摩擦与滚阻对被动行走器步态影响的研究

本文研究了圆弧足被动行走器支撑足与地面间的摩擦系数和滚阻系数对被动行走器步态的影响.首先分别利用扩展的赫兹接触力模型和LuGre摩擦模型描述了支撑足与地面接触点处的法向支撑力和切向摩擦力,并考虑了行走过程中支撑足所受的滚动摩阻;其次利用第二类Lagrange方程推导出了该系统的动力学方程,并通过与已有成果的对比确定了合适的LuGre摩擦模型参数;最后仿真分析了摩擦系数和滚阻系数对被动行走器步态的影响.研究发现:摩擦系数的改变虽然对被动行走器行走的平均速度、步幅,以及支撑足接触点处的最大法向接触力的影响较小,但摩擦系数的减小会改变其行走步态类型,如发生倍周期分岔甚至混沌现象;然而,滚阻系数的改变会对行走器行走的平均速度、步幅,以及支撑足接触点处的最大法向接触力的影响较大,尚未发现滚阻系数的改变会引起其行走步态的变化.     

纳秒脉冲下变压器油两相流注放电仿真研究

为揭示液体电介质击穿过程中形成的气体放电通道对液体电介质放电过程的影响,以针—板电极间隙变压器油为研究对象,基于等离子体流体力学模型,引入了液体电介质放电过程中气相放电通道对电离机制及自由电荷迁移率的影响,建立了用于模拟脉冲电压下液体电介质放电过程的两相流体模型,仿真研究了纳秒脉冲下针板电极流注放电的起始与发展过程。仿真结果表明:采用Heaviside方程可以在模型的不同区域同时实现气相物理过程和液相物理过程的模拟与计算。气相物理过程的引入导致流注尾部电场显著降低,流注头部电场进一步增强,使流注通道的发展速度要高于传统液相模型,有助于加深对纳秒脉冲下液体电介质中预击穿流注的起始、发展过程的认识和理解。     

专业基础课之课程育人的探索与实践

基于现代信息技术与教学手段,在土木工程、机械车辆和航空航天等专业的课程教学中,开展了课程育人的探索与实践,将课程思政与教书育人融于专业基础课程的教学过程,以实现育人与育才的统一,为中华民族的伟大复兴培育德才兼备的优秀人才。     

非光滑动力系统Floquet特征乘子的计算方法

对刚性约束的非线性动力系统进行研究 ,得到了该动力系统周期运动稳定性分析的Floquet特征乘子计算的半解析法。同时 ,也给出了刚性约束的线性动力系统和弹性约束 (分段光滑 )的非线性动力系统的Floquet特征乘子计算的解析法和数值方法。最后 ,针对一刚性约束的非线性动力系统 ,应用上述方法求Floquet特征乘子 ,并基于Floquet理论对周期运动的稳定性和分岔进行分析 ,将所得的结果与用Poincar啨映射方法分析的结果进行比较 ,以验证非光滑动力系统Floquet特征乘子计算方法的正确性     

旋转挤出加工制备高性能聚合物管

聚合物管主要用于流体压力输送,要求环向强度高,耐应力开裂性能好,使用寿命长。我们借鉴天然管竹子因竹纤维轴向排列使其轴向破裂易,横向破裂难的结构特点,提出形成偏离轴向的增强相结构可以显著提高聚合物管的性能,自行设计研制了新型的聚合物管旋转挤出装置,通过芯棒和口模独立可调的旋转运动与轴向速度可调的挤出/牵引运动的不同组合,形成与常规挤出不同的应力场,并通过管内外壁双冷技术调控聚合物管中温度场,从而在聚合物管中形成和定构不同层次的偏离轴向排列的增强相结构(如取向分子、串晶、原位成纤诱导形成串晶、外加纤维等),大幅度提高聚合物管的环向强度和耐应力开裂性能,如旋转挤出聚乙烯管形成偏离轴向串晶结构,使其环向拉伸强度和裂纹引发时间分别比常规挤出聚乙烯管提高78%和544%。我们还从理论上分析了旋转挤出中聚合物的流变行为,得到其流动速率数学表达式,阐明旋转挤出形成偏离轴向增强相结构的机理。旋转挤出加工为制备高性能聚合物管提供新设备、新技术、新理论。本文简要总结了我们通过旋转挤出制备高性能聚合物管的一些研究工作。     

β-磷酸三钙与聚乙烯醇的相互作用及其对聚乙烯醇热性能和力学性能的影响

以水为增塑剂,利用分子复合和增塑的方法,制备了聚乙烯醇(PVA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合材料,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描热分析(DSC)及热重分析(TGA)等手段研究了PVA与β-TCP间的相互作用及其对复合材料热性能和力学性能的影响.结果表明,β-TCP中的Ca2+与PVA中的OH形成配位键,破坏了PVA自身氢键的缔合状态,使PVA中的小分子脱除反应在更高的温度下进行,提高了PVA的热稳定性,当β-TCP质量分数为30%时,复合材料的初始分解温度由PVA的235.4℃提高到268.6℃,增塑剂水可显著降低PVA的熔点,从而获得约138℃的热塑加工窗口.β-TCP在PVA基体中的良好分散及其与PVA基体间的良好界面相互作用使复合材料具有优良的力学性能.     

多元醇法合成的Pt2.6Sn1Ru0.4/C用作直接乙醇燃料电池高性能阳极催化剂

采用多元醇法制备了不同原子比例和载量的PtSnRu/C催化剂,利用透射电镜和X射线光电子能谱表征了所制备催化剂的物化性能,采用直接乙醇燃料电池（DEFC）单池性能测试了其电化学性能,并利用电化学原位光谱、气相色谱和中和滴定分析了乙醇电氧化过程和产物. DEFC单电池测试表明Pt_2.6Sn₁Ru_0.4/C催化剂具有较高的电池性能,其中,以60 wt% Pt_2.6Sn₁Ru_0.4/C催化剂为阳极的DEFC性能最高,90 ℃下最高功率密度为121 mW/cm². 电化学原位红外光谱和阳极产物分析表明乙酸、乙醛、乙酸乙酯和CO₂是乙醇电化学氧化产物,Pt_2.6Sn₁Ru_0.4/C催化剂上乙醇的氧化效率较高. 阳极乙醇氧化活化能和催化剂表面组成分析结果表明,表面组成的相互作用使Pt_2.6Sn₁Ru_0.4/C催化剂具有较低的乙醇氧化活化能和较高的乙醇氧化活性.     

基于等效传递函数的多变量大滞后系统的内模控制方法研究

针对多变量大滞后系统存在的强耦合、控制困难等问题,文章提出了一种基于等效传递函数的内模控制新方法;该方法首先给出了具有内模结构的等效传递函数的计算方法,得到系统的等效传递函数;然后采用麦克劳林降阶法对得到的高阶传递函数进行降阶,进而根据降阶后的模型设计内模控制器,有效避免了超前项的出现,降低了控制器设计的复杂性;同时,为了消除稳态误差,在内模控制器上添加了一个由系统稳态响应获取的稳态增益;仿真结果表明,该方法能能够消除系统的稳态误差,实现系统的设定值跟踪;本方法具有设计简单、控制性能好等特点。     

基础力学课程群实验教学改革的初步探索

介绍北京航空航天大学国家级精品课定位的基础力学实验教学的改革，包括以课程 群为整体规划的三层次实验教学体系(基础实验、综合研究型实验与学生自主创新实验)以 及结合教学实践关于基础与创新、能力与素质、本科教学与科研和校园文化诸关系的思考和 一管之见.