第十二届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛“自停滚轮”项目设计方案

本文介绍了江苏科技大学代表队在第十二届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛“自停滚轮”项目中的设计方案和制作过程,给关心和热爱该比赛的力学爱好者提供参考。     

DESIGN PRINCIPLES AND CASE ANALYSIS OF COLLEGE STUDENTS’ STRUCTURAL DESIGN COMPITITION

在结构设计竞赛中,结构方案的优劣对竞赛结果起着至关重要的作用,素有"方案为王"的说法。对结构方案设计的总体原则进行了总结,并以上海交通大学代表队在第十一届全国大学生结构设计竞赛上的获奖作品为例,介绍以上方案设计原则在实际操作中的应用。     

TRAJECTORY DESIGN OF THE GALAXY SETTLEMENT-SUMMARY OF THE CHAMPION TEAM TO THE 10TH GLOBAL TRAJECTORY OPTIMIZATION COMPETITION

由美国喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)主办的第十届国际空间轨道设计大赛于2019 年6月落下帷幕,中国队伍首次在该赛事中夺冠。本届比赛在历史上首次以科幻任务为背景,需设计对银河系10万颗恒星的最优移民轨道方案。本文介绍了银河系移民的任务要求、引力模型和飞船机动模型,着重分析了赛题的评价指标。引入了树结构来表示移民方案,并对移民树初始分布的选取方法进行了描述,再对比介绍了正向和反向两种移民树生成策略。同时对竞赛中使用的移民树局部优化和拓扑重构等方法进行了简要说明,并在银河系星图中以树结构展示了冠军方案。对本届竞赛的意义进行了总结,得到了一些有益的启发。     

DESIGN AND PRACTICE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION EXPERIMENT PROJECT IN STRUCTURE DESIGN COMPETITION1)

结合土木工程专业大学生结构设计竞赛的特点和学生实践能力培养要求,为了研究结构设计竞赛竹皮构件的受力性能,以竞赛用竹皮和胶水为原料,设计了学生科技创新实验项目,对不同长度、厚度的竹皮构件分别进行抗压、抗拉、抗弯实验和胶水与竹皮的复合强度实验,通过对构件加载进行承载力测试。实验表明厚竹皮的拉、压、弯荷重比性能较好,胶水滴注可以提高竹皮的荷重比,竹皮构件受压非线性特性较为明显。该创新性实验项目紧密结合结构设计竞赛开展,具有极强的实践性和研究性,有利于培养学生的团队协作和创新能力。     

CONSTRUCTION OF GOLD COURSE OF MATERIALS MECHANICS IN PROVINCIAL UNIVERSITIES UNDER THE BACKGROUND OF EMERGING ENGINEERING EDUCATION 1)

大学课程中的"金"和"水"之争议成为热点,地方高校的材料力学课程亦面临此问题。为适应新工科建设和地方高校转型升级需求,重组材料力学知识模块,利用多维度素材建设、"教与学"模式转变以及多指标综合评价等手段,建立一套教书与育人、课内与课外、理论与实践、教学与科研、设计与竞赛相结合的"教学相长、内外联动、上下融合、虚实结合"的材料力学金课,以此激发学生的学习动力和专业志趣,实践效果良好。     

基于“兴趣-科研-探索”的船舶与海洋工程流体力学启发式教学模式初探

针对船舶与海洋工程流体力学课程的教学特点,提出一种“兴趣-科研-探索”的启发式教学模式。该教学模式以“兴趣驱动”为牵引,以“科研应用”为抓手,以“探索未知”为导向,最大限度地调动学生的主动学习能力和发散思维潜力。以空泡现象为例,将该模式与船舶与海洋工程流体力学知识点相结合,激发学生对于知识点的好奇和兴趣,加深学生对于知识点的掌握和应用,启发学生对于知识点的理解和想象,旨在为该课程教学探索一种新模式。     

给定前缘线平面形状的密切锥乘波体设计方法

乘波体因其高超声速阶段的高升阻比性能成为目前研究的热点,但其本身的诸多性能缺陷限制了其在工程中的实际应用. 密切锥乘波体设计 是目前应用较广的乘波体外形设计方法,具有较高的灵活性和生成效率. 本文以弥补乘波体性能缺陷,提高乘波体设计灵活性为目的, 拓展了密切锥乘波体设计方法,推导设计方法中激波出口型线、流线追踪起始线与平面形状轮廓线之间的几何关系,并使用一个微分方程 组给出了具体的数学表达,奠定了定平面形状乘波体设计的理论基础. 通过介绍此微分方程组的数值求解过程,并分析应用此关系的注意 事项,本文提出了给定前缘线平面形状的密切锥乘波体设计方法. 根据此设计几何关系,以渐变前缘、弯曲前缘和双后掠等为例生成定平 面形状乘波体外形,结合计算流体力学方法分析这几类外形的流场,通过流场分布与设计曲线的比较,说明通过此方法设计得到的乘波体 外形保持了高超声速状态的乘波特性,并可以方便的控制平面形状,为提高乘波体的设计灵活性、改善性能缺陷提供了新的途径.      

微电子封装结构设计与仿真分析

近年来半导体相关科技产品快速的朝高密度、高效能、多重物理特性与微小化发展,除上述 趋势外,微电子产品尚需保有高可靠度、低制造成本与缩短上市时程等必要特性才可应付国 际上激烈的竞争. 面对此一制程技术的快速变迁与高难度及高整合性制程革命性时代的到来, 下世代封装技术的研究发展已面临了极大的挑战. 随着产品的高复杂度与微小化的发展趋势, 若以传统实验及试误法(Try and Error)的设计方式来进行产品的研发,其所耗费的金额与时间将过于庞大与漫长,因此以模 拟分析法取代耗时耗钱的实验来进行产品研发的重要性与必然性已逐步提升,并受到国际各 半导体相关大厂的重视与采用.     

THE REASONABLE DESIGN OF BEAM SECTION

本文针对梁的截面设计,展示了随时代变迁其发展历程,并结合工艺与材料讨论了梁截面设计思路,可为材料力学教师与学生全面认识与理解弯曲梁的合理设计提供课堂教学补充材料。     

疲劳设计方法的进展

本文对早期疲劳设计方法,包括无限寿命设计、安全寿命设计、破损-安全寿命设计、损伤容限设计作了简单的回顾,对可靠性设计新方法作了详尽描述,同时还对疲劳寿命估算中的名义应力法与局部应力应变法进行了比较,最后对今后这课题的研究提出了一些建议。      

DYNAMIC ANALYSIS OF ECCENTRIC WHEELS ALONG SLOPE FROM PURE ROLLING TO CONTINUOUS BOUNCING

研究了第十一届全国周培源大学生力学竞赛团体赛中轮子跳高试题的偏心圆轮方案,建立了无初速度释放的偏心圆轮沿斜面纯滚动到连续跳动的动力学理论模型,分析了弹跳现象的产生条件,研究了纯滚动到连续弹跳的动力学过程,给出了斜面倾角、初始释放角和摩擦系数等因素对跳跃行为的影响。     

THE "REBEL TRAVELLING" OF GENERAL NONLINEAREVOLUTIONAL EQUATION AND DISCUSSIONON RELATED PROBLEMS

I.IntroductionThere\ersedtransforlllationofevolutionfornlisot'tellobser\.edillnature.forexample.there\'ersedchangeofcon\'ergenceintodid'er~ellcefaithlandingofu hitecap.theuns}'mmetricalbreak-off'ofresilelltmaterialcausedb}'poundingftheelldlessnowofiii'eevolutionalldtheval-iatiollofspecies;tileriseandfilllinecollonlicacti\-ittes,the"collfLlsion"alld'order"illcvolutiollofsociety.etc..Itisoh\-loLlSthattilelinearInodelorcontinuousthinkingpatternispo\verlesstocopewiththesephenonlella.Thetheoryofc…     

SCIENTIFIC FANTASY AND REALITY-TALK ABOUT THE FILM "THE WANDERING EARTH"

从力学角度分析科幻电影《流浪地球》所展示未来技术的实现可能性。     

高压捕获翼位置设计方法研究

高压捕获翼构型是一种合理利用机体/上置翼(简称捕获翼)间的耦合关系提高飞行器升力,进而大幅提高升阻比的高速飞行器新概念构型.基于其设计原理,捕获翼的位置与机体压缩激波和自身二次压缩激波的位置均直接相关,一般难以利用理论方法直接获得.针对这一问题,本文运用均匀实验设计方法在设计空间内获取样本点并利用计算流体力学分析和迭代获得其设计位置,之后通过构造代理模型建立捕获翼位置与设计参数间的模拟映射关系,进而发展了一种捕获翼位置设计的有效方法.在方法研究基础上以锥体-捕获翼组合构型作为实例对其进行验证.结果表明,该方法可在较大设计空间范围内准确判定捕获翼的设计位置.此外,针对这一构型还开展了基于代理模型的设计参数单因素分析.发现在设计空间内,前缘压缩角、来流马赫数、和捕获翼钝化半径等3个关键参数均与捕获翼位置呈单调正比例关系.      

防护结构设计中应变速率效应问题

在防护结构设计中，通常是采用材料的动力强度和动力弹性模量以考虑应变速率效应问题。应用所提出的应变速率相关材料模型，对核武器及常规武器爆炸作用下的钢结构和钢筋混凝土结构进行速率相关分析，并与考虑材料强度提高的速率无关分析对比。两种分析结果表明，对于钢结构，两种计算结果相差不大；而对于钢筋混凝土结构．两种计算结果相差较大，而且目前防护结构设计方法偏于保守。     

拱形薄壳结构的减振降噪优化设计

基于拱形薄壳结构的动力仿真, 提出结构振动噪音最小、满足重量约束的约束阻尼厚度优化
设计模型. 利用K-S函数得到结构的振动加速度级, 将其作为结构减振降噪效果的评定参数,
采用响应面方法拟合目标函数, 并对其进行误差检验, 适当缩小设计变量范围调整
误差后, 响应面曲线的拟合程度较好. 最后采用二次规划方法求解模型, 经过优化设计, 结构第一阶固
有频率增加22.97%, 振动加速度级值减小12.96%, 结构的性能得到了很大提高.     

考虑振源阻抗影响的动力吸振器优化设计

本文从四端参数技术入手,着重研究振源特性对动力吸振器优化设计的影响,进行了理论推证。且与传统优化设计进行比较,最后通过回转惯性振源的计算,进行了讨论.     

氧化锆口腔种植体的动态植入过程分析与设计

在牙科种植领域常使用的种植体材料多为纯钛或钛合金,然而钛金属种植体存在美学缺陷及潜在的致敏可能等问题.氧化锆陶瓷由于其高强度、美观性与生物相容性被认为是钛金属种植体的理想替代品,但目前国内对于氧化锆种植体的研究仍处于起步阶段.本文通过对氧化锆种植体及骨组织进行有限元建模,并对种植体的动态植入过程进行仿真,分析了骨组织内部的应力-应变状况.结果发现,随着植入深度的增加,种植体与骨组织的接触面积增大,松质骨内应力增加.考虑到骨组织的具体结构,将松质骨内的最大应力-应变作为分析的主要对象,结合损伤分析,对种植体模型进行了优化.此外,还设计了3种具有自攻刃设计的种植体模型,分别进行应力应变分析后确定了最优设计.之后建立了具有自攻刃设计的种植体模型,并模拟了临床的3种植入方案:螺纹成形、螺纹切割、螺纹成形与切割进行分析,通过分析得到螺纹成形与切割种植方案更为安全的结论.本文结果可以指导氧化锆种植体的结构设计以及植入时的条件设定等,为我国自主研发的氧化锆种植体进行了理论指导,为其早日进行临床应用指明了方向.     

彩色显像管设计中的若干力学问题

论述了彩色显像管设计中的若干力学问题，包括玻壳生产过程中热应力有限元分析及玻壳防爆设计，荫罩热变形的有限元分析，荫罩结构固有振动特性及荫罩抗颤噪设计以及其它与显像管设计相关的力学问题，同时通过数值算例对解决这些问题的措施进行了相应的研究．