直管形行波微流体驱动模型的模态与谐响应分析

利用有限元分析软件建立了基于超声行波驱动微流体的直管形模型，通过动力学分析，得到了模型的固有频率和振型，并研究了结构参数与频率的关系、频率与电压的关系，对了解直管形微流体驱动模型的动态性能, 进行结构优化设计有一定的借鉴意义.     

直管形超声行波微流体驱动模型的模态与谐响应分析

利用有限元分析软件建立了基于超声行波驱动微流体的直管形模型，通过动力学分析，得到了模型的固有频率和振型，并研究了结构参数与频率的关系、频率与电压的关系，对了解直管形微流体驱动模型的动态性能，进行结构优化设计有一定的借鉴意义．     

不同电压下静电驱动膜片弹性变形分析

基于静电场和弹性薄板理论,建立了周边固支边界条件下静电驱动圆膜弯曲的理论模型,同时对比两种情况得出了在不同驱动电压下的位移分析.通过计算实例获得了其结构的振动振型、谐振频率及极限加载电压,利用Ansys软件针对静电驱动结构的振动进行了模态分析,得到了其振动模态振型和固有频率.     

双向等比例加载下的混凝土动态抗压性能

为了研究混凝土试件在多轴受力、不同应力途径下的动态力学性能,采用大型静动态电液伺服试验系统,对混凝土试件进行双轴应力状态下等比例加载的动态抗压试验.双轴加载比例为1∶0、1∶05、1∶1,应变速率分别为10^-5/s、10^-4/s、10^-3/s、10^-2/s 4个量级.通过试验,研究了在不同应变速率、不同应力比情况下,混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变、应力应变曲线的性能.试验结果表明,随着应变速率的提高,各种应力比下混凝土的抗压强度、弹性模量均有提高.在相同应变速率下,与单轴动态受压相比,1∶0.5的应力比其抗压强度提高幅度大.     

基于不同厚度兆瓦级风力机叶片动态特性研究

针对基于风能成本得到兆瓦级风力机不同厚度叶片的动态特性问题,考虑离心动力刚化、风剪切耦合影响,利用ANSYS软件对三种叶片模型进行动态特性分析.比较不同厚度叶片在常运行风速U0=10m/s时的动态响应情况.研究表明,离心动力刚化对不同厚度叶片固有频率产生较大影响;在低阶情况下,随着叶片厚度增加,其同阶固有频率增加;不同厚度叶片在同阶固有频率附近处位移响应振幅不同.风力机叶片动态特性的研究为工程人员合理设计不同厚度的叶片结构提供了一定的理论依据.     

炭黑改性沥青混合料的动态响应主曲线分析

为了分析炭黑改性沥青的动态响应,在不同试验温度及加载频率下进行基质沥青混合料和炭黑改性沥青混合料的简单性能试验(SPT),分析了两种混合料动态模量和相位角的变化规律,并根据试验数据,采用Sigmoidal模型,得到了沥青混合料的动态模量移位因子及模型参数,形成了两种沥青混合料动态模量和相位角主曲线,并对其进行对比分析.结果表明,炭黑改性沥青混合料的活化能ΔE_a和移位因子lg[α(T)]在低于参照温度时小于基质沥青混合料,而在高于参照温度时大于基质沥青混合料.随着加载频率的升高,动态模量主曲线呈"S"形曲线逐渐增大,而相位角主曲线先增大后减小,但不如动态模量主曲线光滑,尤其在低频范围内数据分散.动态模量主曲线和移位因子可以较好地描述加载频率和试验温度对炭黑改性沥青混合料黏弹性响应的影响.炭黑改性沥青混合料在低于37.8℃时的动态模量更大,具有更好的抗变形能力;随着温度的升高,当温度超过37.8℃时,两种混合料的黏弹性响应差异不大,即在低频或高温条件下的炭黑改性效果不显著.     

旋转向量减速器纯扭转模型固有频率和灵敏度分析

为得到影响旋转向量减速器的固有特性和动态性能的关键因素,建立了减速器的纯扭转动力学模型,求解了系统在无阻尼条件下的固有频率和模态振型,并对半正定系统进行了坐标变换和无量纲化,得到了转换后系统的固有频率和各部件的动态响应曲线,以及在输入转速为10r/min、输出负载为30N·m工况下的系统传动误差曲线和对应频谱图。研究了固有频率相对于多种系统参数的灵敏度,得到转动惯量参数比刚度参数对系统固有频率影响更显著的结论。最后,搭建了减速器动力性能综合检测实验平台,实测了系统传动误差和对应频谱图,理论和试验的结合为旋转向量减速器研究和发展提供了一定的理论基础。     

基于ANSYS的施工升降机导轨架结构模态分析

目的 探讨影响施工升降机导轨架结构动态特性的因素,分析不同因素对结构安全性的影响.方法 采用有限元方法,建立了施工升降机导轨架等有限元模型,并对吊笼运行不同工况以及多种附着装置安装间距下的导轨架结构进行模态分析.结果 计算出吊笼运行不同工况下,导轨架结构的前6阶固有频率;附着装置不同安装间距下,结构的1阶到6阶固有频率;提取各阶固有频率振型云图;并计算吊笼运行过程中产生的激振频率.结论 吊笼以40 m/min的速度运行时,施工升降机导轨架不易产生共振;吊笼运行不同工况影响施工升降机结构的动态特性;附着装置以不同间距安装时,随着附着间距的增大,结构的刚度降低,固有频率减小;整体结构受到弯曲和扭曲,影响结构的稳定性和安全性.     

再生沥青混合料的黏弹性动态响应及疲劳性能

为了分析废旧沥青路面材料(RAP)对热拌沥青混合料的黏弹性动态响应及疲劳性能的影响,设计了不同RAP掺量(10%、20%、30%)及不同级配(AC-13和AC-16)的沥青混合料,采用沥青混合料性能试验仪(AMPT)在不同温度和加载频率下的动态模量,之后采用时间-温度等效原理,确定了不同沥青混合料的动态模量主曲线;并对不同沥青混合料进行了单轴拉伸疲劳试验,通过简化的黏弹性连续损伤模型(S-VECD),确定了不同级配、不同RAP含量的沥青混合料的损伤特征曲线(C-S),及基于能量的疲劳失效标准与疲劳加载次数之间的关系(GR-Nf).结果表明:沥青混合料的动态模量随着温度的升高、加载频率的降低而降低,温度越低、频率越高,沥青混合料越接近弹性体,反之越接近黏性体;从不同级配的沥青混合料的动态模量主曲线中可以看出,RAP含量越高,其动态模量越高,但总体来看相差不大.疲劳试验及分析表明:RAP含量较高时,其疲劳性能较低,表明其应力松弛能力较差,因此应更加关注再生沥青混合料的抗疲劳性能.     

光电跟踪转台垂直轴系动态特性

为实现光电跟踪转台的精密控制,对某型号跟踪转台垂直轴系动态特性进行了研究。首先分析了轴系固有频率与转台谐振频率之间关系,建立了垂直轴系动力学模型。然后建立了转台有限元模型,进行了模态分析,并根据实际工况,加载激励和边界条件,利用显式积分对垂直轴工作情况下整个转台响应进行求解。最后搭建了垂直轴系动态特性实验平台,进行伺服扫频实验,获得垂直轴以及随动部件的时域和频域特性。结果表明:动力学分析垂直轴系固有频率为180.4Hz,仿真结果为190Hz,伺服实验扫频结果为174Hz,最大误差在10%以内,根据分析提出了增大垂直轴系固有频率与选取控制带宽的参考方案,为轴系动态特性探索研究与优化提供了依据。     

全方位精密微小型移动机器人的运动分析

采用压电陶瓷作为微驱动元件，设计了一种尺寸为50 mm×50 mm×10 mm，基于尺蠖蠕动原理工作的新型全方位精密微小型移动机器人，以其作为负载平台，用于精密操作过程中对微小元件的搬运、操作、精密定位等.在介绍尺蠖蠕动工作原理的基础上，对机器人的运动特性进行了分析，建立了机器人全方位运动模型.对机器人进行了分辨率、定位精度以及全方位运动等的实验研究，实验结果表明，该机器人负载能力约为750 g，最大工作频率可达40 Hz，运动速度可达208 μm/s，运动分辨率可达50 nm，开环直线定位偏离率约为5％；在采用了逐次逼近法进行误差补偿和显微视觉实现闭环控制后，定位精度可达100 nm，可以作为一种通用的高精密移动定位平台，在机器人上集成多种精密微操作器件后，可完成多种微作业任务.     

仿生表面形态齿轮的模态分析

在Pro/E中建立了高精度的参数化渐开线直齿圆柱齿轮模型,以工程仿生学和有限元理论为基础,运用MSC.Nastran分析了仿生表面形态齿轮的动力学性能。通过对普通齿轮和仿生表面形态齿轮进行模态分析,分别计算出了其前10阶固有频率和振型。结果表明,与普通齿轮相比,仿生表面形态齿轮各阶最大振幅更小,其固有频率明显降低,且趋势更为平稳,有效地改善了齿轮的动态特性,提高了齿轮的可靠性。     

基于塔筒力学性能的风机维修起重平台基本参数设计

目的分析风机维修起重平台对风机塔筒的影响,为平台基本参数的设计提供依据．方法通过对塔筒受力进行静力学分析,得到风机维修起重平台自质量和悬挂平台的缆绳合力方向对塔筒的影响;通过计算塔筒稳定性得到平台自质量的极限值;通过对塔筒进行动力学分析得到塔筒固有频率、模态和谐响应曲线．结果风机维修起重平台自质量和悬挂平台的缆绳合力方向与风机塔筒强度、总体变形成正比例关系;在限制风机维修起重平台自质量前提下,塔筒能够满足稳定性要求;在0～10Hz频率段内塔筒谐响应曲线出现两处波峰即产生共振的频率点．结论悬挂平台的缆绳合力方向与塔筒中心线之间的夹角须小于40°,平台自质量须小于78t,各部件固有频率应避开塔筒各阶固有频率区域,分析结果对风机维修起重平台的基本参数设计工作有重要意义．     

某空腹式双曲拱桥承载力现场测试与分析

为检验在役双曲拱桥的承载能力与动力特性,对某净跨为36 m空腹式双曲拱桥进行了静载试验、动载试验及空间有限元分析。测试结构的静态应变、动态应变、挠度、自振频率、振型及加速度等结构反应,计算得出冲击系数。将实测结果与有限元结果进行对比分析,结果表明：应变校验系数为0.5~0.9,结构具有较好承载力。实测的各阶频率及相应振型与有限元计算结果比较吻合,桥梁整体竖向刚度较好。     

Effects of size and surface modification of multi-walled carbon nanotubes on mechanical properties of polyurethane-based nanocomposites

Polyurethanes/multi-walled carbon nanotube (PU/CNT) composites were prepared with a help of ultrasonically dispersing CNT in the traditional procedure of synthesizing polyurethane. In this case, the various loading levels, sizes and surface-modified groups were considered to regulate the mechanical performances of the PU/CNT nanocomposites. Moreover, the structure and mechanical properties of all the PU/CNT nanocomposites were investigated by attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy, dynamic mechanical analysis, scanning electron microscope, transmission electron microscope, and tensile testing. The experimental results showed that a moderate loading-level of 0.1wt% and a diameter of 10-15 nm for CNT could produce the maximum tensile strength and elongation while it was worth noting that the surface carboxylation of CNT could further enhance the tensile strength and elongation of the PU/CNT nanocomposites.     

Performance characterization of ionic-hydrogel based strain sensors

Ionic hydrogels, owing to the advantages of stretchability, conductivity and transparency, have attracted more attention for developing new soft sensors and artificial skins. Existing works on ionic-hydrogel based sensors mostly focus on material synthesis, structure design and functional integration, while few studies investigate the characterization of their sensing performances. In this paper, we present a method to characterize the performance(e.g., sensitivity, linearity and repeatability) of a kind of ionic-hydrogel based strain sensors by varying the testing frequencies and the sensors' geometry(e.g., length-width(L/W) ratio). To this end, we first develop an experimental testing platform and fabricate a series of strain sensors made of the polyacrylamide(PAAm) hydrogel containing ionic conductive medium. We establish an equivalent electrical model to represent the ionic-hydrogel based strain sensors, indicating the influence of the testing frequencies and L/W ratio of the ionic hydrogels on their sensing performances. These theoretical predictions are in agreement with results obtained through experimental measurements. We further demonstrate that(1) the sensitivity of the strain sensors, characterized by the gauge factor(GF), increases with the rise of testing frequencies but tends to be stable over the frequency of 5 kHz;(2) the sensitivity GF has a nonlinear relation with the L/W ratio of the strain sensors, but with a certain maximum value under the same testing frequency when the L/W ratio equals to 4.80. We verify the above experimental observations with two commonly used electrolytes, including lithium chloride and sodium chloride. With the optimum testing frequency and L/W ratio, we finally conduct various experiments to demonstrate the low hysteresis and good repeatability of our ionic-hydrogel based strain sensors. This work provides an approach to characterize the performance of the ionic-hydrogel based strain sensors, which may be an important step forward in further applications of ionic hydrogels in soft robotics.     

基于接触理论的空间光学遥感器的动力学求解

遥感器结构中通过螺钉或销钉的非线性连接环节的存在使得准确求解动态刚度的困难加大，在介绍的经典接触理论的基础上，根据结构形式，材料和施加的预警力通过计算机模拟分析出连接部分接触面间的实际接触状态，在建立动力学有限元分析模型时，通过接触单元和螺钉单元模拟接触区域的刚度特性，获得系统的固有频率和振型，有限元分析结果与正弦招聘描试验时的结果基本一致（误差给为4％），表明这种方法能够较好地模拟出结构的动态刚度，相关分析还表明，只有通过分析接触等非线性环节，才能模拟出结构的真实动态刚度。     

微/纳传动平台的位移耦合分析

根据机械设计、机械原理、有限元法及线性分析理论,建立微/纳传动平台的有限元模型,推导该平台的位移耦合计算公式,得到该平台沿各方向运动的解耦方程.结合耦合分析图,分析微/纳传动平台多尺度的位移耦合影响,获得该平台沿X、Y、Z轴移动以及绕X、Y轴转动的位移耦合规律,其中沿Z向运动引起的位移耦合最小,定位精度最高;沿X、Y向运动引起的位移耦合最大,对位移耦合影响较大的运动分支进行位移补偿.通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与有限元仿真和理论计算结果进行对比分析,结果基本一致,验证了该平台位移耦合分析方法的正确性.     

硅胶孔径对吸附剂吸湿性能及制冷特性的影响

为开发出一种适用于吸附制冷的高性能吸附剂,选择了3种不同孔径的商用硅胶,孔径分别是2～3、4～7、8～10 nm,利用浸泡的方法将氯化钙嵌入硅胶微孔内来制备复合吸附剂,并对吸附剂的吸附性能进行了实验测试.测试结果表明:对于2～3 nm的硅胶,由于孔径较小,氯化钙的浸入堵塞或者部分堵塞了水进入硅胶的传质通道,导致复合吸附剂不论是吸附量还是吸附速率与纯硅胶相比都没有提高;而对于4 ～7 nm和8～ 10 nm的硅胶,其复合吸附剂不论是吸附量还是吸附速率都较其相应的纯硅胶有大幅提高.复合吸附剂在20％湿度下吸附20 min和2h的吸附量分别是8.08 g/100 g和15.7 g/100 g,在同等工况下,纯硅胶的吸附量分别是1.96 g/100 g和2.0 g/100 g.用制备的复合吸附剂制作了一台小型吸附制冷机并进行了测试,当热源温度为90℃,冷却水温度为35℃时,在整个循环周期内(15 min),制冷功率为1.03 kW,单位质量吸附剂的制冷功率(SCP)为128.3 W/kg,性能系数(COP)为0.27.     

实验教学用微直流电机数字控制平台的设计

文中针对电气电子类学生实验教学需要,基于L298N的H桥功率变换器设计了一套可由单片机或DSP等微控制器驱动的微直流电机数字控制平台,并详细说明了微直流电机功率驱动电路的基本原理和制作。本实验教学用微直流电机数字控制平台制作简单,方便实用,易于维护,可满足电气电子类学生的教学需求,使学生掌握直流电机基本原理、PWM控制原理,ADC变换等知识点。