2D编织CVI SiC_f/SiC复合材料热力学性能多尺度分析

根据2D编织CVI SiCf/SiC复合材料微观单向结构RVE模型、细观含孔隙的编织结构RVE模型和微观组份材料性能,采用热固耦合双尺度渐进均匀化分析方法的分析程序,依次预测了复合材料微观、细观的热力学性能。分析得到了完整的SiCf/SiC复合材料宏观热力学性能,宏观弹性模量预测值与实验测量值相对误差7%以内,导热系数和热膨胀系数预测值基本落在试验结果统计范围内,为2D编织CVI SiCf/SiC复合材料构件热固耦合分析提供了基本材料参数。     

颗粒弥散强化金属陶瓷材料传热特性研究

为解决现代工业制造中,颗粒弥散强化金属陶瓷复合材料有效导热系数测量困难、传统模型理论模型有缺陷,测不准等问题,将平均积分法和热阻串并联法应用到新模型之中。开展了界面热阻、颗粒性状和孔隙对复合材料有效导热系数影响的分析,建立了复合材料等效导热系数的通用表达式,在模型预测复合材料导热系数上提出了新的方法。然后对界面热阻、孔隙、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响进行了评价。研究结果表明,在颗粒弥散强化陶瓷复合材料中,复合材料的有效导热系数随着填充颗粒的体积分数增大而增大,随着气孔率的增加而减小,随着填充颗粒的形状因子增大而增大;计算值与实验数据相吻合,误差小、模型适用范围广,证明了公式的正确性。     

纤维增强复合材料物理测试技术研究

随着复合材料应用逐渐广泛，对复合材料性能的要求越来越高，而影响复合材料性能的因素很多，如材料中的孔隙率、孔隙分布和孔径大小都会影响材料的力学性能和使用性能。微观组份的均匀性、界面结合状态等对复合材料的强度、耐蚀性都有很大影响。本成果应用光学显微镜、图象分析仪、扫描电镜，透射电镜、X光电子能谱仪等现代物理测试仪器，对树脂基玻纤增强及玻／碳混杂纤维增强复合材料的微观组份相形态、孔隙、界面等作了全面的分析研究。提出了较系统的适合于复合材料的微观测试方法。从失效分析着手，重点对纤维增强复合材料失效影响较…     

复合材料支架的仿生界面设计与有限元优化方法

研究光固化成形复合材料支架的材料界面分层问题。以关节软骨下骨板为仿生对象,提出骨软骨复合材料支架的界面结构仿生设计与优化方法。在构建关节软骨下骨板表面孔隙结构模型(面孔隙率为6.7±0.71%,孔隙分布夹角为40°~50°或80°~90°)的基础上,建立PEGDA/β-TCP软骨复合支架的仿生界面结构模型和有限元分析模型。结合多目标优化方法确定影响骨体孔隙成形性及其与软骨层分层的关键参数为孔隙直径、结构单元(三边形、四边形、六边形)、孔隙间距(边长)、面孔隙率;确定具有四边形结构单元,面孔隙率为5%~15%,孔隙尺寸为不小于400μm的界面结构具有良好的骨体孔隙结构成形性和较好的界面材料结合能力。该方法为复合材料支架仿生结构设计与制造一体化的研究提供新的评估与预测手段。     

减摩碳化硅陶瓷基复合材料研究与制备

从提高材料摩擦和磨损性能的角度,综述了几种减摩碳化硅陶瓷基复合材料研究与制备技术,通过对石墨复合碳化硅、孔隙复合碳化硅、第二相粒子复合碳化硅陶瓷以及复合碳化硅涂层结构陶瓷的研究与制备技术的对比论述,总结了不同减摩碳化硅陶瓷基复合材料的磨损性能及其磨损机制,提出了减摩碳化硅陶瓷基复合材料研究今后的发展方向。     

粉末冶金Al-Fe复合材料机械及磨损性能研究

采用“冷压烧结 热挤压”的粉末冶金法制备出Al-10?、Al-20?复合材料,研究了Al-10?、Al-20?复合材料的孔隙率、抗拉强度、伸长率、硬度和耐磨行为。结果表明:随着Fe含量增加,Al-Fe复合材料的孔隙率增高,抗拉强度先升后降,伸长率下降,硬度和耐磨性增高,对偶件的减摩性能下降;Al-10?和Al-20?的耐磨性能分别为QSn6.5-0.4的13.2和23.0倍;Al-Fe复合材料磨损表面呈Al基体 Fe颗粒 孔隙的耐磨组织。     

复合材料孔隙形貌特征对超声波散射衰减影响的分析

采用有限差分正演模拟方法,针对基于统计学原理建立的复合材料二维随机孔隙模型,在保持孔隙率不变的前提下,计算了孔隙形状、取向及数量等因素单一变化及孔隙形貌特征多因素随机变化下的超声波衰减系数,并以0.03%~4.62%孔隙率的碳纤维复合材料为例,比较了超声波衰减系数的理论计算结果和实验测试结果。研究表明,孔隙形状(宽长比)、取向和数量均对超声波衰减系数有影响,且孔隙形貌的随机性会引起超声波衰减系数的波动。     

基于网络交织复合材料预测泡沫铝/环氧树脂复合

为使泡沫铝孔隙中填充其它材料形成的新型复合材料的有效弹性模量得到定量预测,根据网络交织复合材料的细观力学胞元法,建立了泡沫铝/环氧树脂复合材料的有效弹性模量模型,并进行了预测。结果表明:该模型预测结果与试验结果基本吻合,证明了所建立模型的正确性。     

基于网络交织复合材料预测泡沫铝／环氧树脂复合材料的有效弹性模量

为使泡沫铝孔隙中填充其它材料形成的新型复合材料的有效弹性模量得到定量预测，根据网络交织复合材料的细观力学胞元法，建立了泡沫铝／环氧树脂复合材料的有效弹性模量模型，并进行了预测。结果表明：该模型预测结果与试验结果基本吻合，证明了所建立模型的正确性。     

不同铺层转角T700/E44 复合材料拉伸强度有限元分析

碳纤维复合材料的失效行为与复合材料内部的应力状态有关,不同铺层转角的单向碳纤维复合材料层合板的性能具有明显差异。文中利用HyperWorks 商用有限元软件建立了T700/E44 复合材料层合板拉伸模型,基于Chang-Chang 复合材料失效模型对不同铺层转角复合材料层合板的 X 向及 Y 向拉伸性能进行了数值模拟分析。研究结果表明,复合材料层合板以45° 铺层转角对称结构层合时,复合材料有着最佳的综合拉伸性能。这对高性能雷达中复合材料部件的铺层结构设计具有重要的指导意义。     

可重构星球探测机器人的空间对接研究

提出了以改装后的位置敏感传感器来引导机器人完成自动对接的方法，分析了具体工作原理。对可重构星球探测机器人在运动模式下完成对接的两种姿态进行了比较，分别用一般方法和改进后的规划方法计算出了对接工作空间，比较结果说明，机器人在运动模式下三角边着地有利于完成自动对接。对工作模式机器人在工作空间内的运动进行了静力学分析，分析结果表明，机器人在工作空间内可以自由运动。用VC和OpenGL搭建的平台对空间对接进行了仿真试验，试验结果验证了对接工作空间计算的正确性和完成空间自动对接的可能性。     

重卡双前桥转向摇臂机构的优化设计 

针对重卡双前桥转向摇臂机构传统单目标优化方法考虑因素的不足,提出了以二轴左轮转角误差最小、转向杆系与悬架运动的最大干涉量最小、左右转向力不均匀性最小为综合优化目标的多目标优化模型。车轮转角误差模型通过将摇臂机构拆分的方法得到,悬架与转向杆系的干涉模型通过建立转向直拉杆与悬架的空间运动模型得到,左右转向力不均匀性通过计算转向传动机构传动比得到。优化结果证明,多目标优化方法优于传统优化方法,有利于减小转向轮的磨损、改善车辆的操纵稳定性及转向轻便性。     

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。     

游梁式抽油机井皮带滑动效率的仿真研究

针对游梁式抽油机皮带传动装置负载扭矩波动大的特点,研究了游梁式抽油机皮带的纵向振动特性、皮带与带轮之间的相对滑动速度以及皮带传动的瞬时滑动效率。将皮带简化为纵向振动的弹性体,建立了皮带在交变摩擦力激励下的纵向振动力学模型与波动方程形式的数学模型;应用振型叠加法建立了皮带纵向振动的数值仿真模型;建立了皮带相对于带轮的瞬时滑动速度、瞬时滑动效率的仿真模型;仿真分析了抽油机曲柄扭矩波动幅值、皮带预紧力对皮带滑动效率的影响。仿真结果表明：抽油机曲柄扭矩波动会降低滑动效率;当抽油机曲柄扭矩存在负扭矩时,皮带滑动效率明显降低;在预紧力能保证皮带传动正常工作的情况下,再增加皮带预紧力会增大皮带的传动效率。
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集装箱喷漆机器人逆运动学分析

集装箱喷漆机器人采用开式运动链,利用Denavit-Hartenberg方法建立五自由度串联型集装箱喷漆机器人的坐标系,采用解析法对机器人进行了逆运动学分析,然后在ADAMS下进行仿真,得到末端点的位移、速度和加速度曲线,验证了机器人机械结构的合理性,为集装箱喷漆机器人的快速设计与制造提供了理论依据。
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电液集成式液压提升机电液速度伺服控制系统的分析与综合

建立了电液集成式液压提升机电液速度伺服控制系统的数学模型，在系统参数对比分析的基础上，对原数学模型进行了简化。利用动态仿真软件Simulink建立了数学模型简化前后的仿真模型。利用MATLAB仿真程序研究了系统的动态特性，并据此进行了滞后校正，以满足系统设计要求。     

Two-dimensional PSD based automatic docking of self-reconfiguration modular exploration robot system

Based on the design of a docking mechanism, this paper thoroughly investigates the space automatic docking of self-reconfiguration modular exploration robot system （RMERS）. The method that leads robot to achieve space docking by using two-dimensional PSD is put forward innovatively for the median size robot system. At the same time, in order to enlarge the detecting extension and the precision of PSD and reduce its dependence on lighting signal, the PSD was remade by increasing the optical device over its light-sensitive surface. The emission board and LED light scheduling were designed according to docking arithmetic, and the operating principle of docking process was analyzed based on these. The simulation experiments were carried out and their results are presented.     

基于DIC技术和硬度试验的焊缝材料参数识别新方法

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提出了一种基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术和硬度试验的焊缝材料参数识别方法。首先根据金相试验和硬度试验将拼焊板分为焊缝区、热影响区和母材区,并采用DIC技术和硬度试验分别获取拼焊板各区域的主次应变值和硬度值。然后根据塑性力学理论推导出应变硬化指数n与主次应变值的计算公式以及强度系数K与硬度值的计算公式。通过推导出的理论计算公式,分别求出焊缝区和两个热影响区的材料参数。实例验证表明,该方法比传统方法具有更高的精度。

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智能振动压实系统的整体动力学耦合分析

针对振动模式可调的新型智能化压路机的机构特点和工作特性,建立整体耦合动力学模型,给出压实过程中压实机构与物料连耦、打滑和跳振情况下的数学模型.以YZC12型智能化压路机为例,分析了系统在不同振动模式下,垂直方向和水平方向相互耦合的激振动力响应特性,与水平振荡单一模式振动模型进行了比较分析,并通过高速路沥青的现场施工压实试验予以验证.结果表明,综合考虑系统耦合振动特性的整体耦合动力学模型比现有的单一模式振动模型更适合于智能机构压实系统.     

滑阀式真空泵振动平衡仿真实验研究

根据现有的振动平衡条件,研究了在滑阀泵的内部结构上进行改进和配置一定的配重块的方法,实现了滑阀泵的惯性力振动平衡,并通过动态仿真探讨了改进前后滑阀真空泵的振动状态。研究结果有助于指导滑阀泵的设计,改善惯性力引起的振动。