连接件振动疲劳寿命分析的应力严重系数法

针对连接件振动疲劳涉及的应力集中以及接触非线性问题,借鉴准静态疲劳分析的应力严重系数（stress severity factor,简称SSF）法对于应力集中以及接触问题的分析方式,将其推广到随机振动,采用等效SSF模型计算应力响应,提出连接件振动疲劳寿命分析的SSF法。算例验证结果显示,2个载荷谱激励下,振动疲劳寿命的计算误差分别为27.3%和30.7%。结果表明,SSF法具有快速、高精度的特点,能够达到工程中快速评估连接件振动疲劳寿命的需求。     

基于曲率优化的杆件弯扭变形精度提升方法

航空航天器结构在长期服役过程中,受到各种因素影响,存在各种飞行安全问题.针对连杆结构服役过程中存在的扭转弯曲工况,提出一种曲率信息计算优化方法,借助光纤Bragg传感器反演结构扭转弯曲变形.此方法能够减小杆件弯扭变形过程中因光栅栅区尺寸因素导致的数据测量误差,进而提升变形反演精度提升.ANSYS Workbench有限...     

导波受载荷影响补偿的深度学习神经网络方法

针对基于导波的结构健康监测（structural health monitoring，简称SHM）中急需解决的环境载荷影响问题，开展碳纤维复合材料板结构与加筋结构载荷影响实验，研究了载荷对导波的影响规律。在此基础上，提出了一种基于深度学习神经网络的载荷补偿方法，该方法通过建立补偿标准，对网络结构及网络参数进行设计，有效减少了参考信号存储，实现了大范围载荷补偿。通过实验数据验证了该方法的有效性，结果表明，在补偿范围0~90 MPa内，补偿精度达到-20 dB。将补偿方法结合损伤成像方法应用在碳纤维复合材料板结构的损伤监测，结果表明，补偿前无法实现损伤定位，补偿后损伤定位误差≤0.9 cm，有效提高了载荷影响下的损伤诊断可靠性。     

直流电激励下的IPMC弯曲大变形力-电耦合模型

为了描述离子聚合物金属复合材料(ionic polymer metal composites, 简称IPMC)悬臂型驱动器在直流电激励下的非线性大变形行为，采用数字图像相关法(digital image correlation, 简称DIC)获得的IPMC应变梯度与激励电压间的关系，与修正后的IPMC电极分布式电阻电容（resistor-capacitor, 简称RC）电路模型相结合，提出了一种具有解析解的IPMC弯曲大变形力-电耦合模型，并采用Pt电极和Ag电极两种IPMC试样对该模型进行了实验验证。结果表明，该模型能够准确地反映IPMC悬臂型驱动器在直流电激励下的整体弯曲变形现象，且适用于采用沉积法制备电极的IPMC驱动器。     

聚合物定子超声电机驱动的变倍激光扩束镜

针对激光扩束镜动态连续变倍需求，提出了利用单一中空旋转行波超声电机作为驱动源的连续变倍激光扩束镜。根据变焦准直扩束原理，提出了变倍组透镜和补偿组透镜的移动距离转换关系。采用3D建模软件对扩束镜的凸轮机构、导向机构和驱动机构进行了设计，并进行了受力分析，加工出了一套扩束比为3~6的扩束镜样机。为了降低装置整体的重量，采用聚合物作为超声电机定子的材料。搭建了实验平台，对扩束镜样机的性能进行了测试。结果表明：扩束镜光学扩束效果良好，瞬态性能优良，定位误差小于0.01 mm。笔者提出的聚合物质定子超声电机作为扩束镜的驱动变倍激光扩束镜，系统整体重量更小，能够满足扩束镜快速高精度的光学变倍需求。     

直线超声电机驱动的并联微夹持器的振动控制

针对直线超声电机驱动的并联微夹持器手指的振动问题,提出了一种基于状态反馈的主动控制方法来抑制微夹持器手指的振动,提高了微夹持器的稳定性.首先,利用有限单元法建立了微夹持器系统中圆盘与活动手指的动力学模型,并推导其状态方程;其次,分析该振动系统的能控性和稳定性,采用极点配置法得到状态反馈矩阵,设计了振动反馈控制律,通过S...     

相似理论和模型试验的结构动响应分析运用

主要讨论了相似理论在结构动力学模型试验中的实际应用问题,目的在于研究如何通过相似理论和缩比模型试验的结果准确预估实际结构的动力学特性。首先,在考虑实际工程试验条件前提下,给定几何参数和物理参数的相似比数,根据相似理论和有限元法推导出非等比缩放的缩比模型和实际模型之间固有振动、频域响应和时域响应之间的相似性关系;然后,通过薄板结构的振动试验来验证这种相似关系的准确性和工程应用价值。通过理论推导和试验证明,根据缩比模型动力学试验结果,运用所推导的动力学相似关系可以准确预估实际结构的动力学特性。     

微颗粒声操控的理论及试验

介绍了一种用于操控微纳粒子运动的声流场计算理论及试验验证方法。引入摄动理论，将固体边界的超声振动作为扰动量，用于计算液体质点的一阶声压和振动速度变化；进一步转化为引起流体流动的负载作用力，用于计算二阶流场中的流速变化，最终得到经过时间平均后的流场分布情况。有限元计算结果表明，微结构边界的超声振动引起了特定模式的流场流动，并且在微结构附近的液体流动速度明显高于其他位置，可以用于微纳颗粒在局部位置的精准操控。利用直径10μm的聚苯乙烯颗粒进行了试验验证，基本证实了声流场计算理论的准确性。基于摄动理论构建的声流场计算模型，有效解决了复杂边界的超声振动与流场流动的耦合计算问题，对下一步设计具有精准操控功能的声操控型微纳作动器具有较好的指导意义。     

考虑参数区间不确定性的子结构模态综合法

为提高大型复杂结构不确定性分析的计算效率，提出了一种考虑参数区间不确定性的改进自由界面子结构模态综合法。首先，根据系统特点将其划分为若干子结构，采用摄动法对含有区间不确定性参数的子结构进行分析，为减小模态截断误差，考虑剩余柔度的影响，通过构造1组与低阶模态加权正交的等效高阶模态集，避免了直接对系统刚度矩阵进行求逆的计算过程，解决了含有刚体位移时的子结构剩余柔度矩阵的求解问题；其次，根据界面连续性条件，得到考虑参数区间不确定性的系统模态综合方程；最后，分别采用本研究所提出的方法以及Monte Carlo法对某钢架桥模型进行了不确定性分析。计算结果表明，本研究方法在保证计算精度的同时可以有效提高模型计算效率。     

声操控型微流控芯片的加工与测试技术

介绍了一种声操控型微流控芯片的加工方法与测试技术。首先,基于声操控型微流控芯片的工作原理和功能需求设计了硬质微流控芯片的基本结构,采用激光切割方法实现了聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate,简称PMMA）材质开放边界微流道的加工,采用数控加工（computerized numerical control,简称CNC）精雕方法实现了封闭边界微流道的加工,通过光固化型（ultra violet,简称UV）胶实现了硬质微流道与基板的室温封接,利用表面改性技术与毛细作用实现了芯片的无泵进样;其次,研究了不同加工工艺、工艺参数对微流道形貌的影响;最后,依据声操控微颗粒需求,综合仿真分析、阻抗测试及多普勒激光测振,选定了声操控型微流控芯片的工作频率,实现了微纳物体运动控制。该微流控芯片具有成本低、加工效率高及易于调整微流道结构的优点,在微纳操控、微纳制造和生化检测方面拥有广阔的应用前景。