摘要：智能材料家族中的形状记忆合金(SMA)具有独特的形状记忆效应、超弹性、高阻尼、自感知和生物相容等特性。形状记忆合金执行器(SMAA)具有高功重比、高应变应力、高驱动频率和高设计自由度等特点,目前在航空航天、机器人、生物医疗、汽车自动化和信息电子领域已经开展了相关的理论研究和应用设计工作。基于SMAA的新型现代驱动技术与传统基于电磁、气动和液压原理的技术相比,在某些领域和应用场景下具有高功率密度、高精度和低成本的优势,因此SMAA工程应用前景和潜力较大,然而SMAA的本体设计、系统建模和控制涉及多学科的理论分析和设计思想,目前还没有发展出综合性的设计理论,因此该文总结归纳和分析了SMAA理论研究和应用发展的现状和趋势,进一步探索了SMAA综合设计理论,为SMAA今后发展综合设计理论提供参考,并为SMAA相关领域的科研人员提供理论研究和实际应用的参考。

摘要：该文基于开关电容结构与谐振网络单元的优势,提出适用于宽增益范围的模块化可重构单级DC-DC变换器,可根据输入电压范围来选择串入模块的数量,从而达到等效压缩谐振单元输入电压范围的目的,实现了变换器在宽增益范围内的高效率。同时,为了减小器件并联带来的不均流和局部过热等问题,该文设计了一种磁集成结构以代替传统采用分立磁心实现的平面矩阵变压器,并对比展示了所提出磁集成结构在变压器总损耗与功率密度上的优势,同时还给出了所提出磁集成结构变压器的损耗计算模型及其优化设计的方法。最后针对宽增益场景设计了输入电压为200~400V,额定功率500W的样机,验证了拓扑以及磁结构的有效性和正确性。

摘要：CW型原表面换热器作为可应用于微型涡轮动力装置的一种换热器型式,目前还没有公认的设计准则。代理模型优化设计是一种效率高、应用广泛的设计方法,本文引入该方法开展原表面换热器的设计工作。本文采用拉丁超立方试验设计方法在设计空间进行取样,结合Kriging代理模型与多目标优化遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化设计。经验证,最终得到的原表面换热器效能可达到86.3%,通道总压恢复系数均达到96%以上,均能满足设计要求,且换热器单元体内部没有出现流动恶化,故将代理模型优化设计应用于CW型原表面换热器的设计是可行的。

摘要：为增强流功能分析及流进化路径对机械产品渐近性创新设计的指引性和针对性,基于流的动态性和时序性,提出一种表达物质流、能量流、信息流—功能拓扑关系的三元流功能模型构建方法;面向改进流通性、提高流利用率、消除有害流的不同目标,基于流进化法则提出9条高驱动势、低阻值的流进化路径;建立了流进化路径与问题流的映射关系,构建了基于流功能分析与进化的机械产品创新设计模型,并结合秸秆超细粉碎机改进创新实例验证了模型的有效性。

摘要：随着科技的发展和生活的需要,柔性抓手因其安全性和柔顺性逐渐成为了研究热点。捕蝇草作为一种能够实现包络抓取的植物,其运动特点对于柔性抓手的抓取运动具有较好的参考性。文中根据软体网格结构和捕蝇草的变形机理,提出了一种由双仿生叶片组成的液压驱动仿生捕蝇草柔性抓手结构。首先基于本构模型提出了完全嵌入式单列网格弯曲角度和压力关系的数学模型,然后基于仿真模型分析了多列网格弯曲角度和压力的关系,确定了柔性抓手0.040 MPa的工作压力。通过分析仿真结果,得出了边缘不完整网格的弯曲角度变化和受力均大于完整网格的结论,证明了不完整网格处是柔性抓手强度的薄弱点。进行了液压驱动和气压驱动仿生叶片的弯曲实验和闭合力实验,证实了在工作压力下液压驱动的性能优于气压驱动,确定了柔性抓手0.010 MPa的准备压力。最后通过适应性实验证明了所设计的柔性抓手能抓取不同形状的物体,证实了最大负载能力达304.3 g。文中设计的液压驱动仿生捕蝇草柔性抓手可以为活体昆虫捕捉和无损采摘提供有效的解决方案,也可为仿生植物机器人的研发提供理论和技术基础。

摘要：为了研制适应关节黏弹特性、轻便、可穿戴的手指功能康复装置,在分析手指关节、肌腱运动机理的基础上,设计形状记忆合金(SMA)丝驱动的手指功能康复装置.建立该装置的运动学模型和SMA驱动模型,提出基于SMA丝电阻反馈的模糊神经网络PID控制方法,研制手指功能康复外骨骼样机,进行样机的运动性能和控制性能实验.结果表明,仿生外骨骼实现了预期的手指被动康复运动,拇指、食指和中指的最大弯曲角度与人体手指的弯曲角度相近,分别为130.5°、236.4°、242.5°;仿生外骨骼能够辅助手指完成日常抓握动作;模糊神经网络PID相比于传统PID控制,有效缩短了仿生外骨骼的响应时间,手指的屈伸康复频率为6次/min.

摘要：为了解决传统深度卷积神经网络在舰船图像细粒度分类中的局限性,本文设计了细粒度遥感舰船开集识别模型。首先,引入了基于注意力机制的STN模块,加在特征提取网络前用来过滤背景信息;然后在STN模块后接一个多尺度的并行的卷积结构,强化网络对不同尺度的局部区域的特征提取能力;接着将提取到的特征分别输入基分支和元嵌入分支,用来增大类间方差和减小类内方差,同时强化模型对尾类小样本的学习;最后对两个分支的分类结果进行决策融合,根据设定的阈值判别已知类和未知类进一步对已知类进行细分。在平衡与不平衡分布的FGSCR-42数据集上进行了4种开放度实验,结果表明:在平衡分布的数据集上4种开放度的平均准确率为90.5%,86.3%,85.7%,85.1%,不平衡分布数据集的平均准确率为90.0%,85.1%,84.3%,84.1%。与当前主流的舰船识别方法相比,本文方法分类具有更高的识别准确率和更好的泛化能力。

摘要：针对频控阵MIMO雷达定位多个目标时,需要目标数先验信息,且多维参数估计计算量大的问题,提出了一种联合估计方法。该方法利用频控阵MIMO的角度与距离依赖性,将目标数与方位参数估计转化为空间谱上的多峰优化问题;设计了一种基于密度的多峰差分进化算法对其进行求解,降低了计算量且不需要单独的目标数估计算法。仿真结果表明,所提方法的目标数和方位参数估计性能均优于已有方法,突破了已有方位参数估计方法的应用局限,可以无量化误差地得到最优方位估计结果。

摘要：现行机械式保压球阀受限于井下狭小空间,保压能力弱、保压成功率低、灵活性差.针对以上问题,提出一种“半浮动”取心保压球阀设计构想.基于保压取心技术要求,采用数值仿真及理论计算,设计研发了一种“半浮动”球阀保压控制技术,创新设计的“半浮动”承压结构改变了球阀承压位置,有效增强了球阀承压能力.提出了一种气动式的新型控制方式,球阀启闭可控,可以有效解决大斜度井、水平井作业中球阀关闭难题.分别对“半浮动”及固定球阀阀体、阀座进行了有限元对比分析,“半浮动”球阀承压能力达到70 MPa,保压能力显著提升.通过理论计算确定了球阀的转矩及最小气体压力.研究结果可为保压取心技术的发展提供一定技术支撑.

摘要：储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失。为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立了基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价方法。同时,通过数值模拟手段,采用CEL(coupled Euler-Lagrange,耦合欧拉-拉格朗日)流固耦合算法建立了储罐内爆三维有限元模型,对内爆载荷作用下储罐的破坏过程及不同影响因素下储罐的弱顶性能开展研究。计算结果表明:在基于压力和应力的弱顶性能评价中,储罐在90°,135°,180°位置处的峰值压力比大于1,满足弱顶要求;在基于结构断裂的弱顶性能评价中,由于裂纹延伸到液位以下,2条裂纹分别穿过液位1.99 m和5.21 m,储罐不具备弱顶性能。随着储罐容积的增加、液位的升高,储罐的弱顶性能增强。根据计算所得结果,采取在液位以上设置防护圈的方法对储罐进行优化,使得非弱顶储罐满足弱顶结构设计要求。所建立的储罐弱顶性能评价条件可为储罐的弱顶设计及分析提供参考。