半固态A356铝合金微凸台阵列触变成形充型过程数值模拟

为改善微凸台阵列结构的半固态触变成形充型效果,采用Deform 2D软件,模拟研究半固态A356铝合金在微凸台阵列触变成形过程中的流动特性和充型行为。在有限元分析中,将微凸台简化为二维平面上深度固定,宽度和位置逐渐变化的凹槽,模拟分析触变成形工艺参数(坯料温度、冲头速度、模具温度)和模具结构参数(凹槽深宽比、模具占空比、凹槽位置)对微凸台阵列充型效果的影响。数值模拟结果表明:坯料在触变成形过程中,液相率应保持在40%-50%;随着冲头速度的降低,边缘微凸台的径向充型增加;模具温度的提高有助于增加坯料在触变成形过程中温度的均匀性,从而减少微凸台的弯曲或折叠;凹槽深宽比越小,微凸台充型越好;微凸台径向充型随着模具占空比的增加而增加,随着微凸台与坯料轴线距离的增加而越来越不均匀。     

蝗虫起跳运动分析及仿生机构研究

提出、研制仿蝗虫跳跃机构。通过高速摄像实验研究蝗虫起跳阶段运动学及力学特性结果表明,起跳阶段,蝗虫跳跃足受地面作用力相对时间呈非线性平缓变化,该力学特性有利于避免跳跃足受瞬时冲击力过大。在此基础上提出仿蝗虫跳跃机构设计方案,用六连杆机构作为跳跃腿部构件,用螺旋弹簧储能,将弹簧拉伸产生的线性力转化为跳跃足非线性驱动力,有效仿生蝗虫起跳阶段的力学特性。用研制仿蝗虫跳跃机构原理样机进行实验。结果表明,该样机可有效仿生蝗虫起跳阶段的力学特性,与蝗虫在起跳阶段运动相似,其跳跃高度相当于自身高度的129%。研究成果可为跳跃机器人的研制提供新思路。     

超磁致伸缩微位移致动器的研究

 基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器．分析了致动器工作磁场的组成，计算了线圈的工作电流，并以此为依据设计了稳流电源．分析结果表明，设计的稳流电源满足工作要求；线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域。     

基于应力集中的压阻式微悬臂梁设计

为了提高应力检测的灵敏度,提出了一种基于应力集中的新型压阻式微悬臂粱设计方法.首先,通过在硅基悬臂梁上加工出一些条缝结构作为应力集中区域,利用应力集中效应来提高应力检测的灵敏度,并在梁上沿硅的(100)面<110>晶向布置4个压阻元件组成惠斯通电桥来进行应力检测.其次,用有限元法分析了不同参数的孔缝结构对应力分布的影响.结果表明,与传统的无应力集中区域的微悬臂梁结构相比,可以有效提高应力检测的灵敏度.当参数优化后的微悬臂梁尺寸为500μm×180μn×10μm,缝结构尺寸为50μm×20μm时,应力检测的灵敏度可以提高2.68倍.     

基于滚动导靴-导轨接触模型的高速曳引电梯振动分析

高速曳引电梯采用滚动导靴作为稳定导向机构,但其橡胶靴衬的非线性率相关特征使其在滚轮不圆度偏差和导轨不平顺激励下会产生振动.根据Kalker三维Hertz滚动接触简化理论建立滚动导靴一导轨的三维滚动接触模型,推导了滚动导靴和导轨之间的法向、纵向和横向接触刚度系数,用于计算接触区内的法向赫兹力和切向蠕滑力.考虑滚动导靴的不圆度偏差和导轨廓形偏差,拟合出滚动导靴-导轨不平顺激励的数学模型,进而建立了高速曳引电梯系统动力学方程.采用Newmark方法对模型求解后,计算结果与某电梯实际运行时的振动信号进行时域和频域比较,仿真结果与实测结果吻合较好,表明所提出的高速曳引电梯系统动力学模型合理可行,可以很好地预测高速曳引电梯的振动响应.