轻型无人机电池动态冲击性能研究

随着民用无人机在各领域的大量应用,其安全问题引起了广泛关注,现有研究大多是以硬物撞击的形式分析无人机撞击航空器问题,很少关注其机载锂离子电池可能带来的安全隐患。为了更好地分析碰撞过程中轻型无人机电池包的破坏机理,先通过放电容量和倍率性能试验,进行电池寿命及一致性的评估,开展不同冲击能量的电池单体落锤冲击试验,研究冲击能量与单体失效模式的关系,随后通过不同荷电状态电池包的落锤冲击试验,研究其碰撞安全特性。结果表明,试验用单体和电池包均处于许用寿命范围内,且具有较好的一致性;冲击能量大小与单体的破坏模式密切相关,三个区域的冲击能量对应着三种不同的破坏形式,中等冲击能量对电池产生了最严重的破坏;机械冲击致使电池发生内短路,进而诱发热失控是导致电池包严重破坏的主要原因,这些结果为民用无人机整机碰撞问题的研究提供有益的启示。     

高温后钢骨再生混凝土柱的加固行为分析

针对高温环境对钢骨混凝土受力性能影响的问题,进行了高温（500、700C）作用后钢骨再生混凝土柱的轴压性能试验,分析了碳纤维布（CFRP）加固对其力学性能的影响,得到了高温后钢骨再生混凝土柱及加固试件的失效模式、极限承载力和位移响应与不同骨料取代率的关系曲线。结果表明：500和700C高温作用后钢骨试件出现干缩裂缝,且温度越高干缩裂缝越多,极限承载力越低;对于高温后加固试件,极限承载力和位移得到较大提高,然而其破坏模式变为没有预兆性的脆性破坏;相对于0%和100%取代率的钢骨试件,高温后50%取代率试件加固后的极限承载力提高幅度达到最大的141%。最后,利用ABAQUS有限元模型模拟了钢骨试件的位移和应变发展曲线,与试验结果符合较好;同时针对CFRP对钢骨试件的加固机理进行了分析,揭示了钢骨、再生混凝土和CFRP在受压时的变形协调机理。     

基于变胞铰链的并联机构结构设计与构型分析

为了拓展变胞机构的种类,提出了一种变胞运动单元,该变胞单元采用三个旋转关节,并且三个旋转关节可以通过位置调节形成等效球铰、虎克铰以及转动副。与传统的锁定运动副来实现变胞功能的变胞单元相比,此变胞单元三种构型的切换只需对轴线位置调整,无需额外增加关节锁死电机。通过研究由线矢量构成的螺旋系统的相关性,揭示了变胞运动单元构态变化的基本原理。提出了可用于构造新型变胞并联机构的支链构型设计方法,并基于螺旋的互易性分析了各支链构型所必须满足的几何约束条件。提出了两种变胞并联机构,通过不同的支链装配形式可将其从6自由度构型转换为3自由度构型,并对支链安装形式进行改进,构造出了具有3自由度平移模式和3自由度转动模式的并联机构。对变胞支链作为中心支链组装而成的并联机构的构型及对应的运动类型进行了分析,获得了六种不同构型的并联机构。     

Experimental Study of Post-heated Steel Reinforced Recycled Concrete Columns Repaired with CFRP

The mechanical and thermal properties of steel reinforced concrete columns with CFRP reinforcement were examined after exposure to a high temperature of 500℃. The concrete made with normal and recycled coarse aggregate(RCA) was fabricated and three different RCA replacement ratios(0, 50%, and 100%) were investigated. The fatigue properties of steel reinforced concrete with RCA and CFRP reinforcement were tested for two million cycles at a frequency of 2.5 Hz. The test results show that the failure of strengthened specimens is mainly caused by rupture of CFRP jacket and buckling of inner section steel reinforcement. However, for the unstrengthened specimen, both of inner steel buckling and core concrete cracking are the main contributors to the damage. The load-bearing capacity, deformation and energy dissipation of the specimens during the fatigue test could be strengthened greatly by CFRP reinforcement. However, the CFRP reinforcement has little influence on the improvement of the stiffness of the specimens, which may be caused by a plastic damage accumulation during the early cycles of fatigue tests. Finally, a static test was conducted on the postfatigue specimens, the results showed that a large decrease in stiffness was observed for the specimens subjected to high temperature and fatigue, and the fatigue loading had a higher influence on the specimens than the high temperature.     

高温后钢骨再生混凝土柱的加固疲劳行为

针对大量建筑物在火灾中损坏急需修复,对高温（500º）后钢骨再生混凝土柱进行了纤维复合材料（CFRP）加固前后的静力轴压试验和加固后的疲劳实验,通过对破坏模式、承载力、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线进行分析,结果表明：CFRP能有效提高高温后钢骨再生混凝土柱抗压强度,刚度和延性,承载力提高幅度最高可达141%;当再生混凝土取代率为50%时,CFRP加固短柱取得最大承载力;加固试件破坏形式为CFRP拉断、内部混凝土压碎以及钢骨上部屈曲,未加固试件的破坏形式为钢骨上部屈曲,外部混凝土剥落;加固后的钢骨再生混凝土柱305RF能够在上限为50%承载力的荷载下经过200W次疲劳试验,200W次后试件最大竖向位移接近相同试件静力破坏时对应位移。