缝合复合材料层板刚度预报

提出了缝合复合材料层板的刚度预报模型,该模型考虑了缝合针脚处的孔洞对刚度的影响,描述了缝合孔洞的几何形态,建立了孔洞形态与纤维弯曲的关系,采用平均刚度法和经典层合板理论进行了刚度预报,获得了与试验数据相吻合的预报结果,表明了该模型的有效性,详细探讨了缝合孔洞对缝合层板刚度的影响规律,得到一些有益结论。     

无风条件下马蹄波波面演化特征的实验研究

在实验室无风条件下对马蹄波进行了实验研究. 得到了L2型的马蹄波,也发现了两种新的类似马蹄波的波型,给出了马蹄波的横向波长和波高参数的几何特征,分析了马蹄波演化的过程中波面时间历程和振幅谱特征,讨论了马蹄波产生的机理和条件.      

天然纤维增强复合材料力学性能及其应用

本文介绍了天然纤维的化学成分、结构以及力学性能;综述了天然纤维的表面处理方式,分析了其作用机理,并讨论了表面处理对其复合材料力学性能的影响;从增强体形式出发,介绍了短纤维、纤维毡、纤维织物以及单向纤维增强复合材料,并研究了成型工艺、纤维含量和表面处理等对其拉伸、弯曲、界面性能和冲击强度以及断裂韧性的影响;最后总结了天然纤维增强复合材料在汽车、建筑土木等领域的应用现状,并展望了其发展和应用前景。     

绿色润滑油的发展概况

概述了绿色润滑油的发展状况,阐述了绿色润滑油的含义,阐述了绿色润滑油的含义,介绍了生物降解试验方法,通过对绿色润滑油基础油及基适用的添加剂的综述,提出了绿色润滑油发展过程中存在的主要问题,并对将来的发展趋势进行了展望。     

线圈炮电枢（圆柱壳）的屈曲分析

对线圈炮的电枢在径、轴向复合非均布电磁荷载作用下的弹性屈曲问题进行了有限元分析。采用八节点等参元，建立了圆柱坐标下的计算模型，给出了电磁力的计算，处理了剪切锁定与荷载移置等问题，编写了完善圆柱薄壳的屈曲分析程序ＳＢＴ。并对某五级炮的电枢进行了计算，获得了三个典型时刻的临界荷载。     

基于虚拟仪器的惯性敏感器自动测试系统

介绍了基于虚拟仪器技术的惯性敏感器自动测试系统的实现方法.系统可用于对多种敏感器进行测试,具有X-Y和V-T两种测试方式.系统除了能完成测试任务之外,还添加了仿真模块,可根据用户设定的敏感器指标模拟输出测试曲线,用于与实际测试情况进行比较.在数据处理与分析中建立了各种敏感器参数的解算模型,用户可根据实际测试需要进行动态选取.对测试需求进行了分析,提出了系统的总体方案与组成结构,对硬件配置作了说明,介绍了软件的模块化设计方案,列出了软件运行流程图,最后给出了测试实例.应用证明,该系统在功能、操作性、通用性及可靠性等方面达到了预期效果.     

在普通力学课程中开展研究性学习的探索

 讨论了研究性学习的内涵,给出了力学研究性学习的部分参考课题,通过 教学案例归纳了研究性学习中的师生互动的6个步骤,并对教师的角色转变进行了分析.通过 研究性学习的实施,学生学习力学的积极性得到了提高,创新意识和能力得到了增强.为在力 学课程中开展研究性学习提供了重要的参考和借鉴.     

弹性体摩擦的黏滞疲劳理论及实验研究

为了更好地解决弹性体摩擦学方面的问题,建立了弹性体摩擦的黏滞疲劳理论,阐明了弹性体摩擦是粘附的表面拉伸效应和迟滞的体积变形效应的综合作用,揭示了弹性体磨损的本质机理是周期性疲劳破坏,解释了弹性体在摩擦过程中的各种特征现象.实验论证了黏滞疲劳理论在摩擦和磨损方面的可行性和精确性.通过建立的公式计算了弹性体的摩擦系数和摩擦力,并控制误差在6%的范围内;计算了弹性体的表观单位磨损率,并控制误差在7%的范围内.     

两斜交圆柱壳应力分析的边界元法

本文研究了两斜交圆柱壳的边界元法。提出了用板的基本解叠加级数形式的修正项构成圆柱壳的基本解,提高了计算精度,缩短了计算时间。对区域积分进行特殊处理,从而避免了内部网格的划分,大大减少了数据准备工作量和占机内存。并编制了FORTRAN计算程序,进行了数值计算。     

硅对激光的响应

综述了硅材料在激光辐照下出现的各种效应研究结果。重点探讨了硅对激光的吸收机制,给出了波长、温度、声子能量、激光强度、自由载流子浓度等因素对吸收系数的影响机理。探讨了载流子及能量的输运过程和载流子复合机理,分析了各种复合机制的重要程度,探讨了损伤特性与激光参数的关系。     

压电智能结构拓扑优化研究进展

压电材料因其变形精度高、反应速度快、易于制作成小型化元件已经被广泛应用于精密驱动、振动控制、精确定位等领域。改变压电智能结构中压电元器件的位置、大小、形状等参数能够有效地改善系统的力学性能，因而吸引了许多学者和工程师的关注和研究。拓扑优化作为有效的优化工具，已经成功应用于压电智能结构的优化设计中。本文首先阐述了压电智能结构拓扑优化的背景和意义，简要回顾了压电智能结构主动控制及分析方法，并综述了面向结构静变形控制的压电智能结构优化、面向振动控制的压电智能结构优化、压电俘能器的设计与优化等三个方面的研究进展。最后，简单归纳压电智能结构拓扑优化研究中值得关注的几个问题。     

压电智能结构拓扑优化研究进展

压电材料因其变形精度高、反应速度快、易于制作成小型化元件已经被广泛应用于精密驱动、振动控制、精确定位等领域。改变压电智能结构中压电元器件的位置、大小、形状等参数能够有效地改善系统的力学性能,因而吸引了许多学者和工程师的关注和研究。拓扑优化作为有效的优化工具,已经成功应用于压电智能结构的优化设计中。本文首先阐述了压电智能结构拓扑优化的背景和意义,简要回顾了压电智能结构主动控制及分析方法,并综述了面向结构静变形控制的压电智能结构优化、面向振动控制的压电智能结构优化、压电俘能器的设计与优化等三个方面的研究进展。最后,简单归纳压电智能结构拓扑优化研究中值得关注的几个问题。     

Study on interface failure of shape memory alloy （SMA） reinforced smart structure with damages

Shape memory alloy (SMA) reinforced smart structure can be used to make structural shape and strength self-adapted and structural damage self-restrained. Although SMA smart structures without damages were extensively studied, researches on SMA smart structures with damages have rarely been reported thus far. In this paper, thermo-mechanical behaviors of SMA fiber reinforced smart structures with damages are analyzed through a shear lag model and the variational principle. Mathematical expressions of the meso-displacement field and the stress-strain field of a typical element with damages are obtained, and a failure criterion for interface failure between SMA fibers and matrix is established, which is applied to an example. Results presented herein may provide a theoretical foundation for further studies on integrity of SMA smart structures.The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10072026, 50135030) and Aeronautical Science Foundation of China (01G52041)The English text was polished by Keren Wang.     

面向压电智能结构精确变形的协同优化设计方法

智能结构集智能材料与传统材料于一体,能够实现结构的主动控制,在航空航天等领域具有巨大的应用潜力.由于其系统复杂且具有多场耦合效应,智能结构的整体式优化设计方法成为结构控制技术研究的关键之一.为了提高压电智能结构的整体性能和变形精度,提出了同时考虑压电驱动器布局(分布位置及角度)和基体结构拓扑构型的协同优化设计新方法.采用多点约束方法 (multi-point constraints,MPC)建立压电驱动器和基体结构的连接,定义一种与测量点目标位移相关的权重函数,以实现结构的精确变形控制.通过协同优化设计,压电驱动器可以获得最优的分布位置及角度,同时基体结构获得最优的拓扑构型,从而提升了压电智能结构系统的整体驱动性能和变形精度.通过进一步分析,研究了精确变形、体分比约束与结构优化构型和整体刚度的关系,以及优化结果中可能存在的传力路径畸变现象.数值算例的设计结果表明,采用协同优化设计方法,能够扩大结构的寻优空间,有效减小变形误差,实现压电智能结构的精确变形控制.     

Finite element formulation for active functionally graded thin-walled structures

For the analysis and design process of smart structures with integrated piezoelectric patches, the finite element method provides an effective simulation approach. In this paper, an attempt on modeling and simulation of the behavior of hybrid active structures is carried out using developed Kirchhoff-type-four-node shell element.The finite element results are compared with reference solutions taking into account the electromechanical responses of smart structures with various geometries, and the results show very high agreement. The main aspect of the application of the proposed element is to predict the behavior of FGM shells containing piezoelectric layers. A set of numerical analyses is performed in order to highlight the applicability and effectiveness of the present finite element model, notably for smart FGM structures. A comprehensive parametric study is conducted to show the influence of material composition, the placement and the thickness of the piezoelectric layers on the deformation of the laminated structure.     

形状记忆合金力学行为与应用综述

本文对形状记忆合金的特性、本构模型及其在不同领域中的应用进行了综述。分析了形状记忆合金材料和力学特性及其在智能结构中的应用。介绍了现有微观、介观和宏观本构模型描述形状记忆合金热力学行为的方法和特点。详细阐述了形状记忆合金在不同领域的应用现状,特别总结了结构优化技术在提升智能结构性能方面的应用,分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题,并对其在智能结构中的关键技术与未来发展方向进行了探讨。     

A theoretical analysis of piezoelectric/composite anisotropic laminate with larger-amplitude deflection effect,Part I: Fundamental equations

Considering the effects of both the different material properties of composite layers and the poling directions of piezoelectric layers, we utilized the assumption of the simple-higher-order shear deformation theory to model and analyze the laminated composite plate integrated with the random poled piezoelectric layers. Further, the generalized Hamilton’s variation principle for electro-elasticity was employed to deduce the fundamental equations of piezoelectric/composite anisotropic laminate, i.e. the governing equations and boundary conditions. For the special requirement of the larger-amplitude deflection of smart structures, the Von Karman strains were used to account for the geometric nonlinear effect of the practical larger-amplitude deflection on the electro-elastic behavior of smart composite structures. Moreover, the sensor equations were also carried out with considering the large-amplitude deflection effect of smart composite structures.     

软体智能机器人的系统设计与力学建模

机器人或机电装备通常由电机模组、液压元件、齿轮和铰链等硬质部件构成,具有动力足、精度高等优点,但在实现低噪声、高安全系数与亲和性等方面存在挑战.受自然界生物体的柔软特性与高环境适应性的启发,设计制造软体机器人是近年来机器人领域的研究热点.作为软体机器人的核心构成部分,智能软材料可在外界不同刺激下产生不同响应,具有材料柔韧、生物相容性好、易于制备、价格低廉等优点,可广泛应用于机器人的设计与制造.几类典型的具备驱动功能的智能软材料与结构获得广泛的研究,包括气动软体肌肉、形状记忆合金/聚合物、离子交换聚合物、介电高弹体、响应水凝胶等.本文介绍了多种驱动类型的软体智能机器人研究成果,并从软体智能机器人的系统设计与力学建模两个方面进行了归纳分析与讨论.      

智能板模态传感与控制的数值分析

智能结构技术对空间大型柔性结构 振动控制问题具有重要意义,采用独立模态空间控制技术对压电智能板进行主动振动控制是一种常用方法,以前对这一问题的研究仅限于解析的方法,本文采用有限单元法,设计了新的压电模态传感器与致动器,该方法能够适用于形状及边界条件较为复杂的智能板,算例分析证明了该方法的正确性。     

机敏材料和机敏结构的力学分析

机敏材料是一种具有传感和执行的双重功能的功能材料，它无需外界的帮助，而本身就可以在电、磁、热、机械运动、光、声、化学、流变等等性能中的几项之间产生耦合行为，当机敏材料和具体结构形式结合在一起时便构成了机敏结构。本文重点介绍了比压电体更为一般化的线性电磁热弹性固体的一些基本理论，综述了压电体的材料力学分析以及压电体在机敏结构控制中的力学行为分析。最后则简略讨论了其它机敏材料中的力学分析。