摘要：仿生扑翼飞行机器人的扑动变形测量对提高其飞行性能非常重要,而现有的数值仿真、立体视觉摄像和结构光投影等测量方法,存在边界条件难以确定、视觉遮挡等问题,因此提出了一种基于光纤光栅的接触式扑翼动态变形测量方法。设计了一种以聚酰亚胺薄膜为基底的光纤光栅柔性传感器,将柔性传感器以阵列的形式布设在扑翼表面监测翼面扑动的实时应变,并基于曲率的三维重建算法将实时应变数据重构为扑翼的实时三维形状。成功监测了一个室内稳定扑动周期内翼面的应变变化情况并开展三维变形分析,结果表明:扑翼扑动时翼面应变主要发生在支撑杆周围,下扑和上扑阶段的应变最大值分别为-50.6με和98.1με;翼面变形主要发生在翼面后缘,下扑和上扑阶段的变形最大值分别为-2.06 mm和4.02 mm。本研究为扑翼动态变形测量提供了技术支持,为提高扑翼机飞行性能提供了科学依据。

摘要：中深部硬地层含砂砾岩,硬度大、研磨性高、机械钻速慢、冲击力大,常规PDC钻头易磨损、进尺少、机械钻速低,综合效益差。为了突破PDC钻头的局限性,提高其在硬地层中的适用性,对锥形PDC齿的切削破岩机理和规律进行数值模拟,通过与PDC复合片进行对比研究,揭示锥形齿破岩规律,并设计研制了一种同轨布齿锥形齿PDC钻头。同轨道锥形齿PDC钻头以复合片作为主切削齿,锥形PDC齿作为二级切削齿,在复合片和锥形齿的共同作用下,钻头具有犁削和切削的双重破岩效果,使得钻头在中深部硬地层中的抗冲击性能和破岩效率大大提高。现场应用结果表明,与牙轮钻头相比,该钻头机械钻速提高了104.2%,单只钻头进尺提高了89.2%;与常规PDC钻头相比,机械钻速提高了104.4%,单只钻头进尺提高了184.8%。