摘要：In this study,a high impact resistant multi-layered composite consisting of continuous carbon fibre/nylon(CCF)and short carbon fibre/nylon(SCF)layers is developed via 3D printing *** effect of CCF/SCF layers configuration on the impact resistance is investigated by low-velocity impact test,and the impact failure mechanism of the 3D printed composites is explored by microscopic observations and finite element(FE)simulation *** results show that the 3D printed multi-layered composite with SCF layers distributed in the middle(HFA)exhibits higher impact resistant performance than the specimens with alternating SCF/CCF layers(HFB)and CCF layers distributed in the middle(HFC).The effect of CCF/SCF layers proportion on the impact performance is also studied by FE simulation,and the results show that the specimen with a CCF/SCF proportion of 7.0 exhibits the highest impact strength.

摘要：羊角因其独特的管状微观结构显示出优异的抗冲击性能。本文从羊角微观结构汲取灵感,设计了仿羊角管状结构。基于3D打印熔融沉积技术,采用短切碳纤维增强尼龙复合材料制备了仿羊角管状结构(HTS)。冲击实验结果表明HTS试样的冲击载荷-位移曲线中存在较长的高载荷平台区,在此阶段吸收了大量的冲击能量,较非仿生样品吸能提升了143.9%,比吸能值提升了178.8%。提出了HTS冲击有限元模型,仿真预测结果和实验获得的冲击响应及裂纹扩展路径结果吻合较好,验证了该模型的有效性。采用该模型分析发现:在冲击过程中细管周围产生较大的应力集中,使裂纹发生偏转进而捕获裂纹,并在细管其他位置重新萌生新的裂纹并朝下一个细管扩展,这个过程不断重复,从而吸收了大量的冲击能量。最后,基于该有限元模型探索了几何参数和材料性能对HTS冲击吸能的影响规律。该研究探索了仿羊角管状复合材料结构冲击吸能特性和吸能机制,对新型抗冲击装备的设计和制备具有重要意义。

摘要：电驱动连续碳纤维增强形状记忆复合材料(continuous carbon fiber reinforced shape memory composites,CFSMPC)是一种利用电信号驱动实现可控变形的形状记忆复合材料。本工作提出一种电驱动连续碳纤维增强形状记忆聚乳酸复合材料镂空结构,通过对温度均匀性的控制,可实现结构变形的精确控制和力学性能的提升。采用3D打印方法制备复合材料镂空结构,利用实验探究几何参数对镂空结构力学性能和形状回复性能的影响。结果表明:镂空结构较非镂空结构的拉伸强度有所提高,且胞宽越小强度提升越明显;CFSMPC镂空结构的形状记忆回复速度和最大回复力均有明显上升,这是因为镂空结构可以有效避免碳纤维热扩散导致的低温区,从而保证结构整体的温度均匀性;提出基于黏弹性本构的CFSMPC镂空结构电-热-力耦合有限元模型,预测的温度分布和回复时间与实验结果吻合较好。采用该模型进行分析,发现胞宽越小,回复时单胞的温度越均匀,内部应力释放越快,因此,结构的形状回复越快。

摘要：由于动载系数的计算公式比较复杂,机械设计手册中提供动载系数线图供设计人员近似计算,但通过人工查取线图数据的方法会给设计带来误差,并且不利于实现设计过程的CAD。因此,提出了应用径向基函数神经网络来确定动载系数的计算方法,映射了引起动载系数与其影响因素(齿轮节线速度、齿轮制造精度)的非线性关系,并与其他文献中提出的应用BP神经网络的方法进行对比。结果表明:径向基函数神经网络可通过较少的训练次数达到较高的精度,大大超过了BP神经网络的收敛速度和训练效率。该方法可广泛应用于工程设计中计算齿轮动载系数及其他以线图表示的参数。

摘要：跳跃式机器人相比轮动式机器人的主要优点是能更灵活的运动以适应更多陡峭地形,我们以青蛙为原型设计了一种仿生跳跃型机器人,能够完成侦探、探索地形等任务。结合青蛙跳跃前后各个阶段的运动需要在前后肢体运动形态,足部结构设计和动力系统上都采取了创新设计,并在机械设计的基础上虚拟样机建模,以进行Adams仿真方法与运动学分析进行跳跃可行性验证,为后续机器人制造过程打下基础。

摘要：文章中建立了斜齿轮齿面温度有限元分析模型,模型考虑了齿面与空气和润滑油的对流换热,以及齿轮副摩擦产生的热流量.通过与实验测试得到的齿面温度对比来验证该模型.最后,利用该有限元模型分析了典型的齿轮设计参数对齿面温度的影响.结果表明,本文建立的有限元分析模型得到的温度和实验测试结果基本一致,最大误差在5.67%以内;并且,齿面温度随着齿顶高系数和齿宽的增加而增加,并随着螺旋角的增加而上下波动.本文提出的模型为高速斜齿轮抗胶合设计提供了依据.

摘要：跨距较长的轴在自身载荷作用下产生较大的挠度,进而导致轴高速旋转时离心力沿中线分布不均匀,从而加大了轴的挠度.在重力和离心力耦合作用下,轴端翘起导致轴端与密封件的磨损严重.本文提出了一种利用有限元分析模拟重力和离心力耦合作用下高速轴径向变形的方法,并将其应用于高速轴的设计中.结果表明,在2000 r/min的额定转速下,轴端的径向变形量达到64μm.通过优化轴承的位置,使轴端的径向变形量下降为1.8μm,有效的降低了密封件的磨损.最后,利用模态分析,发现改进设计后轴的额定转速有效的避开了其各阶临界转速.