液态金属超弹纤维应变传感器的制备及其性能研究

以聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)和液态金属为原料,用"预制件-热拉伸"基础方法,制备了一种液态金属超弹纤维应变传感器,并对其性能进行探索和表征.实验结果表明,该纤维传感器拥有超4 MPa的断裂应力和700％左右的断裂应变,在0％～250％应变范围内表现出极好的刺激响应灵敏度和信号输出稳定性,适用于制备柔性电子...     

纸浆悬浮液平均流速微机在线测量系统

用一般流速测量方法无法解决纸浆悬浮液(P.S.)这种三相共存的复杂分散体系的流速测量问题。悬臂式弹性元件传感器能成功测量P.S.的平均流速。用PZ—80微机与这种传感器组成的在线测量系统,能克服流速与弹性元件应变的模型的不适用性,软件设计方便,可改变测量时间以适应不同测量场合需要,测量误差小,能直接显示和打印平均流速测量结果,实践证明该系统是测量P.S.平均流速的可行手段。     

纸浆应变流速仪的研制

纸浆应变流速仪(简称流速仪)是根据流体力学原理和应变电测技术去测量流体流速的。理论和实践都证明,流体流速(V)的变化可以通过传感器的弹性元件转换为应变(ε)变化,它们之间的关系用方程式V=dε~(0.5)表达。设计合理的悬臂式传感器,结构简单,反应灵敏,不挂浆,适于测量浓度低于1.0％纸浆流速的瞬时值和时均值,测量信号能自动记录,便于数据处理。应变流速仪是研究纸料流场速度分布的可靠手段。     

基于聚氨酯弹性体位移传感器的有限元分析及实验

为揭示聚氨酯弹性体位移传感器固定端应变与运动端位移、扭转之间的关系,课题组基于橡胶类材料单轴拉伸实验得到的应力应变关系,通过数据拟合后确定最适合聚氨酯弹性体材料的Ogden本构模型及参数.用ABAQUS软件建立了聚氨酯弹性体位移传感器的非线性有限元模型,分析运动端位移和扭转情况下传感器的应力、应变和位移变化规律.研究表...     

涂覆层对地质用光纤光栅应力特性影响研究

光纤布拉格光栅(FBG)刻制后,表面会进行二次涂覆来抵抗外界干扰。但是涂覆层会对其应变传感造成干扰,使传感结果失真。为了研究应力传感变化规律,建立对比试验,研究有无涂覆层的FBG中心波长随应力变化的规律。可以得到无涂覆层的FBG相对于有涂覆层的FBG的应变灵敏度发生了变化,应变灵敏度降低,FBG应用到传感器之前需要对应变灵敏度进行重新检测或是补偿。     

宣纸的力学行为研究

以宣纸为研究对象,对它在拉伸过程中产生的应力-应变特性进行详细研究。结果表明：断裂应力随着拉伸速度的增加而增加,但拉伸速度对断裂应变没有明显的趋向性影响;不同品种的宣纸应力-应变曲线不同,含长纤维多的特种净皮断裂应力和应变最大,棉料的断裂应力和应变最小;宣纸横向的断裂应力和应变比纵向的大,在相同的应力下,横向的应变小于纵向;宣纸的含水率影响纸的弹性和可塑性,随着水分增加,弹性逐渐降低,可塑性逐渐增加,断裂应力随着水分的增加而下降;宣纸具有粘弹性的特点,在拉伸作用下发生的形变包括弹性形变、粘弹性形变和塑性形变。     

一种机车用过分相传感器安装座结构优化

根据目前运行中过分相传感器安装座焊缝出现裂缝的情况,采用有限元分析软件对其进行一系列主要性能的分析计算以优化过分相传感器安装座结构。结果表明,改进后的过分相传感器安装座从理论上所受最大应力降低26.76%、冲击应力降低22.06%、最大冲击应变能降低55.46%,是一个比较合理的设计输出。     

嵌入碳纳米线的三维编织复合材料损伤监测

为实现对三维编织复合材料制件损伤情况进行实时监测,提出了通过三维五向四步法在三维编织复合材料中嵌入碳纳米线传感器的方法,由于碳纳米线传感与碳纤维具有相似性,因此碳纳米线嵌入三维编织复合材料制件的对其承载性能几乎没有影响。通过三点弯曲实验分析了碳纳米线在三维编织复合材料制件遭受外界应力时其电阻变化率与应力应变的相关性。实验结果说明显示其相关性为指数拟合关系,因此,三维编织复合材料的损伤状况可通过嵌入其中的碳纳米线传感器的电阻变化率与制件所承载的应力应变函数映射关系来进行实时监测。     

镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱电容传感器的构筑

为获得线形螺旋结构且具有良好传感性能的大应变柔性应变-电容传感器，采用水浴静电纺丝法以镀银聚酰胺6为芯纱，制备了镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱，并将其缠绕在橡筋上制备应变-电容式柔性传感器。对纳米纤维包芯纱的结构与力学性能进行表征与测试，分析了应变-电容传感器的传感性能，并探索了其在人体运动监测中的应用。结果表明：聚酰胺6纳米纤维在镀银聚酰胺6表面形成结构完整的包覆层，直径分布主要在80～100 nm范围内，平均直径为95.53 nm;相较于芯纱，纳米纤维包芯纱的力学性能基本保持不变；制备的柔性传感器表现出良好的应变-电容传感性能，在6.67%的应变下敏感因子可达3.93,并具有良好的重复性，该传感器可用于人体运动的实时监测。     

碳纳米线的拉伸应变传感特性

为开发用于三维编织复合材料原位结构健康监测的碳纳米线传感器,建立了碳纳米线应变传感实验系统,通过纵向拉伸实验,分析了碳纳米线的机械性能（应力和应变）和电性能（初始电阻和应变灵敏系数）之间的关系,并对性能参数进行了Weibull 统计分析,系统研究了碳纳米线的应变传感特性。结果表明：纵向拉伸负载期间,碳纳米线相对电阻变化与应变呈现良好的线性关系;碳纳米线具有与传统应变监测相当的应变灵敏系数,适合用于检测破坏极限应变远小于碳纳米线应变（碳纳米线的破坏应变均值10％,最小值为2.5％）的复合材料的损伤,是复合材料结构健康监测传感器的良好候选材料。     

纺织材料基可穿戴柔性应力/应变传感器的发展及应用

从柔性纤维、纱线、织物作为传感部件的角度,系统探讨了基于纺织材料的应力/应变传感器的设计方法、性能及应用。从拉伸性能、疲劳寿命和变形过程中电阻的相对变化等方面对其进行了评价,比较了传感器的灵敏系数、应变范围及稳定性等的优缺点。介绍了纺织材料基柔性传感器在人体运动、生命健康监测等领域的研究现状和发展趋势。认为未来开发具有高应变范围、灵敏性及稳定性的纺织力学传感器将是一个重要发展方向,并提出可以通过结构优化、使用新材料等方法来实现的建议。     

油菜籽及其脱皮冷榨应力应变关系的神经网络模型

进行了单面渗流下油菜籽及其脱皮冷榨的应力、应变试验,研究了不同加载速率对应力、应变关系和出油量的影响,建立了基于BP神经网络的应力、应变关系模拟模型,对油菜籽及其脱皮单面渗流一维冷态压榨下的应力、应变关系进行了模拟.结果表明,在相同压榨应力下,加载速率对其应变关系和出油量的影响均较大,应变和出油量均随加载速率的减小而增加;脱皮油菜籽的应变大于未脱皮油菜籽的应变.BP神经网络模拟油菜籽的应力、应变是一种有效的方法.     

一种新型的靶式流量变送器

靶式流量变送器是一种可以用于测量特殊介质的流量计,采用的弹性元件有两种:一种是薄弹性片,另外一种是薄金属管内壁粘贴传感器。鉴于目前靶式流量变送器采用的弹性元件存在的缺陷,开发了一种可用于高压场合的一种新型靶式流量变送器的弹性元件。     

侧限单面渗流冷榨下的菜籽应力应变关系反演

进行了单面渗流下菜籽及脱皮菜籽冷榨的应力、应变试验 ,研究了不同加载速率对应力、应变关系的影响 ,采用川北方程建立菜籽及脱皮菜籽的侧限单面排油压榨的应力、应变关系 ,运用改进模拟退火算法反求应力、应变关系参数。结果表明 :在相同压榨应力时 ,单面渗流下的应变小于双面渗流下的应变 ;加载速率对其应力、应变关系的影响均较大 ,应变随加载速率的减小而增加 ;脱皮菜籽的应变大于未脱皮菜籽的应变 ;川北方程能较好地模拟菜籽及其脱皮菜籽的侧限单面排油压榨的应力、应变关系。     

基于柔性应变传感器的人体下肢运动监测分析

针对可穿戴智能纺织品对于柔性可拉伸传感元件的需求,探讨柔性应变传感器在人体运动监测领域的可行性。以下肢跑步运动为例,选取大腿前中、大腿外侧偏上以及膝上3个位置放置柔性传感器,对跑步运动进行监测,利用传感器采集到的应变-电阻变化信息获取人体下肢运动状态。运动测试结果表明,随着人体跑步运动速度的变化,柔性传感器产生不同的拉伸变形,传感器应变-电阻变化与实际体表拉伸产生的形变趋势相同,其中放置于不同位置上的传感器产生的电阻变化差异能够较好地用于表征人体下肢运动强度、运动周期数等。完成了智能跑步运动裤的基础原型制作,并验证了可穿戴式柔性传感器用于人体下肢运动监测的可行性。     

导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究进展

为系统分析导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究现状,根据复合纱使用的导电材料种类,将导电网络分为一元、二元及多元结构,并对其应变传感性能进行总结和分析,同时研究了多元导电材料之间的协同作用机制。一元结构复合导电纱受导电材料维度结构的影响,形成差异化导电网络结构,但难以同时实现高应变范围和敏感性;二元及多元结构导电纱由不同维度导电材料构建,形成了点-线-面、点-点、线-线、面-面等不同连接方式的三维导电网络,能够在大应变范围内实现高敏感性,并提高传感器的稳定性。该研究为多元应变传感网络的构建新途径提供重要的参考依据。     

6005铝合金材料力学性能研究

采用万能材料试验机,对典型车用的6005铝合金材料进行准静态拉伸试验。输出载荷-变形量关系,获得应力-应变曲线,进而分析材料的弹性模量、极限强度、极限应变、屈服强度和延展率等力学性能。     

纽代尔纤维力学性能及理论模型的研究

文章通过对比纽代尔纤维和粘胶纤维的应力-应变及应力松弛实验,得出纽代尔纤维的力学性能优于粘胶纤维。同时,采用适当的力学模型对纽代尔纤维的力学性能进行模拟。     

侧限双面渗流压榨下的菜籽应力应变关系研究

进行了双面渗流下菜籽及其脱皮冷榨的应力、应变试验。结果表明:在相同压榨应力下,单面渗流下的应变、小于双面渗流下的应变;加载速率对其应力、应变关系的影响均较大,应变随加载速率的减小而增加;脱皮菜籽的应变大于未脱皮菜籽的应变;川北方程能较好模拟菜籽及其脱皮的侧限单面排油压榨的应力、应变关系。     

循环应力松弛下黄麻织物/聚乙烯复合材料能量耗散演化规律

为探讨麻纤维增强热塑性复合材料在复杂受力条件下的能量耗散特性,以黄麻织物为增强体,聚乙烯膜为基体,采用热压法制备了黄麻织物/聚乙烯复合材料,并对其在循环应力松弛下的力学性能进行测试,分析应力松弛时间、循环应力峰值、循环次数对应变能(总应变能、弹性应变能、塑性应变能)和应变能系数(可恢复与不可恢复应变能系数)的影响规律。结果表明:经、纬向试样的变形规律与能量演化机制一致,应变能与应变能系数不仅与应力松弛时间、循环应力峰值密切相关,同时还与循环次数密切相关;循环应力松弛下的弹性应变能变化趋势迥异于无应力松弛过程的简单循环加载。