对汉印文字字形的排列和梳理。基於前者的梳理又对汉印篆文形体的一些特征和印文的内涵进行了探讨。《字形表》所收录的三千四百六十三个汉印字头，见於《说文》者有两千九百一十五个，... 展开

关键词 : 汉印文字资料整理《字形表》《说文》

2. 下七垣文化研究

[学位论文] 李鹏辉吉林大学 2021年博士导师: 王立新共401页

摘要 : 本文以下七垣文化为研究对象，亦有部分学者称之为先商文化，主要分布于今河北、河南省。通过地层学、类型学、文化因素分析等方法，细化了该文化的编年体系，系统考察其历时态空间分布，明确了地方类型的划分及各自源流，对下七垣文化与周边考古学文... 展开本文以下七垣文化为研究对象，亦有部分学者称之为先商文化，主要分布于今河北、河南省。通过地层学、类型学、文化因素分析等方法，细化了该文化的编年体系，系统考察其历时态空间分布，明确了地方类型的划分及各自源流，对下七垣文化与周边考古学文化的互动、交流路线等方面也进行了详细论述。并通过聚落、墓地分析讨论了下七垣文化的社会结构。在上述研究基础上，讨论了从二里头时代向早商时期的区域文化整合过程。全文共分为七章。第1章绪论，介绍研究对象及时空范围，并对相关概念做出说明，系统梳理了研究简史与概况，总结现状及存在问题，提出研究目的及方法。第2章，以小区域为单位对相关遗存进行地层学、类型学研究，考察该文化的分期与年代。共分为五期，年代与二里头文化大体相当。在分期基础上，对部分石、骨器进行了考察。第3章，主要探讨该文化的空间分布与地方类型。从历时态角度考察了该文化的空间分布，并讨论了变迁的动因。明确了地方类型的划分，归纳了各类型的文化内涵及其阶段性变化。第4章，明晰了各类型的源流，探讨了下七垣文化因素对周边地区的辐射，并讨论了太行山东西两翼的交流通道。后世所称太行八陉中的轵关陉、太行陉、白陉、滏口陉、飞狐陉、蒲阴陉及军都陉等均已被利用。第5章，通过下七垣文化的聚落及墓地研究，讨论了该文化的社会结构。认为三个地方类型是相对独立的聚落系统，未形成统一的政治秩序，可能代表相对松散的联盟。存在以血缘关系为基础的大型墓地，具有明显的社会分层。财富与社会地位可在亲属间转移，二者或许属于不同体系。第6章，将考古学文化研究与聚落考古相结合，系统探讨了下七垣文化在二里冈文化形成过程中的作用，论述了区域文化整合及其背后动因。第7章结语，总结了全文内容及取得的学术收获，以及研究的不足之处。收起

关键词 : 下七垣文化考古学文化二里冈文化区域文化整合

3. 天然河口中纳米银的环境行为及其与微塑料的相互作用

[学位论文] 李鹏辉中国科学院大学 2020年博士导师: 张洪武共153页

摘要 : 自上世纪以来，随着科学技术的不断发展，纳米材料和塑料产品因其优越的性能，广泛应用于人们的日常生活中。同时，随着世界人口的不断攀升，也加速了纳米材料和塑料产品在生命周期内向环境中的释放，引起了潜在的环境问题。进入天然环境中的纳米材料... 展开自上世纪以来，随着科学技术的不断发展，纳米材料和塑料产品因其优越的性能，广泛应用于人们的日常生活中。同时，随着世界人口的不断攀升，也加速了纳米材料和塑料产品在生命周期内向环境中的释放，引起了潜在的环境问题。进入天然环境中的纳米材料和废弃塑料对生态环境和人类健康存在严重的潜在威胁。作为两种典型的新兴污染物，纳米材料和微塑料（粒径小于5mm的塑料）已经被归类有毒污染物，受到国内外的广泛关注。鉴于此，本文选取纳米银（silver nanoparticles，AgNPs）和环境中常见的三种微塑料(聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)和聚苯乙烯(polystyrene，PS))为研究对象，研究了它们在天然河口中的相互作用。本研究的主要内容和成果详细描述如下: 首先，本文研究了AgNPs在天然咸水和淡水中的环境行为。从厦门市杏林湾水库采集六个盐度不同的天然水体，研究了柠檬酸盐包覆的AgNPs在这些天然水体中的稳定性。结果发现，在低盐度水体中，溶解有机物(dissolved organic matter，DOM)对AgNPs的环境行为起主要的作用，促进AgNPs保持胶体稳定性。但是，在高盐度水体中，AgNPs的环境行为主要取决于水体的盐度或离子强度，特别是Cl-、SO42-或S2-等离子的浓度，导致AgNPs快速聚沉和溶解。此外，DOM和盐度都影响了AgNPs在中盐度水体中的环境行为，最终导致AgNPs稳定存在和聚沉。总体来看，这些结果可能表明，AgNPs在低盐度的天然水体中能够长期稳定存在，但随着AgNPs从淡水通过微咸水体迁移，最终进入沿海水域的过程中，其稳定性可能会逐渐下降。这些研究结果进一步说明，与天然河口系统或海水相比，天然淡水中AgNPs对周围环境和生物的毒性效应和潜在风险可能存在更为严重的威胁。其次，本文研究了AgNPs与三种微塑料（PE、PP和PS）在水环境中的相互作用。结果表明，AgNPs与PE或PP微塑料之间没有发生显著的相互作用，但是PS微塑料能够有效去除水中的AgNPs，这些差异主要由于PS含有苯环，可能促进AgNPs通过π-π交互和静电作用被PS吸附。同时，由于较高浓度的PS微塑料可能浸出一些添加剂，促进AgNPs发生团聚。并且PS微塑料是以Ag0而非Ag+的形式大量捕获AgNPs到其表面上，这个吸附过程是单层吸附，AgNPs和PS微塑料的质量比对吸附过程的影响较大。这些研究结果证明了AgNPs在环境中一种新的环境行为，并可以提供了一种去除AgNPs的潜在方法。这些研究表明了微塑料吸附AgNPs的复杂性，拓展了目前对纳米颗粒与微塑料在水生环境中可能发生的相互作用的理解。基于以上研究结果，进一步研究了微塑料和AgNPs在天然淡水和咸水环境中的相互作用行为。结果表明，AgNPs在天然淡水和咸水中的的环境行为均首先受到水体化学性质的影响，然后再与微塑料发生相互作用。在天然淡水中，AgNPs主要在DOM的作用下可以稳定存在，然后可能通过疏水作用，AgNPs均以单分散颗粒的形式被不同的微塑料捕获;但在天然咸水中，在离子强度和DOM的共同作用下，AgNPs发生了明显的团聚。此外，PE和PP在天然咸水中可能仍通过疏水作用以团聚体的形式捕获AgNPs，而PS则可能主要通过静电和π-π交互共同作用捕获AgNPs形成的团聚体，促进PS在天然咸水中对AgNPs的捕获。这些研究结果表明，微塑料在天然河口中可以作为AgNPs的运输载体，促进其在环境中的稳定性和迁移性，进而增加其环境危害性的风险，本研究也促进了目前对微塑料和工程纳米材料在天然环境中可能存在的复合污染的认识。收起

关键词 : 河流污染微塑料纳米银迁移性能毒性效应

4. 民用机场复合道面预防性养护辅助决策优化方法

[学位论文] 李鹏辉同济大学 2019年硕士导师: 凌建明共141页

摘要 : 机场复合道面是在机场旧水泥混凝土道面上加铺沥青层形成的复合结构。在旧水泥混凝土道面大中修和改扩建工程中，沥青加铺技术的推广应用使复合道面逐渐成为民用机场的主要道面结构。在运营期内，复合道面需要养护维修维持服役性能，而预防性养护是道... 展开

关键词 : 机场复合道面预防性养护决策指标体系阈值方程多目标优化动态规划

5. 微膨胀碾压混凝土及碾压混凝土拱坝新结构

[学位论文] 李鹏辉清华大学 2000年博士导师: 刘光廷共129页

摘要 : 碾压混凝土是一种新的施工工艺,氧化镁碾压混凝土是一项新兴的筑坝技术,自生体积变形(自变)作为混凝土的一种主要变形直到近些年才得到重视.利用自变提高混凝土的体积稳定性和抗裂性日益受到关注.该文的主要研究成果如下:在分析国内外已有自变测定方法... 展开

关键词 : 自生体积变形氧化镁碾压混凝土碾压混凝土拱坝混凝土塞混凝土结构

6. 基于图像处理技术和小波方法的结构损伤识别

[学位论文] 李鹏辉华中科技大学 2011年博士导师: 朱宏平;赵文光共120页

摘要 : 近20年来，基于振动的结构健康监测和损伤识别一直是国内外学者的研究热点。数字图像处理技术具有非接触、远距离和高精度3大特点，可以实现结构健康的实时在线监测。小波分析是一种信号的时间-尺度(时间-频率)分析方法，具有多分辨率分析的特点，在时... 展开近20年来，基于振动的结构健康监测和损伤识别一直是国内外学者的研究热点。数字图像处理技术具有非接触、远距离和高精度3大特点，可以实现结构健康的实时在线监测。小波分析是一种信号的时间-尺度(时间-频率)分析方法，具有多分辨率分析的特点，在时域和频域都有表征信号局部特征的能力，在结构损伤识别领域得到越来越多的应用。结合数字图像处理和小波分析方法为结构振动信号的测量和损伤识别提供了新的思路。本论文在国家自然科学基金(50778077，50925828)的资助下，进行了基于数字图像处理和小波分析的损伤识别研究。本文用理论分析、数值模拟和试验验证等方法从以下几个方面进行研究，取得了一些成果和结论： 1、分析了损伤识别中小波函数的选择方法。具有对称性的小波适合进行损伤识别。消失矩的阶数越高，其支撑长度会越长，对信号微小差异的刻画越明显，但是会增加计算时间。因此小波函数的选择应该在消失矩阶数和计算时间上找到一个平衡。消失矩的阶数至少应大于2，并且消失矩的阶数一般为4比较合适。 2、研究了一种基于结构振动响应能量密度函数统计矩的损伤识别方法。利用小波变换将振动响应分解为离散的能量分布，用小波系数构造相对零阶矩(RDI)、规格化零阶矩(NDI)损伤识别指标进行损伤识别。通过统计假设检验方法确定结构发生损伤的阈值。推导了单元模态应变能差的灵敏度矩阵，可以在较少实测模态的情况下识别板的损伤程度。板结构的数值算例表明这种方法在含有一定噪声干扰的情况下对单损伤和多损伤均能精确识别。 3、对结构自由振动的响应进行小波变换，建立基于残余小波力的损伤识别指标。将环境激励看成是平稳的随机过程，运用随机减量技术模拟自由振动的响应。结合矩阵分解在平面桁架的数值算例中进行了损伤识别，这种方法可以识别损伤的位置和程度，并且对噪声有很好的鲁棒性。 4、针对数字摄影测量进行多点动态位移的测量时面临数据量大、多路采集同步困难的问题，开发了多路位移监测系统。采用小波亚像素边缘检测方法使位移的精度达到0.01mm。磁盘阵列和同步信号发生器保证海量数据处理和多路相机之间的同步。在4层钢框架上实现了4路动态位移的同步采集，并与位移传感器进行对比。结果表明这套系统可以为结构健康监测和损伤识别提供比较准确的位移数据。 5、提出了一种结合数字图像测量系统和小波分析的方法进行结构的损伤识别方法。采用高速相机采集梁的位移时程曲线获取模态信息，再由模态位移计算曲率模态。在单损伤和多损伤的情况下，曲率模态和曲率模态小波变换都能准确识别损伤的位置。通过小波变换系数计算了Lipschitz指数指标识别损伤的程度。简支梁实验表明：这种方法对单损伤和多损伤的位置和程度有很好的识别。收起

关键词 : 结构健康监测损伤识别小波变换统计矩数字图像处理残余小波力曲率模态

7. 豆科植物黄酮和异黄酮化合物合成的转录调控机理研究

[学位论文] 李鹏辉华中农业大学 2017年博士导师: 赵剑共119页

摘要 : 黄酮化合物生物合成过程复杂，越来越多的研究表明转录因子在黄酮化合物合成过程中起着决定性的作用。其中MYB转录因子在调控网络中处于核心地位，如以MYB转录因子为核心的MBW转录复合体参与了花青素、原花青素等合成过程的调节。在拟南芥中，人们鉴定... 展开黄酮化合物生物合成过程复杂，越来越多的研究表明转录因子在黄酮化合物合成过程中起着决定性的作用。其中MYB转录因子在调控网络中处于核心地位，如以MYB转录因子为核心的MBW转录复合体参与了花青素、原花青素等合成过程的调节。在拟南芥中，人们鉴定了很多参与黄酮化合物代谢的MYB转录因子，其机理研究的也较为透彻。但是在豆科植物中，黄酮化合物转录调控研究才刚刚起步，克隆的转录因子有限，调控机理也是一直未知。Verdier等人在豆科模式植物-蒺藜苜蓿中发现了一个MYB转录因子MtPAR，其突变体种子具有很明显的原花青素缺陷表型，这说明MtPAR是种子中PA合成所必须的因子，被称为PA合成开关，但是其具体调控机理一直未知，这严重影响了MtPAR在其它植物上的应用。大豆富含异黄酮、花青素和原花青素等黄酮化合物，但是由于突变体的缺乏，在黄酮化合物合成调控方面研究更为缓慢，目前为止还未见对大豆黄酮代谢调控系统性研究的报道。基于这两点，本课题主要集中在以下两个方面：1MtPAR调控原花青素机理研究： (1)MtPAR调控原花青素机理研究。超表达MtPAR的蒺藜苜蓿发根与对照相比，原花青素含量显著升高，而异黄酮含量显著降低，花青素含量则变化不大。分别对这些黄酮化合物合成途径基因的表达分析也发现相对应的变化趋势。为了了解MtPAR影响异黄酮合成的普遍性和作用机理，我们又把MtPAR超表达在大豆发根中，也同样发现异黄酮含量、异黄酮合成相关基因都比对照显著降低。通过酵母单杂交实验，证实了MtPAR能结合到IFS2基因的启动子区而抑制其表达，最终造成异黄酮合成受阻。转基因拟南芥研究发现MtPAR能互补attt2种子的原花青素缺陷表型，而过表达野生型种子原花青素含量提高了22%，这些结果说明MtPAR与AtTT2具有相似的功能。进一步研究发现，MtPAR能与具有调控花青素和原花青素合成的bHLH转录因子MtTT8和WD40重复蛋白MtWD40-1分别互作，共同激活MtANR启动子。MtPAR调控原花青素机理可以概括为MtPAR通过与MtTT8和MtWD40-1互作形成MBW复合体激活ANR基因的表达；另一方面，MtPAR还可结合到IFS2基因的启动子区抑制异黄酮合成相关基因表达，使更多的前体物质进入原花青素合成途径。 (2)MtPAR在紫花苜蓿原花青素遗传改良中的应用。研究表明，在优质牧草紫花苜蓿茎叶中添加足量的原花青素能够抑制反刍动物如牛和羊等食用紫花苜蓿后的胀气致死。牛羊因食用紫花苜蓿导致的胀气致死导致每年数百万美元的损失。我们上述研究揭示了MtPAR调控原花青素合成的代谢流双重调控机理。在表达MtPAR的基础上，又将花青素特异性调控因子MtLAP1基因引入到紫花苜蓿中来增强花青素合成的强度。通过在紫花苜蓿中共表达MtPAR和MtLAP1，我们在其地上部分检测到了含量可观的原花青素积累，而对照含量几乎为零，这为培育抗牛羊胀气致死的新苜蓿品种奠定了基础。 2大豆黄酮代谢调控机理研究：通过对黄色种皮大豆、黑色种皮大豆和棕色种皮大豆的不同发育时期种子花青素和原花青素的含量变化趋势，结合GmANS和GmANR的表达变化趋势，我们发现了一个与花青素和原花青素合成密切相关的MYB转录因子GmMYB115。GmMYB115是MtPAR的同源蛋白，也能部分互补attt2突变体种子原花青素缺陷表型，超表达野生型拟南芥种子原花青素含量升高，并且能替代AtTT2而与AtTT8和AtTTG1形成MBW三元复合体。超表达GmMYB115的早花烟草的花瓣颜色由浅色变为深红色，这说明GmMYB115可促进花青素的积累，对相关基因的分析发现ANS、ANR等基因表达量升高。进一步研究表明，GmMYB115能与GmTT8和GmTTG1互作，形成三元复合体，一起激活GmANS和GmANR启动子。超表达GmMYB115的大豆发根中虽然没有花青素和原花青素的积累，却检测到GmANS、GmLAR和GmANR等基因的明显上调表达。同样我们也观察到GmMYB115转基因发根异黄酮含量显著下降，与之相伴随的是异黄酮合成途径催化酶的系列编码基因被下调。进一步分析发现，GmMYB115也能结合到IFS2基因的启动子区，抑制IFS2基因的表达。与MtPAR相似，我们推测GmMYB115抑制IFS2等基因表达很可能是由于GmMYB115占据了其它正调控MYB转录因子的结合位点。RNA-seq结果表明过表达GmMYB115显著改变了一些下游抑制子和激活子基因的表达，而这些下游转录因子很可能介导GmMYB15调控IFS等异黄酮合成基因表达。因此未来我们将进一步分析这10下游抑制子和激活子基因的功能，进一步解析GmMYB115或MtPAR抑制异黄酮合成的机理。收起

关键词 : 大豆黄酮化合物生物合成

8. 黑河中游绿洲农业种植结构变化与用水效率研究

[学位论文] 李鹏辉中国科学院大学 2018年硕士导师: 吕昌河；辛良杰共114页

摘要 : 位于黑河中游的张掖绿洲人口和GDP均占到全流域的80％以上，是重要的粮食生产区和种子繁育基地，有“金张掖”的美称。张掖绿洲农业的生产基本依赖灌溉水资源，灌溉水资源消费量占黑河流域农业总消费量的96％，进而导致黑河下游生态用水不足，造成生态... 展开位于黑河中游的张掖绿洲人口和GDP均占到全流域的80％以上，是重要的粮食生产区和种子繁育基地，有“金张掖”的美称。张掖绿洲农业的生产基本依赖灌溉水资源，灌溉水资源消费量占黑河流域农业总消费量的96％，进而导致黑河下游生态用水不足，造成生态环境恶化，黑河中游农业用水和下游生态需水之间矛盾突出。本研究探究了黑河中游绿洲不同农作物的用水效率，并结合农业结构情景模拟，为黑河中游绿洲农业结构调整和农业节水提供一定的参考。本研究主要研究内容包括:(1)黑河中游绿洲土地利用/覆被变化。利用遥感数据，分析黑河中游绿洲土地利用/覆被的时空变化特征。(2)黑河中游绿洲农业种植结构变化与模拟。结合遥感数据和统计数据，分析黑河中游绿洲农作物种植结构现状和时空变化特征。并利用CLUE-S模型探究黑河未来不同情景下的农业结构。(3)黑河中游绿洲农作物用水效率时空变化。利用联合国粮农组织开发的CROPWAT模型和ArcGIS，探究不同农作物用水效率特征，并结合黑河中游绿洲农业种植结构模拟情况，分析不同情景下的黑河中游绿洲农作物用水效率时空分布。主要结论如下: (1)2011年至2015年黑河中游绿洲面积增长了2.44％，呈现弱增长态势。 (2)当前黑河中游绿洲主要农作物为大麦、小麦、玉米和油菜，其中甘州区、临泽县以及高台县和山丹县以及民乐县的农业结构具有明显差异。近20年来，黑河中游绿洲农作物种植结构变化主要特征为小麦转变为制种玉米。其中甘州区、临泽县和高台县农业种植结构变化趋势相同:制种玉米种植比例上升，小麦种植比例下降，而普通玉米种植比例变化不大;民乐县和山丹县农业种植结构变化趋势相同:小麦种植比例相对稳定，大麦种植比例下降，薯类种植比例上升。 (3)对CLUE-S模型模拟结果检验发现，Kappa系数为0.72，实地验证准确率61.21％，说明模拟结果和真实结果比较，具有较高的一致性，可以应用在不同情景下的农业结构模拟。 (4)基于参数校验后的CROPWAT模型，对黑河中游绿洲农作物蒸散量与灌溉需水量进行模拟显示:玉米生长期灌溉需水量最高，其次为大麦和小麦，第四为油菜，最后为马铃薯。因玉米和马铃薯单位质量所含能量较高，其用水效率最高，其次为小麦和大麦，油菜用水效率最低。黑河中游绿洲农作物用水效率总体上呈现西北高、东南低的空间分布特征。 (5)结合农业种植结构情景模拟和农作物用水效率核算，政府规划情景下农作物单位面积用水效率最高，其次为自然增长情景，生态保护情景农作物单位面积用水效率最低。主要原因是政府规划情景下农作物用水效率较高的作物（玉米和马铃薯）种植比例较高。基于研究结果，本研究对黑河中游绿洲的农业结构调整和农业节水提出如下几点思考: (1)CLUE-S模型情景模拟结果显示，黑河中游绿洲未来大麦和小麦种植面积将进一步缩小，但玉米种植面积扩大。因玉米生长期灌溉需水量较高，玉米种植面积不宜过分扩大，需要根据总供水量和生态需水量进行总体调节和布局。 (2)马铃薯需水量较低，而用水效率较高，从提高用水效率和节水的角度出发，可以适当扩大马铃薯的种植面积。 (3)三种情景模拟结果均显示，黑河中游绿洲平原区高用水效率区作物种植的占比将增长，而山区低用水效率区占比减少。为了进一步提高区域用水效率，山区（民乐县和山丹县）可以考虑扩大马铃薯种植。收起

关键词 : 农业灌溉种植结构用水效率时空分布

9. 融入湘西竹编工艺的家居产品设计研究

[学位论文] 李鹏辉桂林理工大学 2023年硕士导师: 刘玲玲共100页

摘要 : 湘西竹编工艺是中国民间工艺中十分重要的组成部分，探索湘西竹编工艺在家居产品中的运用，既顺应国家对于传统工艺振兴的计划，也有助于现代家居产品的进一步丰富。竹编作为传统工艺的主要代表之一，实用且独特，用途极其广泛，但是这一优秀民间工艺... 展开湘西竹编工艺是中国民间工艺中十分重要的组成部分，探索湘西竹编工艺在家居产品中的运用，既顺应国家对于传统工艺振兴的计划，也有助于现代家居产品的进一步丰富。竹编作为传统工艺的主要代表之一，实用且独特，用途极其广泛，但是这一优秀民间工艺不断受到时代的冲击，正逐步淡出人们的生活。本文以湘西竹编这一非遗项目为出发点，家居产品为着力点，熵权TOPSIS模型、层次分析法、形状文法组建而成的组合式模型为理论依托，展开对湘西竹编工艺在家居产品中的设计进行研究，并通过相关设计实践进行论证，探寻出湘西竹编工艺与现代科技融合的路径。首先通过调研和搜集国内外文献资料，对湘西竹编工艺的类别、编织技法、技艺特点进行梳理，构建湘西竹编文化元素库。然后深入分析湘西竹编在当代面临的挑战与机遇，引发竹编技艺如何融入现代家居产品设计的问题的思考。其次从家居产品的角度进行展开，通过对其概念与设计趋势的分析，结合竹编技艺如何融入现代家居产品设计的问题，分析湘西竹编工艺与家居产品融合的可行性，并总结出相应设计策略实现对问题的解答。并在该设计策略指导下，利用熵权TOPSIS模型对用户需求进行整合，层次分析法对用户需求进行分析，以此作为用户画像的重要依据。最后针对用户画像确定产品的设计定位，并从竹编文化基因库选择出合适的造型与肌理纹样，运用形状文法对意向造型与肌理进行文法推演以确定产品形态，进行多个不同的设计实践，既验证了组合式模型的理论的可行性，也验证了融入竹编文化的家居产品设计策略的可能性，为竹编文化的传承与创新提供了新路径、新发展、新机遇；也为现代家居产品设计提供多样的造型与肌理的选择，提升了家居产品文化内涵与美学价值。收起

关键词 : 家居产品设计湘西竹编工艺造型特征肌理纹样

10. 磁场、应力作用下的Galfenol力传感理论建模及其实验研究

[学位论文] 李鹏辉武汉理工大学 2017年硕士导师: 李波共100页

摘要 : Galfenol合金的主要成分为铁-稼合金，它是继压电材料和超磁致伸缩材料（简称GMM，牌号Terfenol-D）之后的又一类可用于传感器研究和开发的智能材料。与压电材料和超磁致伸缩材料相比，Galfenol合金具有脆性小、抗拉强度高等优点。它还可以进行切削、... 展开 Galfenol合金的主要成分为铁-稼合金，它是继压电材料和超磁致伸缩材料（简称GMM，牌号Terfenol-D）之后的又一类可用于传感器研究和开发的智能材料。与压电材料和超磁致伸缩材料相比，Galfenol合金具有脆性小、抗拉强度高等优点。它还可以进行切削、车螺纹以及焊接等机械加工。此外，当外加载荷施加到Galfenol合金上时，Galfenol合金的磁特性会发生变化，通过测量磁特性的变化，便可得知外载荷的大小。综上可知，Galfenol合金可以对大载荷或交变载荷进行连续测量。本文以Galfenol合金为敏感元件提出了一套封闭式的力传感器结构，并对力传感理论进行了一系列的研究和分析： 1、提出了一种基于Galfenol合金的力传感器结构，并对其结构参数进行了优化设计。从理论的角度分析了力传感器的工作原理；采用有限元软件分析激励线圈的宽度和高度变化时Galfenol合金上的磁感应强度的分布，并依据分析的结果优化了激励线圈的尺寸；将本文所提出的力传感器结构与开放式磁路结构进行了对比，发现力传感器上的磁感应强度的分布更加均匀，能量利用率相对开放式磁路提高了5倍；此外，还研究了力传感器中的Galfenol棒在交变磁场作用下磁感应强度的分布情况。 2、从不同的能量公式出发建立了Galfenol合金的全局自由能和局域自由能公式，并求解了合金内磁畴的易磁化方向。通过对比两种求解方式的优劣之处，选取了局域自由能的方式进行求解；建立了合金的磁化模型，并将实验的结果与模型求解的结果进行了对比，结果表明磁化模型可以较好的表示Galfenol合金磁特性随应力的变化情况。 3、从三维强解方程出发，建立了Galfenol合金力传感器的磁-机耦合模型。通过爱因斯坦标记法和加权残差法将强解方程转化成弱解方程，采用有限元法将上述方程进行离散化，建立了积分形式的虚功方程；通过一系列的定义将虚功方程转换成了矩阵形式的磁-机耦合方程；将磁-机耦合仿真的结果与实验测试的结果对比发现，本文建立的磁-机耦合方程能较好的反应力传感器的磁特性和机械特性。 4、分别研究了Galfenol合金在常应力、交变应力作用下的响应特性。设计了一套磁特性测试装置，研制了开放式的磁路结构，并搭建了开放式磁路的实验平台，研究了Galfenol合金在应力恒定、磁场交变下的响应特性；依据现有的试验机搭建了封闭式力传感器的实验测试平台，测试了Galfenol合金在应力交变、磁场恒定时的响应特性。上述研究为Galfenol合金在传感器上的研究奠定了实验基础。收起

关键词 : Galfenol合金力传感器磁化模型磁-机耦合