摘要：润湿性调控和仿生织构设计是实现表面减摩耐磨的重要方法.利用飞秒激光在AISI 440C不锈钢表面制备了仿生微凹坑,在微凹坑中沉积润湿性可调的超疏水涂层,通过紫外线辐照构筑了4种梯度润湿性仿生织构表面.采用往复滑动摩擦磨损试验,以水为润滑剂,对比研究了不同载荷和速度下润湿性梯度对仿生织构表面摩擦学行为的影响.结果表明,在低载高速条件下,当表面形成低黏附性超疏水-弱疏水的润湿性梯度时,耐磨性最佳,相较于AISI 440C不锈钢抛光表面,磨损率降低47.9%,说明润湿性梯度耦合仿生织构能够有效减小磨损.

摘要：为了准确选取到参数化方法建立的中国女性人体有限元模型的体表样本,设计了一种用于人体体表建模的样本选取方法。通过采用样本估计总体的方法确定体表样本的选取数量;采用计算正态分布区间估计参数和按照数据分布比例方法生成体表样本的身高、BMI和年龄3个统计特征参数;利用拉丁超立方抽样方法按照体表样本统计特征的参数分布生成各样本的选取参数;通过Pearson相关系数检验各特征参数向量间的相关性。基于所设计的体表样本参数生成方法,在置信度为95%、误差不大于10%的条件下,所生成的97例女性体表样本各特征参数所构成向量之间无显著相关性,各特征参数分布与中国女性人体的总体分布相一致。所设计的体表样本选取方法可有效选取到代表中国女性人体特征的体表样本。

摘要：为提高汽车安全防护结构耐撞性,以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型,通过生物实验提取虾螯微观结构,设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标,借助经过验证的有限元模型对设计结构仿真模拟,经过结果数据分析确定影响结构耐撞性指标的关键参数a(胞元内凹深度),结合实际工况利用加权组合综合评价方法选出最优耐撞性结构。结果显示,当a=6.80 mm时的BCDA型混合结构耐撞性能最优,优化后SEA=3.21 kJ/kg,IPF=8.58 kN,CFE=31.29%。与单一胞元结构相比,优化后混合模型IPF最高降低35.24%,SEA最高提升35.72%,CFE有所下降,最多降低47.20%。

摘要：当前汽车碰撞试验中所用假人为标准姿态,忽略了驾驶员本能应急行为对自身损伤的影响。基于此问题,通过搭建沉浸式驾驶模拟器获取碰撞环境下驾驶员下肢姿态的变化特征并利用有限元方法对碰撞场景进行模拟仿真,最终通过数据分析对比驾驶员应急行为下人体各部位损伤情况。研究结果表明:当脚部位于油门踏板上时驾驶员头部以及大腿损伤较为严重,脚部踩压制动踏板时,胸部压缩量相较于其他姿态峰值增大了22.3%,脚部位于制动踏板上时颈部伸张力矩峰值最大,粘性指数峰值减小了25%。驾驶员下肢行为变化时其身体运动姿态、各部位的损伤程度有明显差异且与标准姿态相比各部位损伤情况也有显著不同。研究结果能够为针对中国驾乘人员的车辆安全防护设计提供新思路,同时对国内碰撞法规的完善具有很好的参考价值。

摘要：针对青饲玉米收获机械作业能耗大、切碎质量差的问题,利用自制青饲玉米收获机切碎试验台开展作业参数优化试验,分析作业参数对作业能耗和切碎质量的影响规律。以切碎比能耗、标准草长率为主要性能指标,切碎装置转速、喂入速度和喂入倾角为试验因素,设计单因素试验,确定各试验因素的较优水平区间;通过正交试验,建立各因素与指标之间的数学回归模型,探究各因素对指标的影响规律。试验结果表明:切碎比能耗最小时的最优作业参数组合如下:切碎器转速为1 005 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为8.4°;标准草长率达到最高时的最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为3.5 m/s,喂入倾角为8.5°。综合优化得到影响切碎作业性能的综合最优组合如下:切碎器转速为1 200 r/min,喂入速度为4 m/s,喂入倾角为8°。田间验证试验表明:切碎比能耗相对误差为5.23%,标准草长率相对误差为3.15%,最优作业参数综合表现良好,且回归模型可靠。

摘要：分析了已知火星的地表特征、火星壤以及国外模拟火星壤的矿物组成、力学特性和粒径大小及其分布,对模拟火星壤的力学特性进行对比分析。在此基础上,设计了三种粒径分布的模拟火星壤并对其力学特性进行测试。测试结果表明,其内聚力为0-0.316kPa;内摩擦角为38.4°-46.1°。

摘要：为满足对结构安全方面的要求,本文借鉴蜂窝结构强度比高、力学性能优异的特性,运用结构仿生学原理设计并建立了简化的仿直蜂窝、仿斜蜂窝和平板结构3种模型。在5种不同工况下利用有限元分析软件OptiStruct对3种模型进行了承载特性分析,运用3D打印技术制备3种模型,并对样件进行力学特性试验。根据模拟结果与试验数据对比分析得到以下结论:仿斜蜂窝结构各位置的应力数值相近,仿斜蜂窝具有良好力学传导特性;在相同质量情况下,仿斜蜂窝结构的承载能力较仿直蜂窝结构提高12%,较平板结构提高150%,其承载能力有着较大的优势,所以仿斜蜂窝结构较为合理。本文的研究实现了对仿蜂窝结构的承载性能分析,为防护结构轻量化设计提供了参考。

摘要：针对粗放式秸秆还田技术存在的诸多问题,开展秸秆田间精细化处理装备的研发,通过对所设计秸秆粉碎机的理论计算,对关键部位进行优化设计,研制出一款可以实现秸秆更细碎、灭茬更彻底、埋土更全面、混土更均匀、地表更平整的型号为1GJH-230型的组合式秸秆粉碎灭茬混土还田机。经田间试验测定,该组合式秸秆粉碎灭茬混土还田机可实现碎杆长度62 mm,秸秆根茬混合粉碎率86.9%、灭茬深度86 mm、灭茬深度稳定性97.15%、作业小时生产率1.2 hm^2/h。杜绝秸秆田间焚烧现象,作业后土地平整,有利于种子发芽和生长,是一种可同时服务于秸秆资源化利用和保护性耕作的新型农机装备。

摘要：为了减小挖掘机斗齿的楔土阻力,提取了蝼蛄前足爪趾的构型,在JL80型斗齿的基础上进行了仿生斗齿设计。采用快速成型加工技术加工了仿生斗齿与JL80型斗齿试样。利用试验机对两种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。运用有限元分析软件对仿生斗齿和JL80斗齿的楔入过程进行了数值模拟。结果表明,在同样条件下仿生斗齿的楔入阻力较JL80型斗齿低11%。本文设计的仿生斗齿可以为挖掘机斗齿的优化设计提供参考。

摘要：采用逆向工程技术,完成了鸵鸟足底曲面三维重构和分区,基于离散元法和有限元法,进行了鸵鸟足底曲面/沙土相互作用数值模拟。鸵鸟足底曲面下沙土颗粒流动程度沿足宽方向大于沿足长方向,表明鸵鸟足底曲面形貌更好地减缓了鸵鸟足在沙地上的前行滑移程度。在鸵鸟足多曲面结合形貌中,第Ⅲ趾底中间凹槽面固沙限流效果最好,此区域的沙土颗粒群受力呈现网格状稳态紧固分布。鸵鸟足第Ⅲ趾底中间凹槽面数学模型的建立,为鸵鸟足底曲面仿生设计提供了重要理论依据。