考虑时间和温度影响的复合材料开孔层板压缩失效分析

鉴于复合材料性能的时间-温度相关性,对固化后的树脂基体(5228A)进行了动力学分析(Dynamic Mechanical Analysis,DMA),得到了试验窗口中不同温度下的储能模量曲线片段,利用封闭平移(Closed Form Shifting,CFS)方法对其进行扩展,建立了主曲线并得到了曲线片段对应的平移因子。根据加速试验方法(Accelerated Testing Methodology,ATM),分别以两种铺层的准各向同性开孔层板(CCF300/5228A)为研究对象,建立了匀应变率(Constant Strain Rate,CSR)压缩强度主曲线。借助微距拍摄和超声波C扫描,对其渐进损伤过程和不同温度下的破坏形貌进行了观测。结果表明:即使温度低于玻璃态转变温度,树脂基体动态力学性能也会随时间的增加而降低;单层较厚的开孔层板压缩强度对时间和温度更加敏感,而单层较薄的开孔层板则具有更好的损伤容限性能;温度升高、加载速率降低时,开孔层板压缩最终破坏主导因素从分层损伤趋于纤维屈曲。     

Controllable Singlet–Triplet Energy Splitting of Graphene Quantum Dots through Oxidation: From Phosphorescence to TADF

Long-lived afterglow emissions, such as room-temperature phosphorescence (RTP) and thermally activated delayed fluorescence (TADF), are beneficial in the fields of displays, bioimaging, and data security. However, it is challenging to realize a single material that simultaneously exhibits both RTP and TADF properties with their relative strengths varied in a controlled manner. Herein, a new design approach is reported to control singlet–triplet energy splitting (∆E_ST) in graphene quantum dots (GQD)/graphene oxide quantum dots (GOQDs) by varying the ratio of oxygenated carbon to sp² carbon (γ_OC). It is demonstrated that ∆E_ST decreases from 0.365 to 0.123 eV as γ_OC increases from 4.63% to 59.6%, which in turn induces a dramatic transition from RTP to TADF. Matrix-assisted stabilization of triplet excited states provides ultralong lifetimes to both RTP and TADF. Embedded in boron oxynitride, the low oxidized (4.63%) GQD exhibits an RTP lifetime (τ^T_avg) of 783 ms, and the highly oxidized (59.6%) GOQD exhibits a TADF lifetime (τ^DF_avg) of 125 ms. Furthermore, the long-lived RTP and TADF materials enable the first demonstration of anticounterfeiting and multilevel information security using GQD. These results will open up a new approach to the engineering of singlet–triplet splitting in GQD for controlled realization of smart multimodal afterglow materials.     

成形磨砂轮圆弧廓形关键参数在位检测方法及试验研究

针对成形磨砂轮精密磨削加工中准确高效地检测砂轮形状精度的需求,提出砂轮廓形参数在位检测新方法。首先采用线状激光位移传感器采集砂轮表面微观形貌数据,构建测量矩阵模型,再通过滤波去噪、宏观轮廓线提取、非线性曲线拟合等算法分析处理出砂轮廓形曲率半径和圆度误差检测指标。通过磨削验证试验分析和检测不确定度评定,证明该方法稳定可靠,检测结果可以准确反映工件加工精度,满足复杂圆弧廓形砂轮检测需求,具有较好的工程应用价值。     

基于视觉动力理论的减速机造型设计

目的对减速机造型设计进行优化,提高减速机造型的视觉动力平衡敏感度及造型审美感知。方法以R系列减速机为例,系统分析视觉动力的概念及类型,建立减速机视觉力组群,从减速机功能、形态角度对其进行结构分解,阐明其主体、辅体形态视觉动力之间的关系。结论借助视觉动力理论中视觉受力表达可建立减速机造型设计问题的视觉动力体系;通过对功能和形态视觉力组群研究,得到了减速机主体、辅体形态视觉动力的设计方法;应用几何主体确定设计方法、细节分割调整表达方法,针对减速机造型设计中主体设计、辅体中法兰、散热纹设计等具体细节设计问题进行研究,提出了减速机主体、法兰、散热纹设计的视觉动力规律,为减速机造型设计提供了规律化和系统化的解决方案。     

基于情感需求的老年健身车形态设计

目的 研究情感需求理论在健身车形态设计上的应用,设计出满足老年群体情感需求的健身车,提高老年人对健身车的综合体验。方法 从老年群体需求的角度出发,基于现有情感需求理论知识,从本能、行为、反思层次分析健身车与老年群体之间的情感需求,通过对情感需求理论、用户需求与产品形态之间联系的研究,归纳情感需求理念的应用方法,形成满足老年群体情感需求的产品形态设计思路。结论 总结了老年用户的情感需求理念在健身车形态设计中的应用方法,深入研究老年群体的情感需求是老年健身车形态设计的前提和基础,为基于情感需求理念的老年健身车设计提供新的思路,从而实现满足老年群体情感需求的优秀产品设计,实现更为完美的产品体验。     

基于有限元-向量式有限元的斜拉桥非线性振动计算方法

向量式有限元(VFFE)法本质上是考虑几何非线性的有限元(FE)显式动力时程积分方法。阐述了向量式有限元的基本原理,对比了向量式有限元与基于单元随动坐标系的非线性有限元动力计算方法的相同点与差别,开发了使用杆、梁单元的有限元-向量式有限元统一算法框架的计算程序。使用该程序建立了大跨度斜拉桥计算模型,首先,使用非线性有限元法计算了斜拉桥的静力状态与动力特性,计算了列车-桥梁耦合动力作用下桥梁的振动;然后,使用向量式有限元法计算了斜拉桥在拉索突然断裂状态下的非线性振动;最后,计算了在列车-桥梁耦合动力作用下,拉索发生断裂时,桥梁与列车的振动状态。结果表明:使用向量式有限元可以简单可靠地直接模拟斜拉桥在破坏状态下的非线性振动状态;列车运行至跨中附近时,若斜拉桥跨中最长拉索突然发生断裂,对其他拉索的安全性影响不大,离断裂拉索越远的拉索受到的影响越小,但拉索突然断裂会对桥上行驶中列车的安全性造成威胁。该研究为大跨度斜拉桥在破坏状态下的非线性振动分析提供了新的解决方案。     

3D打印和生成技术结合下短线智能化产品设计模式探索

目的 人工智能深度神经网络的生成技术在三维形态和产品设计中尚没有被成熟应用.3D打印可以快速实现产品设计,有助于智能设计的形态和效果评估.希望通过探索人工智能技术在产品设计中的应用,结合3D打印技术的快速输出,形成短线智能设计新模式.方法 先构建生成数据库,利用三维形状数据训练生成模型,将短时间内形成的大量的立体产品形态交给设计师进一步优化,最终经过格式转换,优化网格并渲染,再由3D打印输出.结论 利用人工智能生成技术推动人机融合创意,提高设计方案的丰富程度,并且启发设计师更多的形态创意.3D打印输出的便捷性有助于提升设计效率,实现短线智能产品设计.     

立体童书中的形态设计研究

目的基于儿童的阅读体验,探究立体书的形态语言、多元化的结构形式、图文的空间表现。方法通过分析立体童书的翻拉式、弹跳式、多重感官体验式三种空间构造形式,研究形态语言的结构形式和空间表现方法。结论基于立体书的多维度的构造形式研究,明确了儿童书籍“可动、互动、可玩”的特点。在翻拉式书籍的版面设计中,运用信息隐藏法使单向阅读变为交互阅读;在造型类书籍的版面设计中,运用弹跳式书籍设计呈现立体装置空间;在感官书籍的版式设计中,综合运用“视、听、触、味”的设计形式,达到多重感官参与体验的愉悦感,从而突出立体语言在儿童书籍中的视觉体验和阅读过程中的直观性与趣味性。在儿童书籍设计中结合“自由式”文本、“运动式”图像设计实现立体的空间表现。     

BP神经网络在程控切纸机整体造型感性设计中的运用

目的运用计算机图形设计和逻辑运算方法建立用户需求与造型设计要素之间的数理联系,对程控切纸机产品进行更科学的造型设计与评价,使设计流程更加严谨。方法以语义差异法和因子分析法归纳用户感性意象评价,以形态分析法解构程控切纸机整体造型设计要素,建立感性评价矩阵,用以训练BP神经网络。结果测试后发现网络正确映射了感性意象和设计要素之间的关系,用该网络模型进行模拟预测,得到关于"高档的—低端的"感性评价最大值和最小值,对应的造型设计要素组合能给设计"高档"风格的程控切纸机提供理性支撑。结论将用户模糊不清的情感转化为定量的数据,弥补原先设计流程中单纯凭设计者主观经验去比较和评价设计方案的不足,为大型机电产品整体造型设计提供科学的设计方法。     

Limitations and Perspectives on Triplet‐Material‐Based Organic Photovoltaic Devices

Organic photovoltaic cells (OPVs) have attracted broad attention and become a very energetic field after the emergence of nonfullerene acceptors. Long‐lifetime triplet excitons are expected to be good candidates for efficiently harvesting a photocurrent. Parallel with the development of OPVs based on singlet materials (S‐OPVs), the potential of triplet materials as photoactive layers has been explored. However, so far, OPVs employing triplet materials in a bulk heterojunction have not exhibited better performance than S‐OPVs. Here, the recent progress of representative OPVs based on triplet materials (T‐OPVs) is briefly summarized. Based on that, the performance limitations of T‐OPVs are analyzed. The shortage of desired triplet materials with favorable optoelectronic properties for OPVs, the tradeoff between long lifetime and high binding energy of triplet excitons, as well as the low charge mobility in most triplet materials are crucial issues restraining the efficiencies of T‐OPVs. To overcome these limitations, first, novel materials with desired optoelectronic properties are urgently demanded; second, systematic investigation on the contribution and dynamics of triplet excitons in T‐OPVs is necessary; third, close multidisciplinary collaboration is required, as proved by the development of S‐OPVs.