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北京交通大學（前沿）高速鐵路設備設施服役狀態智能感知與態勢分析研究項目競爭性磋商

三地深度聯動辦賽 打造國際化創業平臺

成果描述：10GPa以上的超高壓靜態壓縮條件將可使絕大多數高強度金屬及陶瓷材料進入整體塑性區，材料內部微區偏壓力分布趨向穩定，并意味著其壓縮行為數據在外推至更高壓力區間時的可靠性顯著提高。然而，發展與堆源相匹配的大腔體超高壓原位中子衍射技術，要求在設計原理、關鍵技術及關鍵部件的研制上進行創新。本成果針對堆源中子散射譜儀，研究適用于原位子中子衍射的大腔體超高壓加載技術和系統集成技術,包括大尺寸多晶金剛石復合壓砧研制、壓力加載及控制、高壓腔樣品封裝與壓力標定、中子束準直、衍射樣品的精確定位與控制、衍射信號采集及背底消除等。將通過自行設計及研制高壓加載關鍵技術及部件，并結合中子粉末衍射譜儀開展系統集成與實驗驗證研究，進一步提升現有的高壓原位中子衍射實驗平臺的樣品環境壓力區間，發展具有自主知識產權的大尺寸多晶金剛石超硬復合壓砧制備技術，在1毫米尺寸樣品腔內實現約30GPa的超高壓條件，為新一代超高壓原位中子衍射實驗研究平臺的建立提供技術基礎。研發和設計的平臺及配套技術可以使毫米級樣品在超高壓下進行原位中子衍射，以實現超高壓原位中子衍射技術的國際領先，并可應用到其它中子衍射平臺，快速提升國內高壓原位中子衍射平臺的實驗研究能力。本項目所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。 另一方面，本成果還將將大腔體二級增壓技術發展成為了一種與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級。所研制裝置用于合成超硬材料的二級大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，與國外同類設備相比具有結構簡單、操作方便、穩定可靠、運行成本低等優點，可產生40GPa以上高壓、2000K以上高溫，已成為具有明顯技術創新優勢的大腔體靜高壓系統，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。市場前景分析：本成果所設計制造的先進大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。本成果所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。與同類成果相比的優勢分析：新型一級大腔體靜高壓裝置適用于堆源的原位中子散射，壓力可達到30GPa、溫度1500K，滿足進一步國防研究需求。 二級大腔體靜高壓裝置與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級，該二級大腔體靜高壓裝置可產生40GPa以上高壓，及2000K以上高溫。 國內領先。

10GPa以上的超高壓靜態壓縮條件將可使絕大多數高強度金屬及陶瓷材料進入整體塑性區，材料內部微區偏壓力分布趨向穩定，并意味著其壓縮行為數據在外推至更高壓力區間時的可靠性顯著提高。然而，發展與堆源相匹配的大腔體超高壓原位中子衍射技術，要求在設計原理、關鍵技術及關鍵部件的研制上進行創新。本成果針對堆源中子散射譜儀，研究適用于原位子中子衍射的大腔體超高壓加載技術和系統集成技術,包括大尺寸多晶金剛石復合壓砧研制、壓力加載及控制、高壓腔樣品封裝與壓力標定、中子束準直、衍射樣品的精確定位與控制、衍射信號采集及背底消除等。將通過自行設計及研制高壓加載關鍵技術及部件，并結合中子粉末衍射譜儀開展系統集成與實驗驗證研究，進一步提升現有的高壓原位中子衍射實驗平臺的樣品環境壓力區間，發展具有自主知識產權的大尺寸多晶金剛石超硬復合壓砧制備技術，在1毫米尺寸樣品腔內實現約30GPa的超高壓條件，為新一代超高壓原位中子衍射實驗研究平臺的建立提供技術基礎。研發和設計的平臺及配套技術可以使毫米級樣品在超高壓下進行原位中子衍射，以實現超高壓原位中子衍射技術的國際領先，并可應用到其它中子衍射平臺，快速提升國內高壓原位中子衍射平臺的實驗研究能力。本項目所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。 另一方面，本成果還將將大腔體二級增壓技術發展成為了一種與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級。所研制裝置用于合成超硬材料的二級大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，與國外同類設備相比具有結構簡單、操作方便、穩定可靠、運行成本低等優點，可產生40GPa以上高壓、2000K以上高溫，已成為具有明顯技術創新優勢的大腔體靜高壓系統，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。 主要技術指標： 新型一級大腔體靜高壓裝置適用于堆源的原位中子散射，壓力可達到30GPa、溫度1500K，滿足進一步國防研究需求。 二級大腔體靜高壓裝置與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級，該二級大腔體靜高壓裝置可產生40GPa以上高壓，及2000K以上高溫。 應用范圍： 本成果所設計制造的先進大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。本成果所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。

本發明公開了一種大噸位FRP拉索錨固方法，步驟為：在FRP拉索錨固區形成一錐形變剛度荷載傳遞介質；其中，變剛度荷載傳遞介質沿FRP拉索錨固區長度方向分段纏繞的纖維紗經模壓加熱固化形成，不同段采用不同種類的纖維紗形成變剛度載荷，纖維紗在纏繞前經樹脂浸潤處理；沿變剛度荷載傳遞介質軸向切割若干道切縫；采用與錐形變剛度荷載傳遞介質相適配的錐形錨具進行錨固。本錨固方法具有制作簡便、易于控制、協調受力性好、錨固效率高和荷載傳遞介質剛度連續變化且更加均勻等諸多優點。變剛度荷載傳遞介質的纖維含量和橫向剛度自加載端至自由端逐漸增大，可以緩解或消除FRP拉索在加載端的“切口效應”，避免應力集中造成大噸位FRP拉索的橫向剪切破壞先于拉伸破壞。

繩索升降器是由特殊輪系傳動、高能量密度電池組、電機及其控制部分組成的機電一體化設備，該設備及其攜帶的負載可實現沿繩索的、可控的、雙向（攀升和下降）運動。作為輔助運動載體工具，在單兵作戰，高山攀登、快速救援、地震等搶險救災、高建筑物的探傷維護、斜拉橋拉索探傷維護等方面有廣泛的應用前景。 北航機器人研究所研發的高速大負載繩索升降器在性能參數上達到的國內外同類產品的先進水平。主要性能參數如下：1. 自重：不大于20 kg （含電池，不含繩索安全帶、電池充電器等）；2. 外形尺寸：長×寬×高(mm) 不大于450×450×350；3. 最大有效負荷：不小于180Kg；4. 上升最大速度為：80 m/min；5. 下降最大速度為： 100m/min；6. 續航能力：最大載荷下垂直爬升距離不小于200m；7. 從0到全速的無級調速； 8. 充電時間：不多于45分鐘（電池按從5%充到85%計算）；9. 電池可充電次數不少于500次（電量按不少于85%計算）。

大跨拱橋關鍵技術研究團隊經過多年的持續研究和實踐，攻克了超大跨拱橋在關鍵結構設計、高精度施工技術與裝備、管內混凝土灌注工藝以及新材料制備等在內的核心技術，形成了超大跨鋼管混凝土拱橋和勁性骨架混凝土拱橋設計、施工與材料成套關鍵技術體系。 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化、促成重大科技創新突破的關鍵性、標志性事件或人物 二、成果簡介 鄭皆連院士長期致力于大跨拱橋建造關鍵技術的科技攻關和推廣應用，帶領“大跨拱橋關鍵技術研究團隊”經過多年的持續研究和實踐，攻克了超大跨拱橋在關鍵結構設計、高精度施工技術與裝備、管內混凝土灌注工藝以及新材料制備等在內的核心技術，形成了超大跨鋼管混凝土拱橋和勁性骨架混凝土拱橋設計、施工與材料成套關鍵技術體系。 在針對超大跨拱橋施工過程結構穩定控制難度大、河道地質條件復雜、管內混凝土脫粘脫空難克服等關鍵問題持續開展技術攻關，鄭皆連帶領團隊攻克了超大跨拱橋高精度施工控制技術及裝備、關鍵基礎設計與處理、混凝土新材料制備等核心技術，創造了超大跨拱橋成套關鍵技術體系，實現了跨徑、安全和質量的多重關鍵突破。 在高精度施工控制技術及裝備方面，創建了吊塔扣塔一體化設計及施工過程高精度主動控制體系。以力主動控制代替剛度被動控制，實現吊塔扣塔一體化設計及塔架偏位高精度精確控制，發明了拱橋智能張拉位移高精度控制系統方法和基于影響矩陣原理的一次張拉施工優化方法與控制技術，解決了傳統施工中吊塔扣塔分離為保障剛度設置巨型塔身難以保障塔架偏位的高精度控制施工過程不確定性風險高的缺陷難題。 在拱橋基礎設計與處理方面，創建了“地連墻+卵石層注漿加固”的大跨拱橋基礎設計和處理方法。采用圓形地連墻深入地基巖石，并對地連墻內的卵石層進行注漿加固，克服了傳統技術難以在平緩河岸的卵石層地基架設大跨拱橋拱座基礎的缺陷，實現了大跨拱橋從山區向平緩河道的擴展。 在混凝土新材料制備方面，研發了收縮補償分時膨脹自密實管內高性能混凝土制備和檢測關鍵技術。根據混凝土時變收縮特性研發了收縮補償分時膨脹自密實管內高性能混凝土，提出了基于超聲波傳播精確路徑的鋼管混凝土灌注密實度超聲定量分析方法?？朔藗鹘y技術下管內混凝土脫粘脫空難克服且難以無損定量分析的缺陷。