捕蝇草运动机理及其仿生驱动器的仿真和实验研究

捕蝇草的叶片运动具备动作迅速、可逆、控制方便、结构简单等优点。本文从捕蝇草的快速运动中获得灵感,从微观和宏观层面上研究捕蝇草的基本结构和运动学特性。微观层面上,使用植物切片法和组织透明技术观察分析叶片的脉管系统结构、细胞尺寸及横向、纵向上细胞的排布规律。宏观层面上,利用高速摄像机和Kinovea图像分析软件分析叶片边缘的水平位移、速度、加速度、张开角度等的变化规律,采用非接触全场应变测量系统获得捕蝇草叶片闭合过程中外表面的应变情况;基于多孔介质模型,研究水分传输引起的细胞膨胀变形运动的规律,以及在流体作用下仿生柔性叶片的弯曲变形规律;最后使用3D打印技术制备仿生柔性叶片驱动器,进行实验验证。研究表明,本文提出的仿生柔性叶片驱动器通过流固耦合仿真技术能够在2 MPa的液压下在1 s内完成弯曲变形,最大弯曲角度为32.27°。同时,制备的仿生柔性叶片驱动器样机的实验结果与仿真结果基本吻合,验证了流固耦合仿真技术的可行性与正确性,完成了对捕蝇草叶片快速闭合运动的复现,闭合过程中实现了叶片的快速弯曲。     

形状记忆合金驱动仿生蝠鲼机器鱼的设计

研究了一种采用鳐科模式游动、柔性胸鳍摆动方式推进的形状记忆合金（SMA）丝驱动型仿生蝠鲼机 器鱼．首先,对双吻前口蝠鲼游动动作进行了分析,建立了蝠鲼胸鳍柔性摆动的简化运动模型．然后对能够模仿蝠 鲼肌肉动作的智能材料进行了分析．最后设计了SMA 丝驱动的柔性仿生胸鳍和仿生蝠鲼机器鱼,并分析了SMA 丝 的热力学特性,确定了控制规律．该机器鱼外形与双吻前口蝠鲼外形相似,身体呈现扁平形状,有一对三角形的柔 性仿生胸鳍,直线游动速度达到79 mm/s,最小转弯半径为118 mm．该机器鱼游动稳定性好,无噪声．     

新老混凝土组合梁界面黏结性能研究

为了解新老混凝土组合梁在预应力作用下的界面黏结性能,采用测量界面间应变的试验方法和有限单元法研究了箍筋间距和混凝土的开裂对界面间黏结性能的影响.结果表明,在预应力作用下,黏结面上下应变差值较小,界面间无明显滑移.在静载作用下,破坏模式为剪跨区局部发生黏结破坏之后受压区混凝土压碎,黏结面上下应变差值为5.06×10-4～9.19×10-4,界面间滑移较明显.箍筋间距从200 mm变化到100 mm后,界面滑移值由2.757 mm减小至1.518mm,增加了组合梁的整体性和刚度.有限单元法计算出的组合梁界面应力、应变及滑移,与试验值吻合良好.     

形状记忆合金丝驱动的仿生喷射推进器

为了给水下机器人提供一种高速、高效、高机动性、高隐蔽性的推进器,研制了一种采用形状记忆合金丝驱动的模仿乌贼喷射推进原理的仿生喷射推进器.对乌贼的喷射推进机理和乌贼外套膜肌肉结构进行了分析.在适当简化的基础上,模仿乌贼外套膜的肌肉结构设计了记忆合金丝驱动的仿生喷射推进器结构,建立了推进器的几何模型.对推进器样机进行了初步...     

乌贼喷射过程的数值模拟

为了研究乌贼喷水过程中的流场状态,为仿生乌贼机器人的研究提供理论基础,用CFD软件对乌贼的喷水过程进行了数值模拟.建立了简化的乌贼身体模型,用动网格技术模拟外套膜的收缩动作,对其二维轴对称、不可压缩、层流时的瞬态Navier-Stokes方程进行数值求解,仿真不同的外套膜收缩速度及不同直径喷嘴喷射后涡流环的形成发展过程...     

生物喷水推进机理及其在仿生喷水推进装置中的应用

首先介绍了几种水下生物的喷水推进模式;然后分析了喷水推进的机理及其研究进展;最后阐述了仿生喷水推进装置的研究现状,并对此类研究进行了总结和展望．     

农村水电站生态泄流监测系统的研究与应用

为进一步加强农村水电开发中的生态泄流监管和推动河湖生态流量的调度,结合生态泄流设施和流量测量方式的分析和探讨,研究开发出一套农村水电站生态泄流在线监测系统。利用信息化手段获取水电站可靠的下泄流量数据,监督电站最小下泄流量执行情况,为有关部门的监督管理提供科学依据。在浙江省丽水市进行试点应用,监测系统运行稳定可靠。     

拖拉机提升轴自动生产线监控系统

为改善现有拖拉机提升轴生产线加工效率低、质量无法保障的现状,开发设计提升轴自动线及相应的监控系统。在分析了提升轴加工特点后,建立了适用于提升轴生产的自动化加工线。监控系统软件采用面向对象和模块化编程技术,在Visual Studio 2015编程环境下以C#作为编程语言开发监控软件,整个监控系统具体功能实现模块化划分,采用双监控层,可以满足故障报警、数据分析及生产任务管理等要求。经过实验验证,该监控系统可以提高提升轴生产的安全性、可靠性及迅速性,并且能够保障拖拉机提升轴自动生产线长期有效的运作。     

Application of fuzzy theory on earthquake damage rate estimation of buildings

Variations between earthquakes result in many factors that influence post-earthquake building damage （e.g., ground motion parameters, building structure, site information, and quality of construction）. Consequently, it is necessary to develop an appropriate building damage-rate estimation model. The building damage survey data were recorded and constructed into files by the Architecture and Building Research Institute （ABRI）, Taiwan for the 1999 Chi-Chi earthquake in the Nantou region as a basis for developing a building damage rate estimation model by applying fuzzy theory to express the fragility curves of buildings as a membership function. Empirical verification was performed using post-earthquake building damage data in the Taichung city that suffered relatively severe damage. Results indicate that fuzzy theory can be applied to predict building damage rates and that the estimated results are similar to actual disaster figures. Prediction of disaster damage using building damage rates can provide a reference for immediate disaster response during earthquakes and for regular disaster prevention and rescue planning.