摘要：受豆天蛾幼虫体壁结构有较强的抗弯稳定性启发,设计了仿生充气管,以提高其弯曲特性。制作豆天蛾幼虫体壁组织切片,观察其体壁与附近肌肉组织的连接方式以及肌肉组织的分布形式,以此为依据设计了加筋充气管。通过有限元仿真和试验分析了普通充气管和加筋充气管在不同压力下的弯曲特性,获得了不同充气压力下横向载荷-位移关系曲线以及充气管弯曲极限载荷与充气压力的关系曲线。结果表明:在所选压力范围内,充气管的极限载荷与充气压力呈正比,加强筋的存在提高了充气管的弯曲特性,同时仿真结果表明,45°加载时加筋充气管的抗弯能力较0°加载时更强,两者均高于无加强筋时的抗弯能力。

摘要：采用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制备了截面形状为三角形的玻璃纤维/环氧全复合材料桁架。研究了芯模的设计与制造、缠绕与绑束操作、固化与脱模工艺,测试了由该工艺制得的复合材料桁架肋条的直径、纤维体积含量和拉伸强度、模量。以三点弯曲的加载方式测试了所制得的超轻质复合材料桁架的弯曲性能。结果表明,用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制得的全复合材料桁架肋条的直径平均偏差为5.8%,纤维体积含量为64%,其拉伸强度和模量分别为747.5 MPa和48.56 GPa,与模压工艺制得的单向复合材料相比分别提高了9%和15%。该超轻质(线密度≤1.0 kg/m)复合材料桁架整体抗弯载能力突出(失稳载荷达到2000 N),具有良好的结构刚度。

摘要：为了分析夹层梁的弯曲特性,建立了基于Reissner理论的横向位移表达式,并进行实验验证,结果表明:小弹性变形范围内,考虑剪切变形的理论模型能够比较精确地模拟实际承载实验中的变形与位移,但对芯层较小的夹层梁预测精度较低。芯层厚度对夹层梁的横向位移影响显著,随着芯层厚度的增加,蜂窝夹层梁的横向剪切变形、纯弯曲变形逐渐减小,但减小的幅度值随着芯层厚度的增加而减少,剪切变形占总横向位移的比重越来越大,在同样的受力条件下,"∥"试件的剪切变形大于"⊥"试件。

摘要：研究了预应力圆柱螺旋弹簧的弯曲弹性变形特性。通过对弹簧圈进行受力分析,利用材料力学的相关理论,推导了弹簧在受到弯矩作用时弯矩与弯曲角度之间的关系,得出了弹簧弯曲角度的计算公式,并对参数进行了优化。通过试验验证,表明所提出的公式精度较高,能满足工程设计的需要,为后续弹簧系统的动力学性能研究奠定了基础,同时也为新弹簧的设计提供了一定的理论依据。

摘要：国内对海上漂浮软管的理论研究较少,软管的设计生产和维护缺乏理论依据。为此,对漂浮软管的弯曲和动态特性进行了分析。建立了漂浮软管的有限元模型。在进行弯曲特性分析时,通过施加适当弯矩,记录软管上点的位置变化,求解得到软管各管段的挠度大小,进而求得软管弯曲刚度和等效弹性模量。在进行软管动态分析时,将软管简化为一根梁,利用等效方法求得简化后软管的等效材料参数。基于软管工况时的漂浮状态,对Morison方程进行改进,推导出软管受到的波浪载荷。通过瞬态分析得到软管各部位受到载荷大小随时间的变化情况。分析结果表明,多个周期的波浪载荷相互叠加影响,使得漂浮软管中间处的变形量和两端处的弯矩随时间的变化关系呈现复杂的形状,因此软管两端处要做加强处理,中间位置处材料要具有相对较高的抗拉伸和弯曲特性。研究结果对漂浮软管的设计生产具有重要的参考作用。

摘要：为了表征蜂窝夹层木质复合梁的弯曲力学特性,系统分析了影响夹层梁抗弯刚度的因素,在Reissner理论的基础上推导了因剪力而引起的横向位移表达式。并进一步解析正应力与切应力沿夹层梁横截面的分布规律:弯矩主要由上下表板承担,芯层正应力可忽略不计,表板中的正应力近似等值分布;剪力主要由芯层承担,芯层切应力近似等值分布,表板切应力近似线性递减。

摘要：为了探究冻融循环作用后沥青混合料的低温弯曲特性,论文采用小梁低温弯曲试验,研究了油石比、冻融循环次数和级配对抗弯拉强度、弯曲劲度模量和弯拉应变的影响。试验结果表明,冻融循环初期,抗弯拉强度、弯曲劲度模量和弯拉应变急剧降低,而当冻融循环次数大于15次时,三者均趋于稳定;随着油石比的增大,抗弯拉强度和弯曲劲度模量出现先增大后减小的变化趋势,当油石比为5%时,两者有最大值,而弯拉应变一直增大;当冻融循环次数相同时,抗弯拉强度和弯曲劲度模量的大小顺序是:AC 13>AC 16>AC 10,而弯拉应变的大小顺序为:AC 13>AC 10>AC 16。综合来看,AC-13混合料的低温弯曲特性最好。

摘要：为抑制软体驱动器弯曲过程中的不必要变形,提高软体机械手抓取能力,提出一种限制层材料为PDMS和PTFE混合制备的软体机械手。通过调整PDMS和PTFE之间的质量比来改变限制层刚度,进而改变软体机械手的弯曲角度。考虑到软体机械手工作时,应变层变形远大于限制层,采用Yeoh和Neo-Hookean形式的应变能方程表述应变层和限制层材料力学行为。基于模型和力矩平衡原理建立软体驱动器弯曲角度数学模型,进而研究限制层材料和结构参数对软体机械手弯曲性能的影响。利用单轴拉伸试验获取不同质量比的PDMS和PTFE混合制备的限制层样品应力应变曲线,并拟合获取Yeoh模型材料参数,进而进行有限元仿真分析,确定限制层材料的最佳比例。对不同限制层材料制成的驱动器进行弯曲角度测试,试验结果与理论分析偏差在5%以内,验证了数学模型的准确性。同时,驱动器的末端力测试结果表明,限制层PDMS/PTFE质量比为8∶1的驱动器明显优于纯硅胶软体驱动器,最大末端力可达2.45 N。使用软体机械手对多种物品进行抓取试验,其最大抓取质量达420 g。

摘要：针对气动齿状软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动器弯曲角度的非线性几何关系出发,基于虚功原理和Neo-Hookean超弹性不可压缩材料的非线性本构关系,建立了同时考虑底层、侧壁、前后壁应变能的准静态力学模型.该模型考虑了几何非线性和材料非线性,能够准确高效求解不同驱动气压和末端载荷作用下的软体驱动器构型.在此基础上利用Abaqus软件对固支-自由软体驱动器进行有限元仿真,并搭建了相应的实验装置,对不同气压作用下的驱动器进行了仿真分析和实验研究.结果表明:驱动气压与软体驱动器的弯曲角度呈线性相关,且理论模型的预测结果与有限元仿真和实验结果基本吻合.此外,分析了软体驱动器各部位的应变能分布情况.针对驱动器受末端载荷的变曲率情况,基于分段等曲率模型得到的构型与Abaqus基本一致.该准静态建模方法为同类软体驱动器的结构优化设计、性能改善和运动控制建立理论基础.

摘要：复合材料包裹金属十二直角薄壁梁具有良好的弯曲特性,应用于车身安全构件中可兼顾抗撞性和轻量化的需求。开发了一种适合应用于车身结构设计早期阶段的理论分析方法和程序,来获得该种薄壁梁的弯曲特性。首先,将复合材料包裹十二直角薄壁梁弯曲失效区域中的变形特征简化为塑性铰、滚动铰和平面拉伸三种能量耗散机制。进而,考虑了滚动铰运动方向和复合材料纤维方向夹角的瞬时变化的影响,推导了滚动铰塑性极限弯矩和滚动铰的能量耗散的理论表达式,建立整个薄壁梁的弯曲能量耗散平衡方程。最后,基于能量最小原则,求解弯曲变形区域特征长度,获得了复合材料包裹十二直角薄壁梁的弯曲特性(弯曲力矩-转角)曲线。与有限元分析的结果比较表明,所提出的理论分析方法可以准确地预测复合材料包裹十二直角薄壁梁的弯曲特性。