摘要：针对Bernoulli Euler梁法计算蜂窝夹芯等效弹性参数的不足,利用3D有限元数值模拟技术,通过对不同材料、不同尺寸的正六边形蜂窝夹芯弹性参数进行数值模拟,给出了芳纶纸面内等效刚度和Poisson比随蜂窝夹芯几何参数变化关系,提出了等效弹性参数的计算公式和一种循环优化设计蜂窝夹芯板厚度的新思想,得到了一些Bernoulli Euler梁法无法得到的重要结论:正六边形蜂窝夹芯结构y方向的弹性模量大于x方向的1.5倍;等效Poisson比仅与蜂窝夹芯几何参数有关,而与材料常数无关等。最后通过与文献[11]铝质蜂窝夹芯的压缩实验结果比较,证实了本文所使用方法的有效性和部分公式的正确性。

摘要：微混合器是生物微流体芯片的重要组成部分,其通道特征尺寸一般在几十到几百微米,采用常规的流体有限元法很难获得令人满意的分析效果。本文采用格子Boltzmann方法对微混合器的特性进行模拟分析。通过对两种斜槽式底面混沌微混合器通道的流场速度进行计算,模拟痕量样品粒子在载体流中的整个分散混合过程,研究了样品粒子混合的标准偏差与混合距离的关系,发现其符合高斯曲线的规律。上述仿真研究结果与相关文献的实验数据非常一致。表明格子Boltzmann方法可以作为微流体混合器及微流体芯片设计中的一种有效的分析工具。

摘要：为了揭示局域共振型周期结构振动带隙的形成机理,以二维局域共振型周期结构为对象,依据动力学理论,提出了振动带隙形成的基础理论假设:振子和基体的振动模式,由其主模态主导,主模态依据模态参与因子通过模态切换形成不同的振动模式,并依此建立了振动带隙形成机理模型,研究发现:局域共振型周期结构中存在6种广义振动模式,各模式由基体的广义主模态主导,而广义主模态又由广义模态依据模态叠加原理形成,当被抑制时,广义子带隙形成。研究结果表明:振子广义主模态依据模态参与因子,通过抑制或释放基体的广义主模态实现振动带隙的打开与闭合;振动带隙特性主要由振子广义主模态的等效刚度和等效质量决定,通过设计振子可主动设计与调控结构的带隙特征。该研究不仅为工程结构的振动控制提供了新方法,为带隙的主动设计奠定了理论基础,也完善了周期结构的基本理论。

摘要：针对开式数控回转头压力机机身传统设计方法的不足,建立了打击载荷的理论模型,用有限元法完成了J92K 25型机身的动态分析,并进行了实验验证,得到了在静态分析中没有出现的重要结论:机身动应力的峰值交替出现在曲轴孔的顶点、机身喉口下过波圆角处及前后地脚螺钉孔附近,在振动过程中,前后地脚螺钉孔处的应力有时会更高.由于该机不会发生共振,所以连续行程次数还可以进一步提高 打击中心沿x,z方向均有一定的错移,其中在x方向的错移最大.最后,提出了控制最大动应力、打击中心在x和z方向错移及机身动态垂直变形的动态设计新方法,这对高速度、高精度、受冲击载荷机床的动态设计有重要意义.

摘要：多腔体的微型可降解高分子聚合物PLGA药物缓释系统是一种新型植入式给药微器件,其载体结构是结合药物释放的要求和高分子聚合物生物降解特性进行设计并利用MEMS工艺制备.为了解微型给药系统实际释药的性能,需要对其进行建模和仿真研究.基于体溶蚀的MonteCarlo溶蚀模型,建立了具有多腔体的微型PLGA给药载体的释药模型,并对腔体结构为圆形的微型给药系统进行了释药过程仿真.仿真结果表明本文建立的微系统释药模型可以较为准确的描述微系统的释药过程,仿真模型对进一步开发微型PLGA给药系统有重要的参考价值.

摘要：为了研究高温环境下具有梯度结构的多孔金属纤维吸声性能,应用物性参数与温度之间的关系式,将Johnson-Allard吸声理论模型拓展到高温条件下,建立了多孔金属纤维材料高温吸声理论模型。采用高温阻抗管设备,测量了多孔材料试件,实验测试数据与理论计算结果符合很好,验证了理论模型的有效性。应用声阻抗转移公式,进一步将该理论模型拓展为梯度多孔金属纤维的高温吸声理论模型,并结合优化算法对多层梯度材料结构进行了优化设计。研究结果表明:高温条件下,材料吸声效果相比常温条件下稍差;多孔材料孔隙率和纤维丝径对材料吸声性能影响显著,随着孔隙率或纤维丝直径增大,材料吸声系数在低频段减小,在中频段增大;经过结构优化设计后,在同等条件下,多层梯度金属纤维材料吸声性能明显优于单层结构,具有良好的吸声效果。研究工作对多孔金属纤维材料的高温吸声应用及梯度优化设计具有一定的指导意义。

摘要：在单光源逆向调制(modulating retro-reflector,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR端上行再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IPPM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM方案的单光源MRR FSO系统增益约5 dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时,CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10^(-3)以下的全双工通信。

摘要：高性能超材料吸波结构是近年学术界和工程界研究的热点,它通过单元结构的周期阵列排布形成吸波超材料结构,实现超材料的吸波层与自由空间的阻抗匹配,大幅提高对电磁波的吸收率,在隐形技术、通信天线及微波成像等军事和民用领域具有广阔的应用前景。基于超材料阻抗匹配原理,提出了熔融沉积3D打印技术制备超材料吸波结构的方法,实现了一种由聚乳酸(Polylacticacid,PLA)单元空腔和具有优异电磁特性的蒸馏水复合组成的超材料结构的精确设计与制造,获得了在8.2~30.0GHz电磁波频带内具有90%以上吸波率的高性能超材料吸波结构。研究表明该超材料结构还具有良好的极化无关和宽角度吸波特性。所设计制造的超材料吸波结构具有性能强、厚度薄、质量小等诸多优异的特性,为推动高性能吸波结构的深入研究提供了一种新的思路。

摘要：利用不同规格的聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)设计并制备了一种多腔体可降解的植入式药物控释微型装置,并考察了亲水性药物对乙酰氨基酚和氯苯那敏在不同规格PLGA微型装置中的释药情况。结果表明,单纯依靠扩散作用不能实现长期恒速释药,而带微孔的该类微型装置的累积释药量线性度较好,有可能适用于植入式长期控释给药。

摘要：在当前创新设计时代背景下工程科技创新对人才能力有新的要求,设计能力日益成为工程创新的关键环节。相应地,基于设计的高等工程教育模式日趋受到重视。然而如何进一步将设计融入到工程教育课程中,形成以产出为导向的课程教学方案,培养具备优异工程设计能力的人才是当前课程教学中首先需要解决的问题。本文根植工程创新的技术与社会背景,在追述工程设计和设计思维内涵的基础上,回溯研究了基于设计思维的通识类课程、通识类国际化在线课程和Workshop教学实践,提出了以设计思维为主线的工程设计能力培养方法,并分别从课程内容构建、教学过程组织和教学方式设定三个层面分析得出了基于设计思维的工程设计能力培养课程设计框架。最后,总结了应用设计思维进行工程设计能力培养的课程实施路径和方法,为工程创新能力课程的改革提供了借鉴和理论支撑。