类两足步行机构行走性能实验研究

类两足步行机构是在动物仿生研究中提出的1种新型双足步行机构.为了测试类两足步行机构运动过程中的行走性能,在分析步行机构基本构型及其行走原理的基础上,设计制造出类两足步行机构物理样机及其实验台车,并分别在平地、爬坡和越障3种工况下进行现场测试实验.结果表明：类两足步行机构的实验驱动扭矩与理论驱动扭矩虽存在一定误差,但总体变化趋势相同;类两足步行机构具有较好的爬坡和越障性能.     

激光处理非光滑凸包表面的耐磨性试验

采用试验优化技术中的均匀设计方法进行了影响凸包非光滑表面耐磨性的多因素复杂试验。通过用统计分析软件SPSS(StatisticalPackagefortheSocialScience)处理试验数据 ,得出了激光处理仿生非光滑凸包表面耐磨的多因素回归方程。试验证明 ,速度、负荷、时间和凸包圆周方向的距离对耐磨性有显著影响 ,凸包轴向的距离对耐磨性影响不大。     

仿生张拉机械腿及其抗冲击性能仿真分析

针对机器人腿足系统抗冲击性能差的问题,基于生物张拉原理开发了一种仿生张拉机械腿。该机械腿关节间不存在刚性铰接轴,通过添加柔性材料模拟生物关节韧带和筋腱作用。仿真结果表明:相比传统机械腿,仿生张拉机械腿具有更好的抗冲击性能。材料敏感性分析表明,足-地冲击过程中,仿生张拉腿中的柔性构件通过变形有效吸收冲击能量,缓释了冲击作用强度,改善了刚性构件的应力分布状态。研究范围内仿生筋腱材料软硬保持不变,仿生韧带的弹性模量越小,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越强;保持仿生韧带软硬一定时,仿生筋腱的弹性模量越大,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越佳,进而为机器人腿足系统的创新设计提供了理论依据。     

水田叶轮仿生增力叶片

根据水牛蹄适于水田等松软地面行走的特性,运用逆向工程技术提取其低行走阻力的外形几何特征,设计了水田叶轮仿生叶片,并确定了水田叶轮仿生叶片的3个关键设计参数。运用试验优化技术得到了影响因素的主次排序和最优水平。试验室土槽对比试验结果表明,仿生叶片提高了叶轮轮叶的牵引和驱动性能,与目前常用的平板叶片相比,产生的最大推进力提高37.8%,轮叶效率极值提高38.3%。水田土壤田间试验结果表明,装配仿生叶片的叶轮在泥脚深度为300 mm的水田具有较好的适应性。     

基于仿生学原理的射流表面减阻性能研究

针对仿生射流表面减阻问题,建立仿生射流表面模型,利用SST k-ω湍流模型对其进行数值模拟,所得射流速度曲线与实验数据吻合良好。研究射流流体对边界层厚度的影响规律,探讨仿生射流表面的减阻机理。利用4因素3水平的正交试验,对射流表面和光滑表面摩擦阻力进行对比分析,得到了射流模型参数对减阻效果和节能效果的影响规律:在不考虑外加射流能量的情况下最大减阻率达50.41%;射流速度对节能效果的影响最大,主流速度对节能效果的影响其次,节能效率与主流速度成正比,最大节能效率为276。射流改变了边界层内的流场结构,使得射流表面的边界层厚度增大,垂直于射流表面的速度梯度减小,摩擦阻力减小。     

考虑膝关节转动刚度的二段腿行走步态分析

为研究腿部构造对双足倒立摆行走步态的影响,提出了一种含膝关节的二段腿倒立摆模型,确定了腿部受到的反力和腿长的关系,建立了模型运动控制方程和仿真模型,采用庞加莱映射和牛顿迭代法求得了模型周期性行走步态结果,分析了机械能、冲击角、膝关节初始角度、膝关节转动刚度等模型参数对行走步态的影响.分析结果表明:含膝关节的二段腿初始刚度较大,随着变形的增大刚度逐渐减小,表明二段腿存在受力柔化特性;二段腿模型能够在一定参数范围内实现多种周期性步态,给定合适的参数组合,模型能够覆盖人体正常行走的频率区间.对比线弹簧模型,本文模型构造更接近于真实人体,模型参数物理意义明确,为模型的实验验证和参数标定打下了基础.     

利用逆向制造系统集成技术开发仿生防粘鞋底

利用扫描电镜观察土壤动物的典型体表形态,并提取其仿生信息。利用逆向制造技术和仿生改形技术探索了鞋底的黏附问题,并设计了试验系统。以球冠高度h、球冠底面圆半径r、球冠间距d、球冠分布形态σ为试验因素,采用L9(34)正交试验测试了土壤黏附力。对比试验表明:在同等试验条件下,某些仿生改形表面的鞋底具有十分明显的减黏脱附效果,当h=3.0 mm,r=4.0 mm,d=10.0 mm和σ为递增分布形态时,最多可降低黏附力8.27%。     

轴流风机仿生叶片降噪试验研究及机理分析

根据长耳鸮翼前缘非光滑形态降噪特性,设计了仿生前缘非光滑轴流风机叶片。试验研究表明:仿生非光滑叶片在50~2000 Hz的频段上噪声值明显小于原型风机叶片,最大降噪率为2.52%;影响仿生非光滑叶片降噪效果的主次因素为非光滑单元间距t、非光滑单元高度h和非光滑单元个数。计算机模拟分析表明,仿生前缘非光滑形态降噪机理主要为:减少翼型表面紊流附面层压力脉动并延缓翼型后部涡流分离脱落;有效减少气流流经前后翼型表面时翼型间扰流作用,起到良好的导流作用,使后翼型来流平稳,气流噪声降低。     

仿生非光滑用于旋成体减阻的试验研究

基于仿生非光滑表面具有减粘降阻特性的基本思想,通过仿生非光滑表面控制旋成体附壁区的边界层结构来减小旋成体的阻力。利用6因素3水平的正交试验,考察了对旋成体阻力影响较大的6个因素。对具有不同尺寸的凸包、凹坑以及棱纹等形态的非光滑旋成体及光滑旋成体进行了低、亚、超音速风洞试验,并将减阻率作为试验指标。对减阻率的分析表明,三种非光滑表面均能起到减小旋成体阻力的作用,总阻力最大减阻效果为5%左右。用极差法进行正交试验设计分析,得到了影响旋成体阻力因素的主次顺序及最优水平,并探讨了不同仿生表面对旋成体粘性前部阻力(包括表面摩擦阻力及激波阻力等)及底部阻力的不同影响。     

基于单加速度传感器的行走距离估计

针对行走距离估计问题,提出基于单加速度传感器的方法.将单个三轴加速度传感器固定在步行者小腿上,根据腿部状态(静止或运动)将读到的连续加速度值进行分步,并重积分运动状态下的加速度值获得行走距离.在原有阈值分步法基础上采用新的分步方法--自适应分步法进行分步计算,它根据步行者当前行走状态(步速、姿态等)对分步参数进行自适应调整.数据显示自适应分步受初始阈值影响小,具有较好鲁棒性,其平均分步误差为1步,平均距离误差在近匀速运动和变速运动情况下分别为15-18%和22-34%;而阈值分步的平均距离误差在近匀速运动和变速运动下则分别为3108%和4982%.实验表明：自适应分步法的结果更加准确且鲁棒性强.     

弹簧钢电阻点焊接头组织与硬度数值预测

基于弹簧钢连续冷却转变曲线,建立了弹簧钢电阻点焊接头组织连续冷却转变过程的数值计算模型。考虑电阻点焊温度场的特点,建立了基于回火参数λ的弹簧钢电阻点焊接头随机回火组织转变数值计算模型,实现了弹簧钢点焊接头硬度分布的数值预测。结果表明,弹簧钢点焊接头硬度分布计算结果与实测结果吻合良好。     

钢筋套筒灌浆对接与搭接接头力学性能对比

为研究套筒灌浆对接和搭接接头力学性能差异,进行了24个对接和12个搭接接头单向拉伸试验,对比研究了接头的破坏形态、承载力、延性、力-位移曲线、套筒应变等.对接接头在加载过程中套筒中部灌浆料出现全截面开裂现象,加载结束发生了灌浆料从套筒中拔出破坏,搭接接头无以上现象.试验结果表明在套筒长度相同时,搭接接头承载力、总伸长率、刚度分别是对接接头的5~7倍、3~5倍、2~3倍,位移延性系数大于对接接头;在锚固长度相同时,搭接接头承载力、位移延性略大于对接接头,两者初始刚度差别不大,而搭接接头中后期刚度高于对接接头.对接接头套筒中部截面纵向受拉,而搭接接头加载前期受拉,后期受压,反映搭接接头对套筒抗拉强度要求较低;对接接头套筒中部截面环向受压,而搭接接头加载前期受压,后期受拉,说明搭接接头套筒中部对灌浆料约束作用大于对接接头.搭接接头力学性能优于对接接头,可运用于预制装配式结构钢筋连接.     

节理形态及吻合度对应力波传播影响试验

为探讨节理形态及其吻合程度对应力波传播的影响,分析不同节理吻合系数JMC及其几何分布对节理的动态力学特性和应力波衰减规律的影响,试验采用水泥砂浆材料制备圆柱体试样模拟岩石试样,通过将圆柱体一端面分割为不同数量的扇形凹面来量化描述节理分布形态,同时对两个节理分布形态相同的试样旋转不同角度获得不同节理接触面积的组合试样.分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击试验结果表明:当组合试样的节理分布形态相同时,试样应力-应变曲线在加载段的非线性随节理接触面积减小逐渐增大,这反映了节理接触面积越小节理对试样加载初期的力学响应越明显;同样在组合试样的节理分布形态相同时,应力波透射系数和节理等效刚度均随节理接触面积增大呈线性增大;当组合试样的节理接触面积相同时,节理接触面几何分布越分散(扇形凹面数量越多)应力波透射系数和等效刚度越大,而且接触面积越大几何分布形态作用影响愈明显.     

铸钢空心球节点与焊接空心球节点的性能比较

铸钢空心球节点是一种新兴的节点形式，而焊接空心球节点是工程中已被广泛采用的节点形式。本文首先将铸钢空心球节点与焊接球节点在材质与节点构造两方面进行了比较分析，研究了两节点材质与构造的差异。然后利用有限元软件ANSYS对比分析了两类节点的应力分布特点及破坏机理，得到了铸钢空心球节点的受力特性。最后通过与焊接球节点设计方法的比较，探讨了铸钢空心球节点的设计与计算方法。本文的研究结果不仅对推广铸钢空心球节点在工程中的应用具有指导意义，而且可为我国即将编制的铸钢节点规范提供参考。     

翼缘扩大型节点与传统节点的受力性能对比分析

为了研究翼缘扩大型节点的力学性能,对比分析其与塞板焊接节点及传统钢结构梁柱连接节点的受力性能差异,设计了一种翼缘扩大型梁柱连接节点.采用ABAQUS分析软件对三种节点在单调荷载下的受力性能进行分析,研究翼缘扩大型节点在实际结构中应用的可行性,并对比分析三种节点的性能差异.结果表明,翼缘扩大型节点能够有效改善节点的受力状态,改善节点区域应力分布问题,使节点梁端的塑性铰出现区域向跨中转移;与塞板焊接节点以及传统节点相比,翼缘扩大型节点承载力较高,且节点域柱与梁端应力分布较为均匀.     

铸钢空心球节点与焊接空心球节点的性能比较

铸钢空心球节点是一种新兴的节点形式,而焊接空心球节点是工程中已被广泛采用的节点形式。本文首先将铸钢空心球节点与焊接球节点在材质与节点构造两方面进行了比较分析,研究了两节点材质与构造的差异。然后利用有限元软件ANSYS对比分析了两类节点的应力分布特点及破坏机理,得到了铸钢空心球节点的受力特性。最后通过与焊接球节点设计方法的比较,探讨了铸钢空心球节点的设计与计算方法。本文的研究结果不仅对推广铸钢空心球节点在工程中的应用具有指导意义,而且可为我国即将编制的铸钢节点规范提供参考。     

实用可靠的钢管混凝土柱环梁节点

介绍了有限元计算和荷载试验中得到的钢管混凝土柱环梁节点的力学性能和破坏形态,归纳了其抗剪环的设计、对钢管混凝土柱承载力的影响、低周反复荷载作用下的性能、在框支梁中的应用和抗弯、抗剪承载力设计方法等研究成果,并探讨了节点计算刚度选择、环梁与钢管间剪力传递机理和环梁内扭转应力分布三个关键问题．     

节理长度分布形式对迹长测量误差的影响

在分析导致节理迹和测量误差诸因素的基础上，用计算机对线测量的实施过程进行了模拟研究，结果表明，除了从所周知的导致节理工测量误差的因素外，节理长度概率密度分布形式对节理迷长测量误差也有影响。     

交直流接点转换器的应用

介绍了交 直流信号转换器在实际中的应用 .实践表明 ,多粉尘强振动环境下应用这种转换器可使PLC和继电接触器控制系统的运行十分可靠 .     

混凝土裂缝的预防与处理措施

混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的问题，对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。