HOMOGENIZATION—BASED TOPOLOGY DESIGN FOR PURE TORSION OF COMPOSITE SHAFTS

In conjunction with the homogenization theory and the finite element method, the mathematical models for designing the corss-section of composite shafts by maximizing the torsion rigidity are developed in this paper. To obtain the extremal torsion rigidity, both the cross-section of the macro scale shaft and the representative microstructure of the composite material are optimized using the new models. The micro scale computational model addresses the problem of finding the periodic microstructures with extreme shear moduli. The optimal microstructure obtained with the new model and the homogenization method can be used to improve and optimize natural or artificial materials. In order to be more practical for engineering applications, cellular materials rather than ranked materials are used in the optimal process in the existence of optimal bounds for the elastic properties. Moreover, the macro scale model is proposed to optimize the cross-section of the torsional shaft based on the tailared composites. The validating optimal results show that the models are very effective in obtaining composites with extreme elastic properties, and the cross-section of the composite shaft with the extremal torsion rigidity. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172078 and 10102018)     

微系统中转矩及电渗流作用下的微粒子电动旋转操控

微粒子的电动旋转操控是表征分散系中微粒子介电特性的有效方法.低雷诺数微系统中,以Maxwell-Wagner极化理论为基础,进行了转矩作用下的微粒子电动旋转机理研究,推导了此机理作用下微粒子电动旋转峰值速度所对应的特征频率,分析了弛豫时间对粒子旋转方向的影响,对转矩作用下的微粒子电动旋转速度进行仿真;以双电层理论为基础,对电渗流导致的微粒子电动旋转机理进行定性分析,提出具有金修饰的粒子表面更适合电渗流作用下的电动旋转研究.分别以羧基修饰的聚苯乙烯微球以及表面被金修饰的聚苯乙烯微球为操控对象,进行电动旋转实 关键词： 微系统 电动旋转 转矩 电渗流     

模糊自抗扰控制在永磁同步电机调速系统的应用

针对直接转矩调速系统中PID控制器参数鲁棒性差,调速过程中磁链和转矩脉动大的问题,设计了一种基于模糊的改进自抗扰转速控制器;自抗扰策略代替传统的PID控制方法,模糊规则对自抗扰控制算法进行简化,减少待整定参数;与传统的PID控制方法相比,模糊自抗扰控制能提高调速系统的误差估计补偿和抗干扰能力;对比仿真结果,模糊自抗扰控制响应速度快,明显降低了系统在调速过程中的磁链和转矩脉动,表明模糊自抗扰控制具有良好的控制性能,验证了该方法的有效性。     

应力调制的自旋转矩临界电流

自旋转矩临界电流过大的问题长期以来一直为人们所关注.本文提出,可以通过引入面外应力即引入应力各向异性场来降低退磁场,从而降低自旋转矩的临界电流.本文采用四分量分布式自旋电路模型计算了横向自旋阀由注入端输运到探测端(自由层)的极化电流大小.利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程数值研究了存在应力时,横向自旋阀中自旋转矩引起的自由层磁矩翻转的性质.结果表明,适当选择应力方向可使面外退磁场得到有效补偿,从而显著降低自旋转矩临界电流.另外,随着应力提高和退磁场的减小,磁矩翻转时间也大大减小.     

A High Revolution Speed Noncontact Ultrasonic Motor Driven by a Non-Symmetrical Electrode

A noncontact ultrasonic motor based on a non-symmetrical electrode is proposed. This motor has the advantages of using a simple driving electrode and having a high revolution speed. The revolution speed of its three-blade rotor can reach 5100rpm under a driving voltage of 20 V. A method operated easily is proposed to measure the output torque,     

单向开口阀式Savonius水轮机及其水动力性能研究

为提高Savonius水轮机的能量捕获效率, 提出一种单向开口阀式Savonius转子设计. 建立转子三维数值模型, 仿真分析转子叶片开口率和曲率等参数对水轮机性能以及减流效果的影响. 最后, 搭建实验平台, 开展物理模型对照实验, 验证数值模拟结果的准确性. 结果显示, 叶片的曲率半径较大且开口率较小时, S型水轮机的水动力性能有效提升; S型转子开口率为0.2时, 性能平均比无开口的S型转子提升33.57%; 当叶片的曲率半径在50~之间时, S型转子具有较好的减流效果, 在S型转子后方范围内, 可减少35%的流速.     

PEEK旋转密封环密封性能仿真和试验研究

为研究低刚度胀圈型旋转密封环的接触状态和密封性能，以聚醚醚酮(PEEK)材料的无槽环和V形槽环两种密封环为研究对象，基于COMSOL有限元软件建立了旋转密封流固耦合模型，对密封状态进行了模拟分析，并在试验台上测试了密封环的摩擦转矩和漏率. 仿真结果表明:在载荷作用下，密封环的变形显著影响密封面接触压力和流体压力分布. 试验结果表明:由于槽区流体的静压承载作用，V形槽环的摩擦转矩比无槽环小40%左右，但由于端面开槽减小了局部径向密封宽度，V形槽环漏率比无槽环大10%左右. 另外，两种环的摩擦转矩随转速增加均没有下降趋势，说明在试验条件下密封面动压减摩效果不显著. 研究结果有助于进一步认识胀圈型旋转密封环的密封机理，指导新型密封环的设计.      

洁净机器人反应转矩观测与碰撞保护研究

提出一种基于反应转矩观测器的机器人碰撞保护方法。机器人的反应转矩由基于模型的干扰观测器估值得到,模型的建立包括电机系统转矩模型与机器人系统动力学模型两部分。由于洁净机器人特殊的构型及关节耦合关系,机器人的动力学建模被大大简化,同时对简化后的模型采用最小二乘法对惯性参数和摩擦参数进行辨识,提高了模型的精度。根据永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型,可以得到基于电机电流的机器人关节转矩。机器人与外界环境接触时,关节转矩的增加量即为反应转矩。通过设计反应转矩观测器并采用力/位混合控制结构,实现基于电流的机器人主动柔顺控制功能,并在洁净机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。     

基于DSP的无刷直流电机新型转矩脉动抑制策略

无刷直流电机在换相时,非换相相绕组电流会产生脉动,绕组电流的脉动会引起输出转矩的脉动。研究无刷直流电机换相转矩脉动问题,是为了获得无刷直流电机更优的转矩输出特性,提高控制系统的稳定性和控制精度。通过分析换相转矩脉动的成因,在传统PWM_ON_PWM三相全桥调制方式的基础上,加入新型相电流预测控制算法,调节关断相和开通相电流下降和上升的速率,从而抑制相电流的脉动。利用DSP实现算法,验证了算法的可行性,通过实验数据和波形的对比分析,PWM_ON_PWM调制策略与电流预测算法相结合的控制算法可以有效抑制换相引起的转矩脉动。     

乙酸乙酯在D3F阴离子开环聚合中的促进作用

以硅醇钠为引发剂,乙酸乙酯(EA)为极性调节剂,在HAAKE转矩流变仪中合成了聚三氟丙基甲基硅氧烷(PMTFPS),探讨了三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)聚合过程中EA的促进作用.结果表明,在120℃下,引发剂质量分数为2.74%,EA极性凋节剂浓度为0.30 mol/L,反应4 min时,PMTFPS的数均分子量((...