介电弹性体驱动单元的动态特性分析

针对不同电压载荷情况下介电弹性体驱动单元的动态特性,考虑材料非线性、介电常数变化和惯性效应等因素的影响,从热力学能量转化的角度得到了基于Ogden应变能函数的介电弹性体驱动单元的二阶常微分运动方程,并分析了系统的动态响应及模型几何尺寸的影响。结果表明:介电弹性体驱动单元动态响应的振幅由电场强度决定。在恒定场强下,随着电场强度幅值的增大,驱动单元的振幅将随之增大、振动频率将随之减小;在简谐场强下,随着电场强度频率的增大,驱动单元将发生共振,且共振频率将随电场强度的增大而减小。     

不同环境气压下激光沉积制备锗纳米薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在不同环境压强下于室温Si衬底上沉积制备出了Ge纳米薄膜.用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了环境压强对薄膜的微观结构、形貌以及膜厚的影响规律.结果表明:所制备的纳米薄膜中Ge均为晶态;随着环境压强的增大,薄膜表面由常规的量子点镶嵌结构演变为类网状结构;膜厚随着环境压强的增大而减小.     

介电弹性体力学松弛的试验与理论研究

针对介电弹性体的粘弹性应力松弛现象,通过单轴拉伸的应力松弛试验研究了材料应力在不同预拉伸率下的时变特征,建立了材料基于Prony级数的准线性粘弹性模型。研究结果表明:通过理论计算和实验结果的对比验证了模型的准确性,预拉伸率是影响介电弹性体薄膜应力松弛曲线的重要因素,基于二阶Prony级数的准线性粘弹性模型能够有效模拟介电弹性体薄膜预拉伸率在[2,6]区间内的非线性力学松弛特性,而且与实验值拟合度较高;在预拉伸率为4,400s条件下,介电弹性体薄膜的应力达到0.126MPa。     

高电致形变介电弹性体的研究进展

为发展介电弹性体的高电致形变性能,不少科研工作者采取了许多改进方法,但是效果仍然不理想。详细阐述了目前为发展高电致形变介电弹性体存在的问题,并通过具体试验研究指出介电弹性体今后发展的方向。     

氟化非晶碳薄膜的低频介电性质分析

研究了电子回旋共振等离子体技术沉积的氟化非晶碳(α-C：F)薄膜的低频(10^2～10^6Hz)介电性质。发现α-C：F薄膜的低频介电色散随源气体CHF3／C6H6的比例、微波入射功率而改变。结合薄膜键结构的红外分析,发现薄膜中C=C相对含量的增大是导致低频介电色散增强的原因,而C—F相对含量的增大则使低频介电色散减弱。     

可将机械能转变成电能的介电弹性体研究进展

弹性体材料具有轻质,易加工,价格低廉的优点,广泛用于生产生活各个领域.本文简要介绍了介电弹性体材料发电的基本原理,相比传统利用电磁感应原理的发电机的优势.重点介绍了几种目前研究比较广泛的介电弹性体材料:丙烯酸酯类、硅橡胶、聚氨酯和天然橡胶等,并分析了介电弹性体材料的介电常数、击穿电压和断裂伸长率等因素对发电量和发电效率的影响,及它们作为介电弹性体发电材料的优势和不足.此外,提出了作为介电弹性体发电机所需材料在未来应该重点开展的工作方向.     

TiO2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的电场依赖性

研究电场对TiO_2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的影响。采用水解法制备无定形TiO_2颗粒,以其为分散相,硅橡胶为基体制备复合型介电弹性体。电致变形测试表明,在20 kV/mm的电场强度条件下,该介电弹性体的电致变形量达46.9%。动态粘弹性测试结果表明,该介电弹性体在5 kV/mm下其储能模量较零场下增大18.1%。说明在电场作用下,TiO_2/硅橡胶复合型介电弹性体的动态粘弹性变化不可忽略,在建立力电模型及器件设计时需予以考虑。     

石墨烯薄膜压力敏感特性的模型仿真研究

针对石墨烯薄膜在高性能微压力传感器设计中的力学行为分析,基于石墨烯薄膜中心挠度的应力-应变关系,构建石墨烯薄膜的压力敏感特性基本模型,并结合ANSYS静力学非线性分析单元,针对所述不同模型对均布压强下不同厚度的石墨烯薄膜的挠度形变特性进行了数值解析与有限元仿真。结果表明,随着均布压强增大,预应力对挠度的影响变小,且基于Beams方程模型的解析解与ANSYS仿真解更吻合,其相对误差约为1%,并可较好地解释不同厚度下石墨烯薄膜的压力敏感特性,为基于石墨烯薄膜的微压力传感器探头设计提供理论模型基础。     

陶瓷型铁电复合物厚片介电系数的电场依赖性

建立起高压介电测试装置和相应的数据处理方法。研究了PZT/P (VDF-T rFE) 和PT/P (VDF- rFE) 0-3型铁电复合物厚片介电系数的电场依赖性。对于陶瓷体积分数U> 0.3 的复合物, 介电系数随测试场强的升高明显增大。在U< 0.1 时, 可用M axw ell-Garnet t 方程拟合试验结果。B ruggeman 方程适合于低电场(< 1MV/m ) 下复合物介电系数的预测。通过L z 的变化, 用Yamada 模型可拟合复合物介电系数随电场变化的关系, 说明L z 是由复合物的组分维数、粒子形状以及粒子间静电相互作用所决定的参数。      

单轴预拉伸下电致应变智能材料介电弹性体驱动器机电稳定性分析

介电弹性体驱动器机电稳定性特性是研究衡量介电弹性体性能的重要指标之一。为了解单轴预拉伸下介电弹性体驱动器机电稳定性特性,借助有限元数值模拟手段,从理论建模和仿真计算两方面入手,针对单轴预拉伸条件下介电弹性体驱动器,建立基于Neo-Hookean应变能函数的电致应变模型,根据稳定状态下系统自由能函数对应的海森矩阵正定的特性,建立了介电弹性体驱动器在单轴预拉伸条件下的机电稳定性条件,并采用有限元方法计算了单轴预拉伸条件下驱动器的机电响应。通过分析不同预拉伸水平下极限电致应变、电场强度、电位移等参数关系,获取该介电弹性体驱动器稳态工作区间,推导得到的稳定性条件和有限元建模及仿真分析方法可以为驱动器的设计提供参考。     

A review of oscillating water columns

This paper considers the history of oscillating water column (OWC) systems from whistling buoys to grid-connected power generation systems. The power conversion from the wave resource through to electricity via pneumatic and shaft power is discussed in general terms and with specific reference to Voith Hydro Wavegen's land installed marine energy transformer (LIMPET) plant on the Scottish island of Islay and OWC breakwater systems. A report on the progress of other OWC systems and power take-off units under commercial development is given, and the particular challenges faced by OWC developers reviewed.     

输气管道泄漏音波产生机理研究

为研究输气管道音波法泄漏检测技术的基本原理和应用方法,对输气管道中泄漏音波的产生机理进行了研究。首先从理论上确定输气管道气动噪声的产生机理;其次将仿真模拟得到四极子声源和偶极子声源产生的泄漏音波进行分析并总结规律;再次将音波传感器测得泄漏音波与仿真模拟得到的泄漏音波进行对比验证;然后对比分析多工况条件下仿真模拟和实验方法得到的泄漏音波;最后通过分析仿真模拟中泄漏音波产生机理和实验中所用的音波传感器的工作机理总结输气管道音波法泄漏检测技术的基本原理。研究结果表明：输气管道泄漏音波产生的根本原因是气体泄漏时产生的湍流脉动导致的四极子声源和偶极子声源;实验中音波传感器测得的压力波动主要成分为声源产生的音波波动;仿真模拟和实验的方法可以研究输气管道泄漏音波的产生机理。     

前端调速型风电机组动力学建模与运行特性研究

基于先进的机械调速与伺服控制技术,提出了一种带有发电机前端无极调速器的混合传动风电机组方案,以实现变速恒频。利用集中质量与拉格朗日方法,建立该机组传动系统动力学模型。并利用动力学方程建立1.5 MW前端调速型风电机组的Simulink仿真,实现对机组调速精度、功率消耗、电流谐波与低电压穿越能力等运行特性的深入研究。结果表明:在不同的风速条件下,所提机组不仅可以在调速功率消耗较小的情况下输出恒频电能(占比小于输出功率的15.25%),还可以有效抑制电流谐波污染,改善机组低电压穿越能力。理论分析与仿真研究验证了该机组的实用性和优越性。     

聚脲弹性体夹芯防爆罐抗爆性能研究

应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对三种防爆罐在1.2kgTNT爆炸载荷作用下的动态响应过程进行数值模拟。研究了无夹层、聚脲弹性体夹层和橡胶夹层防爆罐的抗爆性能。分析了不同夹层对防爆罐整体变形的影响,并分析了聚脲弹性体和橡胶夹层的吸能特性。通过聚脲弹性体夹层防爆罐在爆炸载荷作用下的变形试验研究,验证了数值计算结论的可靠性。结果表明,在相同爆炸载荷作用下,无论是在变形还是在能量吸收方面,聚脲弹性体夹层防爆罐都要优于无夹层防爆罐和橡胶夹层防爆罐;冲击波在聚脲弹性体传播过程中衰减幅度最大。     

非线性电活性绝缘弹胶物DE的应变能模型材料常数

应用Mooney-Rivlin、Yeoh和Ogden应变能模型研究DE材料驱动建模。首先根据单轴拉伸实验数据,分析文献中的材料常数和本文DE材料的适合程度,发现文献中的材料常数均不适合本试验中的绝缘弹胶物(DE)材料变形特性;进一步根据试验数据及理论模型回归分析求出适合本试验变形范围内的DE材料的材料常数。结果表明,Mooney-Rivlin模型不能很好地反映非线性特征,Yeoh和4参数及6参数的Ogden模型均能反映DE材料的非线性特征。     

烟火式气体发生器燃烧过程的数值模拟和试验研究?

建立了理论模型模拟烟火式气体发生器的燃烧过程,基于质量守恒、能量守恒、气体状态方程、气体发生剂的几何燃烧规律以及小孔气体流量规律,还考虑了与过滤网以及壳体的散热损失,获得了数值模拟的内压曲线和压力罐曲线,并与试验结果进行对比分析,证实了模拟结果的准确性。结果表明:燃速压力指数越大,发生器达到最大内压的时间越短,最大压力越高;气体发生剂厚度越小,发生器压力上升越快,最大压力越高,达到最大压力的时间越短;装药量越大,发生器压力上升得越快,最大压力越高,达到最大压力的时间越短;排气孔直径越大,最大压力越小,达到最大压力的时间越长。为烟火式气体发生器的设计提供了理论依据。     

Parametric resonance in an oscillating water column

A common type of device for wave-energy extraction is an oscillating water column (OWC) with a compression chamber. Peak performance of most OWC systems occurs at resonance with the driving waves. At resonance, oscillations increase linearly in time until damping inhibits further growth. Parametric resonance is introduced as a means of exciting the oscillations of the water column. In parametric resonance, oscillations increase exponentially in time. The use of this kind of resonance may increase the performance of OWC systems. This type of resonance occurs when one of the parameters in an oscillator varies periodically. Asymptotic methods are used to study the nonlinear dynamics of an OWC with parametric resonance. These results are compared with those of a numerical model of a real experimental laboratory setup.     

Cooling effect at wave expansion of gas stream

This paper presents the data from an investigation of gas flow expansion with wave energy generation and removal of some portion of the energy generated. The cooling effect is observed at temperatures above that of the inversion. A wave cryogenerator based on the Hartmann air-jet wave generator is used for gas expansion (air, nitrogen, helium). Gas expansion energy is converted into wave energy by means of this wave cryogenerator. The removal of some portion of the wave energy from the system allows a decrease in the irreversibility losses.