仿生制动盘表面温度场与应力场的计算机模拟

根据天然生物与生俱有的高效散热原理,设计三种可抑制温升,从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘,并建立三维计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS,研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下,温度场和应力场的大小及变化趋势。结果表明,仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中,从而可减小由于循环应力而导致的热疲劳趋势,其降低幅度从大到小依次为具有网格状凹槽的仿生制动盘、具有放射状凹槽的仿生制动盘和具有环形凹槽的仿生制动盘。摩擦生热降低和散热性的提高是温度梯度下降的主要原因。该模拟研究为今后仿生制动盘的优化设计和试验研究提供了重要参考依据。     

防粘涂料及其在地面机械上的应用

叙述了防粘涂料的种类、应用领域以及地面机械减粘降阻研究的现状,并展望了防粘涂料在地面机械触土部件上的应用前景。     

蚯蚓体表轮廓曲线谱分析及统计模型

针对生物体表的激光三维扫描数据点云抽取的表面轮廓线数据,利用时间序列谱分析方法,对生物体表面的轮廓曲线进行谱分析,给出了轮廓曲线的三种权函数估计方法,并将估计方法应用于蚯蚓体前部的轮廓曲线上,给出了蚯蚓体表面的轮廓曲线的谱估计及其分形维数。     

仿生形态表面气固冲蚀磨损性能

根据试验优化设计理论,利用L27(313)三水平正交表设计试验,对具有凹坑形、凹槽形、圆环形仿生形态表面的试件进行冲蚀磨损试验研究,运用极差分析处理试验数据,得到三种表面形态试件的冲蚀率与各试验因素之间的关系。结果表明:试验因素对冲蚀率的影响程度由大到小依次为砂子目数、转速、喷砂量、形态;冲蚀率随着目数、转速的增大而增大;所有一级交互作用中,形态和喷砂量之间的交互作用对冲蚀率的影响最大,目数和转速之间的交互作用对冲蚀率的影响最小。     

仿生注射器针头减阻试验研究

根据蚊子等昆虫刺吸式口器的结构形态,采用激光雕刻与辊压成型等表面加工技术对普通注射器针头进行了仿生非光滑表面结构形态的加工。运用试验优化技术,找出了针头表面几何非光滑结构单元形态、结构单元深度、间距及直径（宽度）对注射时针头壁与皮肤间摩擦阻力的影响规律,分析了影响因素的主次和最优水平。结果表明,合理的仿生结构单元形态和分布可使仿生注射器针头减阻率达44．5％。该研究成果为仿生无痛注射器研究及其实际应用提供了理论基础。     

月壤静力学特性的离散元模拟

以典型月壤的物理力学性质为参照标准,采用颗粒流程序PFC3D对月壤静力学特性进行了离散元模拟研究。通过离散元模拟三轴试验反复调整颗粒细观参数,建立了月壤离散元接触力学模型;描述了月面探测车辆行驶下的月壤承压特性模型与剪切特性模型;从月面探测车辆的行驶观点出发,模拟压板试验,得出了载荷-沉降关系;通过模拟履带板试验得出了剪切应力-位移关系。最后,计算出了月壤的变形模量K为1635kN／m^n＋2、变形指数n为1．22,剪切变形模量k为1．35cm。结果表明,模拟试验值与模型预测趋势一致。     

Cu-Zn合金仿生耦合亲水表面非线性数学模型

应用激光掩膜精细加工技术,在Cu-Zn合金表面构建了Patankar模型,使合金表面与水的实际接触角由光滑表面的82.5°降低到31.5°,亲水能力提高了62%。研究结果表明,Wenzel模型和Cassis-Baxter模型得到的表面特征参数与实际接触角的变化关系差别较大,并且线性回归存在失真。本文给出的非线性数学模型可以准确地反映表面特征参数与实际接触角的变化关系。     

NACA0018翼型模型的仿生降噪

根据鸮翼后缘锯齿形和前缘非光滑形态对NACA 0018翼型模型进行仿生改形设计,设计了后缘锯齿状、前缘圆齿状以及后缘锯齿状加前缘圆齿状结构的3种仿生模型。应用大涡模拟方法和FW-H方程,对比分析了NACA 0018翼型模型和3种仿生模型在攻角α=6°,弦长雷诺数Re=1.6×105时的气动噪声。分析结果表明:3种仿生模型与NACA 0018翼型模型相比均具有降噪效果,后缘锯齿状加前缘圆齿状的仿生模型比单一后缘锯齿状及前缘圆齿状仿生模型具有更加显著的降噪效果。     

低温合成Ti3SiC2陶瓷

采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了纯度较高的Ti3SiC2陶瓷,研究了微量Al对Ti3SiC2的机械合金化和放电等离子烧结过程的影响.结果表明:添加适量的Al可以显著提高机械合金化及放电等离子烧结产物中Ti3SiC2的含量,并显著降低高纯度Ti3SiC2的烧结温度.机械合金化10h,成分为3Ti/Si/2C/0.2Al(摩尔比)的混合粉体,经850℃放电等离子烧结可获得质量分数(下同)高达96%的Ti3SiC2块体,烧结温度提高到1 100℃,可获得纯度为99.3%、相对密度高达98.9%的Ti3SiC2致密块体.     

曲轴颈仿生非光滑凹坑表面耐磨性试验研究

用激光方法加工了曲轴颈仿生非光滑凹坑表面,采用均匀试验研究了速度、负荷、时间和凹坑圆周方向的距离等因素对曲轴耐磨性的影响,得出影响激光处理仿生非光滑曲轴颈凹坑表面耐磨性的多因素回归方程。结果表明速度、负荷、时间和凹坑圆周方向的距离对仿生非光滑曲轴颈表面耐磨性有显著影响,而凹坑轴向之间的距离对耐磨性影响不大。