具有层状纤维缠绕的仿甲虫鞘翅轻质结构的设计及其力学性能分析

在对鞘翅断面微结构观测的基础上,分析了鞘翅的微观结构特征。设计了具有层状碳纤维缠绕的仿生轻质结构,并利用有限元法对其进行了力学性能分析。同时制备出了仿鞘翅结构复合材料模型,并进行了准静态压缩实验。将实验结果与有限元分析结果进行比较,证明了有限元分析结果的有效性。在此基础上,进一步比较了两种不同纤维缠绕方式的仿生轻质结构的力学性能,证明了两层交错纤维缠绕的仿生结构设计是合理的。     

纤维缠绕固体火箭发动机壳体的力学数值仿真

针对某种纤维缠绕复合材料固体火箭发动机壳体,依据原壳体在ABAQUS中建立了有限元模型,建模过程中将纤维缠绕层视为层合板来处理,简化了模型,并对发射瞬态进行有限元数值计算,分别求出了环向层6层的应力和缠绕层6层的应力,以便于强度分析,并对于铺层方案进行求解,得出数据结论,数据结果与实际情况符合,研究结果为纤维缠绕固体火箭发动机优化分析提供了理论依据。     

层状浅壳结构热分析中的高精度等参三维退化壳单元分析

层状浅壳结构在航空航天工程领域中有广泛的使用,应用有限元进行该类结构热环境作用的数值分析时,由于热物性参数的变梯度及各向异性,需要在材料坐标系、总体坐标和参数正则坐标系之间进行转换。虑及热冲击情况,文中使用二次温度插值函数根据具体边界条件,给出具体计算列式;详细推导层状浅壳面内各向异性热传导系数由材料坐标系到参数正则坐标系的变换关系,建立各向异性层状壳结构的有限元热分析列式,提出一种中面8节点高精度等参三维退化壳单元,突破层壳材料热分析时的传统方法,并使壳结构的热特性数值分析变量减少一倍。在此工作基础上,编制相应程序,并把计算结果和ANSYS计算结果进行比较,吻合较好,不但证实文中方法的正确性,而且计算存储量和计算时间也减少一倍。     

气瓶内衬屈服强度对环缠绕复合气瓶疲劳性能影响的研究

为考察气瓶内衬材料的屈服强度对环缠绕复合材料气瓶(CNG-Ⅱ)性能影响,利用有限元数值模拟的方法,在气瓶的结构参数、纤维缠绕层参数、内衬材料的抗拉强度、自紧压力一定的情况下,研究内衬屈服强度变化对气瓶疲劳寿命的影响。有限元分析结果表明,随着内衬材料屈服强度的增加,CNG-Ⅱ复合气瓶的自紧效果变差,工作压力下所受环向平均应力增大,疲劳寿命降低。同时,对三种不同规格尺寸的环缠绕气瓶在不同屈服强度下的疲劳试验数据进行分析,进一步验证了复合气瓶的寿命随着内衬屈服强度的增加而减小。因此,在CNG-Ⅱ复合气瓶的生产过程中,有必要在一定程度上降低内衬的屈服强度,以改善复合气瓶的性能。     

缠绕张力对环缠绕复合材料气瓶应力的影响

提出了一种等效降温法,将缠绕张力产生的预应力等效模拟为复合材料层降温产生的预应力,通过理论推导得到了缠绕预应力与复合材料层降温量之间的计算公式,基于等效降温法并利用通用有限元软件研究了缠绕张力对环缠绕复合材料气瓶应力的影响。结果表明：随着缠绕预应力的增大,环缠绕复合材料气瓶内胆工作应力减小、复合材料层工作应力增大;缠绕张力预应力较大时会抵消自紧工艺效果,气瓶工作应力和纤维应力比主要受缠绕张力影响,在进行有限元应力分析和纤维应力比计算时应考虑缠绕张力作用。     

几种参数对复合材料圆柱壳体振动特性的影响

以纤维增强复合材料层合壳体结构为研究对象,采用有限元分析软件,对纤维增强复合材料壳体进行了研究,分析边界条件、纤维铺层角度、铺层数目和壳体几何参数对壳体结构振动特性的影响.通过分析发现,不同的边界条件、纤维铺层角度和铺层数目对壳体的振动特性影响很大;在自由-自由边界条件下,长径比和径厚比的变化对壳体频率影响较小;随着边界条件的变化,长径比和径厚比的变化对壳体频率的影响逐渐增大.     

多向纤维缠绕小样机的研制

首先对多向纤维缠绕制品的特性进行了分析。然后以实现多向纤维缠绕为基础,从总体结构、芯模零部件设计、传动系统设计以及控制系统设计等几个方面介绍了多向纤维缠绕小样机的研制。这些将为开发功能更完备的大型多向纤维缠绕机械提供很好的实践基础。     

超薄单层复合材料缠绕压力容器承载性能研究

针对压力容器承载性能,基于经典层合板刚度等效理论,提出了一种可以考虑复合材料缠绕层单层厚度的压力容器承载性能分析方法;与实际铺层有限元模型进行对比,验证了分析方法的有效性;对不同单层厚度的复合材料进行了单向拉伸试验,获得材料强度与单层厚度的关系;分析了超薄单层复合材料缠绕压力容器的应力分布、失效系数分布及失效压力。结果表明,超薄单层复合材料缠绕压力容器的应力和损伤分布更为均匀,失效内压较常规单层厚度复合材料可提高54.5%。该研究成果可为超薄单层复合材料缠绕压力容器的结构设计提供可靠的理论参考。     

复合材料缠绕压力容器冲击损伤分析

基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang -Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况.结合动力松弛法分析冲击能量对不同工作压力下复合材料缠绕压力容器抗冲击性能的影响,并对压力容器不同部位的抗冲击敏感性进行了相应研究,预测出压力容器的缠绕层损伤特征和最不利的冲击位置.     

CFRP缠绕薄壁铝圆管的轴向压溃吸能特性分析

采用仿真与试验结合的方法,探讨缠绕方式为[±45°/90°]碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝混合薄壁圆管在准静态轴向压缩载荷下的压溃失效形式与吸能特性。通过准静态轴向压缩试验得到混合圆管的压溃变形历程、压溃模式以及初始压溃载荷、平均压溃载荷等吸能特性参数。依据试验样件建立混合管有限元模型,利用Abaqus/Explicit获得了与试验吻合度较好的模拟结果,重现了混合管在准静态载荷下的压溃失效行为。基于仿真结果发现与铝管相比,混合管的初始压溃载荷、平均压溃载荷、比吸能及载荷效率分别提升了97.6%、93.3%、57.8%和5.9%。并选取压溃载荷阶段性峰、谷点对混合管形态及各层纤维损伤失效形式进行了分析。结果表明:在混合管结构完整时,轴向载荷主要由纤维承载,在压溃破坏阶段,纤维损伤失效模式随纤维缠绕角度、铝管压溃形态以及CFRP/Al粘接界面状态等产生变化。随后对比了三种不同结构形式CFRP/Al混合圆管的吸能特性,发现外层缠绕[90°/±45°]CFRP/Al混合圆管吸能性最好。     

功能-运动行为-结构的概念设计模型及运动行为的多层表示

在机械运动系统概念设计中,引入运动行为层,给出了功能－功能行为－结构的设计模型。运动行为知识的多层表示使概念设计在多层次上产生新解,并使功能－运动行为－结构的推进过程实用化,最后给出了简单和复杂运动行为知识多层表示的示例。     

基于多Agent公路施工管理系统的研究

沥青混凝土路面施工是一项复杂的管理工程.在目前的施工过程中,主要依靠经验进行施工管理,施工信息交换量少且不及时,使得生产成本高、浪费大.为了提高生产效率,降低生产成本,在公路施工过程中提出了一种混杂分层式管理系统结构,采用多Agent技术,构建一个三层次多Agent协作网络,通过Agent间的交互协作,完成施工中的管理任务,并在多Agent环境--MAGE上开发实现该管理系统的原形系统.通过仿真,证明了该管理结构的优越性.     

专用多尺寸测量仪的设计

分析了D型承载鞍的结构特征,介绍了空间多尺寸测量装置运动坐标简化的实用测量方法。简述了系统的组成、设计特点。     

基于MFT的敏捷虚拟企业组织的分形层次控制结构研究

本文在分析敏捷虚拟企业组织结构的基础上 ,提出了一种基于多功能项目组 MFT的敏捷虚拟企业组织分形层次控制结构模型 ,并对该模型的机理与功能进行了较为详尽的阐述。     

利用小波变换进行目标识别的方法研究

小波变换具有多分辨率的特点,并且这个特点呈Mallat塔形分解形式,这种分解方式和人们由粗到细,逐渐辨识图像的思维方式极其吻合.此外,小波变换还具有易于消除噪声、运算方便、能够体现图像特征点信息等优点,本文主要阐述一种基于小波变换这些众多优点上的目标图像识别方法.     

基于证据理论的零件图像识别

从零件图像的小波分解系数和图像相对边缘像素系数作为零件特征的方法出发，提出了基本概率分配构造和多源零件图像特征识别的方法。首先，对多源零件图像分别进行小波分解和多尺度边缘检测，获取零件图像的小波分解系数和相对边缘像素系数。然后，将它们作为神经网络的输入，获取多源零件图像识别的基本概率分配。最后，依据证据理论的合成规则得到零件的识别结果。实验结果表明，所提出的方法是有效的。     

实现多智能体系统的关键技术与应用

对害病网智能体系统的关键技术进行了深入研究,从开发人员的角度,讨论了开发运行环境的选择、开发方法的选择、多进程与多线程方式的实现、通讯可靠性和分层结构等实现智能体系统的关键技术,在比较了多种多智能体开发平台的基础上,扩充了JAFMAS作为应用系统的底层,采用Java语言实现了将CAPP与调度集成多智能体原型系统作为应用层,来说明以上方法。     

Nanoparticle shape and configuration analysis by transmission electron tomography

Tomographic reconstruction by transmission electron microscopy is used to reveal three‐dimensional nanoparticle shapes and the stacking configurations of nanoparticle ensembles. Reconstructions are generated from bright‐field image tilt series, with a sample tilt range up to ± 70°, using single or dual tilt axes. We demonstrate the feasibility of this technique for the analysis of nanomaterials, using appropriate acquisition conditions. Tomography reveals both cubic and hexagonal close‐packing configurations in multi‐layered arrays of size‐selected In nanospheres. By tomography and phase‐contrast lattice imaging, we relate the three‐dimensional shape of PbSe octahedral nanoparticles to the underlying crystal structure. We also confirm simple‐cubic packing in multi‐layers of PbSe nanocubes and see evidence that the particle shapes have cubic symmetry. The shapes of TiO₂ nanorod bundles are shown by tomographic reconstruction to resemble flattened ellipsoids.     

穿刺针尖光纤力传感信号的小波变换分析

经皮软组织穿刺过程中,穿刺针尖会历经不同材料特性的器官组织,受到复杂变化的作用力。为了测量针尖处的作用力并鉴定穿刺路径上不同层次的软组织,研制了一种光纤力传感器,并进行了力信号分析。首先,基于法-珀干涉介绍了光纤力传感器的测量原理、光链路设计、及其与针的集成和标定方法。在穿刺力信号分析的基础上,提出利用Mallat算法对力信号进行小波变换,提取信号的特征模式,界定软组织的各层边界。最后,在猪的肝脏和肋条组织样本上进行了针穿刺实验验证。结果显示:光纤力传感器的可测力为0至3.20N,测量精度可达0.01N。得到的穿刺试验结果表明Mallat算法能够有效地区分软组织的类型。研制的光纤传感器满足穿刺力的测量范围、精度和可靠性等要求,所提出的小波变换算法可用于软组织边界的界定,有望用于机器人穿刺控制。     

数字彩色多层光盘系统光学头设计

在分析数字彩色多层光盘系统结构特点及光学头设计要求的基础上，介绍了以宽光谱高衍射效率全息光栅及复消色差物镜为关键元件的合光分光光学头系统的设计，同时对半导体激光准直整形系统也作了相应的介绍。