基于TRIZ理论的微欧计创新设计

目的从微欧计的结构和工作原理出发,采用先进的TRIZ创新方法理论,对现有的微欧计进行创新设计,达到提高精度和自动化程度、降低控制系统的复杂性的目的。方法采用TRIZ工具的技术矛盾工具,通过查找矛盾矩阵表和应用发明原理解决测量控制方案复杂的技术矛盾。采用物场分析的工具,建立物场模型,找到对应的标准解法,得出自动化程度不高的解决方案。结果通过TRIZ理论的技术矛盾和物场分析理论,实现了微欧计自动量程切换且保证相对误差在±0.1%读数±5个字的标准。结论利用TRIZ理论的矛盾分析理论和物场分析理论能找到产品创新设计方案,使微欧计精度更高,控制系统更简单,制作成本更低,自动化程度更高。     

吸波沥青混合料的制备及微波自愈合特性

吸波材料具有良好的微波传热能力,可用于沥青路面微裂缝自修复。本研究选取了炭黑粉、羰基铁粉和镍锌铁氧体粉3种吸波材料替换部分矿粉制备了SMA-13吸波沥青混合料。通过车辙试验、低温弯曲破坏试验和冻融劈裂试验对比分析了不同吸波沥青混合料的路用性能,并采用半圆弯曲(SCB)试验研究了吸波材料类型、掺量、微波加热时间等因素对吸波沥青混合料表面温度分布和自愈合性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析吸波材料的微观特性。结果表明,随吸波材料掺量从10%增至30%,炭黑粉沥青混合料的动稳定度和冻融劈裂强度比都呈现出逐渐上升趋势,而低温弯曲应变则表现出先增加后减小的特征;羰基铁粉沥青混合料动稳定度和低温弯曲应变均呈现先增加后减小的趋势,而冻融劈裂强度比表现出逐渐减小的特征;镍锌铁氧体粉沥青混合料动稳定度和低温弯曲应变均呈现逐渐减小趋势,而冻融劈裂强度比则与之相反。吸波沥青混合料的表面温度随着吸波材料掺量和微波加热时间的增加而逐渐上升,能够快速达到沥青混合料裂缝面的愈合温度,从而增强沥青混合料的微波自愈合性能。     

高温吸波材料研究面临的问题

分析了目前高温吸波材料研究面临的问题,指出提高高温吸波材料的高温吸波性能一直都是高温吸波材料研究追求的方向,深入基础研究,认清各种材料微观缺陷在电磁场中的响应及其机理,是进一步提高吸波材料高温吸波性能的主要方向,周期结构吸波材料（包括超材料）的可设计性使得这种材料成为很有希望的高温吸波材料。高温吸波材料研究与应用必须解决的问题是高温吸波材料的氧化、化学反应和扩散。高温吸波涂层研究面临的主要问题是涂层的结合强度和抗热震性。对高温吸波复合材料应用性能的优化往往与其高温吸波性能的优化存在矛盾,应用性能和吸波性能的综合优化成为高温吸波复合材料研究面临的最大难题。与其他同类材料相比,高温吸波材料在具有同样应用性能要求的基础上,增加了高温吸波性能的要求,因此,高温吸波材料比其它同类材料面临更大的挑战。     

单层雷达吸波材料研究

通过数值分析确定了单层电损耗吸波材料理想电磁参数,探讨了单层吸波材料的吸波机理.分析表明:单层吸波材料要实现宽频吸收,其电磁参数必须具有频散效应,即随电磁波频率的升高电磁参数有规律的降低,其中ε′·μ′与f2成反比.以羰基铁粉/聚氯乙烯吸波贴片为实例验证了理论分析结果,讨论了常规单层吸波材料性能的影响因素.     

轻骨料水泥基多功能吸波材料的制备及有限元分析

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响,采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料,测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型,模拟吸波材料内部电磁场分布情况,并测试了吸波材料的力学性能和导热系数。结果表明,增加轻骨料掺量和增大粒径可改善水泥基材料的阻抗匹配性能,提升平均RL,拓宽有效吸波频宽,吸收峰向高频移动。20 mm厚度时,吸波材料在低频1.2 GHz处最优RL为-29.1 dB,在较高频5.9 GHz处最优RL为-20.9 dB,有效吸波频宽最宽可达14.49 GHz。有限元模拟结果表明,轻骨料可改变电磁波传输方向,增加电磁波损耗途径,相邻骨料之间可产生较强损耗,其次是在骨料内部产生损耗,这为骨料种类、粒径选择与轻质吸波材料设计提供理论基础。增大轻骨料粒径会降低吸波材料的密度、力学强度与导热系数,使其吸波效能更好,保温效果更优。     

基于TRIZ理论的电饭煲防虫设计

目的结合TRIZ创新理论,围绕目前电饭煲产品中防虫这一难题进行课题攻关,探索家电领域中,工程师在有限时间内突破惯性思维得到解决方案。方法运用TRIZ中的功能分析和因果链分析对设计过程中的问题进行规范化描述;运用矛盾求解和物场分析等工具得到创新方案。结论通过将上述方法作为技术突破手段,一方面,在课题攻关过程中产生可行方案,另一方面将方案纳入点子库作为创新指引为其他产品研发提供参考。     

铁氧体及其复合吸波材料的研究进展

吸波材料既可减少电磁污染,又能达到军事装备隐身的目的,要求具有“薄、轻、宽、强”的特点。铁氧体吸波材料阻抗匹配较好,吸收强,研究早且使用多。但铁氧体吸波材料的密度大、吸收频带窄、热稳定性差的缺点限制了其应用。通过离子取代,设计微观形貌,与碳材料、高分子材料、MXene等进行复合,可有效提高铁氧体吸波材料的综合性能。本文总结了改善铁氧体吸波材料性能的主要方法及近几年的研究进展,并展望了进一步的研究方向。      

影响电阻膜型超材料吸波体吸收特性的材料参数

通过改变电阻膜型超材料吸波体单元图案形状对吸波性能的影响有限,当超材料吸波体的结构单元参数一旦确定时,超材料的吸收频率和吸收强度就基本确定。但是优化电阻膜型超材料的材料参数能够改善其吸波性能。本研究从电阻膜型超材料吸波体的自身材料构成出发,分析和讨论了电阻膜方阻值、介质层的介电常数和厚度三种材料参数对超材料吸波体吸波性能的影响规律,分析了产生这种现象的机理和原因,为电阻膜型超材料吸波体的设计及优化提供参考和依据。     

导热吸波材料的研究进展及未来发展方向

随着电子设备功率密度的提高,电子器件的电磁兼容和散热问题日趋严重,兼具双功能特性的导热吸波材料成为解决该问题的新趋势.目前,该类材料主要的研发思路是在高分子基体中同时加入导热填料和吸波剂以实现材料的导热吸波双功能.然而,橡胶等高分子材料中功能填料添加量存在最大限度,导热填料与吸波剂添加量存在此消彼长的问题,难以实现两种性能的协同提升.目前,尚无有效手段解决这一难题,只能通过协调两种功能填料的添加比例,确定材料导热和吸波性能的最优平衡点.鉴于影响材料导热性能和吸波性能的因素很多,且各因素之间相互影响,本领域学者通过研究填料组分之间的关系,综合分析了粒径、结构参数和成型工艺参数等因素对材料性能的影响,最终得到了对实际应用具有较高指导价值的组分调节机理和方法.经过十多年的发展,导热吸波材料的制备技术取得了长足进步,但仍存在一些技术瓶颈没有突破,制约着整个行业的发展.例如,缺乏材料微观结构和功能单元模型、通用设计理论不能指导实际工业生产、尚无兼具导热与吸波功能的单组分填料等问题都严重制约了导热吸波材料基础设计理论的发展.在导热吸波材料的工业化生产过程中,材料导热性能测试标准种类多,测试结果不具有对比性;而吸波性能目前存在两种评价方法,其在评价指标、测试原理、测试方法和测试标准等方面存在较大差异,检测结果无法横向比较.综上,目前导热吸波材料的性能评价缺少统一规范的标准,严重制约了产品的推广应用.同时,导热吸波材料的主要功能指标还需要进一步提升,以满足实际使用的需求.本文综述了导热吸波材料的研究历程和最新研究进展,分析了导热吸波材料研究中需要解决的问题,并展望了其未来的研究热点和技术发展方向,旨在为制备高性能导热吸波材料提供参考,提升行业技术水平,改善产品性能.     

利用容性频率选择表面改善单层雷达吸波材料吸波性能

本文分析了等效电路法对含容性频率选择表面(capacitive FSS)单层吸波材料(RAM)反射率计算的不足,并用有限元法对此结构吸波材料吸波性能进行了计算。结果表明:当FSS位于较靠近金属背衬位置时,反射率曲线出现双峰,带宽增加;当其位于吸波材料表面时可以明显改善吸波材料低频性能。通过实验验证,计算与实验结果较吻合,两者均证明容性FSS能有效改善单层雷达吸波材料的吸波性能,具有较好的应用前景。     

吸波材料与FSS复合的隐身技术研究进展

吸波材料通过把电磁波转化为其它形式的能量来降低目标的雷达散射截面,从而实现目标隐身的目的.频率选择表面(FSS)是一种具有二维周期性结构的滤波结构,主要在滤波器上使用.在总结了吸波材料作用原理和FSS结构分析方法的基础上,介绍了FSS结构和吸波材料复合构成的隐身技术的研究进展.     

耐海洋环境雷达隐身涂料的研究进展及应用

目的 针对传统隐身涂料在舰船雷达高湿热、高盐雾等服役环境下耐腐蚀性能差等问题,本文以某型雷达天线为对象,验证4种涂料的施工工艺、力学性能、耐环境性等,结合雷达散射截面积（Radar Cross Section,RCS）仿真计算开展隐身涂料适用性研究,探索商用隐身涂料的实施效果。方法 本文综述近年来隐身涂料的研究进展,重点论述隐身涂料的组分设计及耐腐蚀机理,同时以某舰船雷达天线的隐身需求为例,综合分析4种隐身涂料耐环境性及吸波性能。结论 根据结果显示,4种隐身涂料中只有W-1.0在牺牲施工工艺性及厚度前提下才能达到吸波性能要求,但耐湿热等尚不能满足工程化应用需求,需进一步在轻薄化设计及耐环境适应性方面做出改进。     

基于TRIZ的冷凝器清洗机器人创新设计

目的 针对目前清洗设备工作效率低和成本高等问题,设计出一种基于矛盾冲突理论和物–场模型的高效率冷凝器清洗机器人。方法 通过TRIZ系统组件分析和因果轴问题分析,找出冷凝器清洗机器人的有效功能和不足功能;运用TRIZ的技术矛盾理论、物理冲突理论以及物–场分析得出针对上述原因的解决方案。结果 最终创新设计出了基于混联机构的多喷枪协同式冷凝器清洗机器人,并制作了实物样机进行测试。与传统机器人相比,该创新设计的机器人节省维修工时76%,节约成本约25%。结论 结果表明,该清洗机器人能克服现有技术的缺陷,在结构刚度、运动精度、灵活性和作业效率均得到提高,并降低了劳动强度和人力成本。     

TRIZ理论在提高石油钻井平台涂料耐腐蚀性方面的应用

目的 提高石油钻井平台防腐涂料的耐腐蚀性,减少由于石油钻井平台防腐涂层失效造成的经济损失。方法 本文以石油钻井平台漆装系统为研究对象对其进行系统分析,并基于TRIZ理论(Teoriya Reshenivya Izobreatatelskikh Zadatch, TRIZ, 译为发明问题解决理论)中的功能分析、因果分析、裁剪、九屏幕法、物理矛盾等工具对石油钻井平台漆装系统中涂料的组成成分进行创新设计。结果 本文共得到了12个方案,通过初步分析选用了其中的5个方案构成解决问题的最优方案:首先在聚氨酯面漆中加入共轭结构的邻羟基苯甲酸甲酯,同时加入对苯醌自由离子捕捉剂,捕捉二氧化钛分子因吸收紫外线产生的自由基,防止面漆老化。此外还在面漆中加入OTS-SiO2超疏水材料,阻止微生物附着。然后将环氧树脂中间漆中的不锈钢鳞片由不导电的玻璃鳞片替换。最后在底漆中加入弹性材料(微米级橡胶粒子),改善涂层易剥落的问题。结论 该研究成果为提高防腐涂料的耐蚀性和环保性提供了参考。     

基于TRIZ理论与KJ法的办公区域储物柜创新设计

目的 设计一款适合集体办公环境、方便拿取物品的储物柜。方法 通过对办公室储物柜设计的问题剖析和需求解析,从办公市场、应用情景、使用需求、办公交互需求角度,通过对储物柜的形状、材料、肌理等的设计,改善了办公群体的应用感受,创造了简单、舒适的协作办公模式,强调了家具设计和用户使用的互动形式,并通过KJ法对使用要求和产品功能需求进行了分层级列举,通过对办公室群体的研究,确定了相对重要功能的权重,把相互对立的产品功能需求抽象为三十九个重要的工程技术参数,将查找矛盾矩阵原理总结为TRIZ理论的四十发明原理,以解决产品问题。结果 通过对现代办公环境用户行为方式的分析,提出TRIZ与KJ法发明理论,对指导办公储物家具领域设计创新具有指导意义。     

吸波材料的研究现状与进展

吸波材料是一种重要的军用隐身材料，本文从主要吸波材料在军事领域应用出发，介绍了吸波材料的工作原理，分别论述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、导电高聚物吸波材料、多晶铁纤维吸波材料及纳米吸波材料的研究现状和发展趋势，较为详细的介绍了高温吸波材料的性质和在吸波方面的机理、应用，并对其他新型吸波材料的研究现状也有论述。最后对吸波材料的应用前景进行了展望。     

基于TRIZ理论的手扶式旋耕机造型设计研究

目的为了满足用户对手扶式旋耕机综合品质日益提高的要求,利用发明问题解决理论(TRIZ)和产品设计理论,提出一种基于TRIZ理论的旋耕机创新设计方法。方法首先运用TRIZ理论建立手扶式旋耕机的功能模型图,阐述技术矛盾;并根据矛盾矩阵确定发明原理,确定最适合解决技术矛盾的具体解决方案;再结合人机工程学、造型语义、色彩理论对产品造型进行多方面的分析。结果提出一种基于TRIZ理论的创新设计模型,对现有的手扶式旋耕机进行创新设计。结论将TRIZ理论与相关理论相结合,对手扶式旋耕机进行设计实践,验证了应用该方法为产品设计构思提供创新思路的可行性,并为相关农机产品的开发设计提供了重要的参考。     

基于TRIZ理论的套袋机套袋装置优化设计

目的解决现有套袋机套袋装置在套袋过程中薄膜内袋容易产生折角的问题。方法利用TRZI理论中功能模型及因果链分析对初始问题进行全面分析,找到根本问题后,再将根本问题转化为TRIZ问题模型,然后利用TRIZ中解决问题的工具找到多个解决方案模型,并对方案模型进行可用性评估。结果将评估所得的最优方案进行实施,薄膜内袋折角的问题被解决,双层袋合格率达到99.5%。结论利用TRIZ理论中的一系列工具对薄膜内袋折角问题进行转化,建立了解决方案模型,选取了最优方案进行实施,成功解决了薄膜内袋折角问题。     

基于TRIZ进化理论和TOC必备树的冲突发现与解决方法

提出一种基于TRIZ进化理论和TOC必备树确定设计冲突的方法。根据TRIZ进化模式确定产品的进化目标,TOC中的必备树(PRT)用于确定设计障碍,建立了基于障碍分析的冲突确定流程和模板以确定设计冲突,然后运用TRIZ的分离原理和冲突矩阵予以解决。通过一个工程实例验证了上述过程。