摘要：折纸结构具有折叠诱发的独特力学特性,在机器人、航空航天、材料科学等诸多工程领域有广泛的应用前景.基于膜结构设计的Kresling折纸承载能力小、折叠路径不稳定的不足,本研究利用蜻蜓脉膜的刚柔耦合结构进行仿生设计.以软质硅胶为膜、硬质树脂内嵌为脉,形成柔性软膜与刚性内嵌互相包被的二级刚柔耦合类Kresling折纸结构.该折纸结构具有变刚度特性,有优异的折叠特性和较高的折叠比.准静态压缩试验结果表明,有内嵌折纸结构折叠路径单一稳定,轴向压缩量与层间转角呈现单自由度结构的特征.相对于无内嵌折纸结构,刚性内嵌限制了峰折折痕的屈曲,可显著提升其力学性能,其中n=4的构型中有内嵌结构支反力极大值提高了60.87%.同时,其支反力具有迟滞性,折纸结构具有稳定的滞回耗能特性,在1000次加载-回复循环后仅下降3.60%,未发生显著降低.

摘要：钢管水泥胶结结构被广泛应用于工业界,其中钢管与水泥的胶结质量可直接影响结构的服役安全。超声检测技术是评价钢管与水泥胶结质量最主要的手段,然而目前的多数研究均致力于检测水泥固化后出现的胶结缺陷,对可直接影响水泥最终质量的固化过程关注较少。在此基础上,提出一种基于电磁超声SH导波的钢管外水泥固化状态的监测方法,该方法利用SH导波对钢管外水泥剪切特性的敏感性,通过测量并计算不同位置处接收信号幅值的衰减来判断钢管外水泥的剪切特性,从而监测其固化状态。首先,建立钢管周向SH导波的频散方程并绘制频散曲线,选取激励频率并设计电磁声换能器;其次,在COMSOL软件中建立单一钢管和带管外水泥环钢管的有限元模型,通过对比研究了SH导波在钢管外水泥层中传播及衰减情况;最终,搭建电磁超声监测系统并配制水泥进行模拟监测试验。仿真和试验结果表明,SH导波在单一钢管中衰减较小,且传播距离长,但在带管外水泥环钢管中衰减明显,且随着水泥固化过程衰减越来越大,验证了SH导波对钢管外胶结介质剪切特性的敏感性,进而验证了在不耦合条件下利用SH导波监测钢管外水泥固化状态的可行性。

摘要：为探究氢安全事故不同特征因素间的相关性,以827起涉及氢气系统的安全事故为数据集,统计分析事故时间、应用阶段、点火源、事故致因及事故后果等特征因素。首先,构建事故致因的关联规则网络,讨论事故致因相关性;然后,交互分析事故致因和事故后果,明确事故因果关系;最后,基于Apriori算法挖掘氢安全事故的6类特征因素的关联规则。结果表明:氢安全事故中设备失效与设计错误、操作错误与意外反应等6个事故致因组合相关性最高;未点燃的氢气释放与压力释放装置、通风系统等8个因素强关联,氢火灾与螺栓、自燃等9个因素强关联,氢爆炸与制氢、电火花、压缩机等5个因素强关联。

摘要：“图”是人类感知世界的重要媒介,图感认知是大脑认知思维中平面图元与三维形体间形成有效转换的关键通道,但人脑在接受图形输入、完成认知处理并实现知识输出的过程是认知心理学和脑科学交叉学科。目前缺乏充分的研究方法和理论基础,因此针对图感认知过程不清晰及认知分析方法缺乏等问题,根据认知事件的脑电位相关性理论,以二维投影图和三维模型为图感认知对象,设计脑电认知测试实验并分析P300电位变化情况。结果表明:图感认知相关部位主要为大脑的前半部分左额叶位置;P300电位值可以用于反映大脑的图感认知程度,大脑对图像内容的接受能力越强,P300电位峰值越低。对比不同样本P300电位变化,可对图感认知过程进行分析,形成对图感认知能力的量化分析方法,提高图感认知内容对大脑的输入效率,对揭示图感输入和认知机理具有启示意义,并为图像交互深度应用反馈优化提供有效依据。

摘要：针对并联柔索驱动机器人力场模拟应用场景下驱动单元的力伺服控制系统设计,基于Links半物理仿真环境,运用Matlab System Identification工具箱,对柔索驱动单元系统数学模型进行模型辨识,并对系统的不确定性进行辨识。结果表明,考虑柔索驱动单元的不确定性因素后实际系统模型与理论模型相吻合,且系统理论模型具有较高的可靠性。在可靠的理论模型基础上,对柔索驱动单元进行控制器设计,并验证了模型辨识方法的有效性。基于模型辨识的控制器设计方法可以推广到其他类型系统的模型辨识。

摘要：为了增强学生对先进成形装备及低应力精密断料技术的理解,开发了随动辊压型低应力精密断料教学实验平台。该实验平台综合利用机械设计、传感器技术及计算机控制技术,将应力集中效应和随动辊压技术引入管料的精密分离断料工序中,设计了管料断面质量评价方法,对带有V型槽的45#钢及304不锈钢管料进行了裂纹可控式低应力精密下料实验,验证了断料效果。该实验平台不仅使低应力断料过程更加直观,还提升了学生对低应力精密成形技术的认识,增强了学生对“机械制造工程基础”“切削原理与刀具”及“先进制造技术”等课程的学习兴趣。

摘要：微创穿刺手术是诊断和治疗肿瘤的重要手段。结合穿刺手术核磁兼容性和穿刺定位精度要求,提出一款2R3T并联柔索驱动核磁兼容穿刺定位手术机器人,可提高穿刺精度,缩短手术时间。设计穿刺手术机器人总体结构,完成正逆运动学分析和轨迹规划,借助Multibody构建机器人各模块,建立机器人运动学模型;联合运动学模型与Multibody虚拟样机模型进行仿真。仿真结果表明,运动学模型具有准确性和设计的合理性。Multibody建模仿真过程对机器人运动学和动力学仿真实验教学具有重要意义。

摘要：为推动深水复合柔性管道的设计和研究,依托重点科研项目成果,建立了管土作用创新实验教学平台。突出学生主体地位,通过文献调研、实验设计、实践操作和数值模拟,开展模块化实践教学,激发创新思维,塑造工程素养,促进对管土作用机理的探索与研究。创新实验教学平台的搭建,实现了理论实践、学科交叉及工程应用的有机结合,凸显了实验教学的工程性、实践性和探究性。

摘要：为应对海洋钻井过程出现的高压溢流和井涌风险,设计了一种井下应急封隔器装置,在内外胶筒间添加金属骨架提高其坐封强度。为评估井下应急封隔器的坐封效果,利用有限元方法建立井下应急封隔器模型,模拟了封隔器的坐封过程,并对比了金属骨架对胶筒接触应力、坐封效果的影响。结果表明:20 MPa坐封压力下,胶筒与套管接触应力达到12.1 MPa,封隔器能够封堵20 MPa井下溢流;添加金属骨架后,胶筒峰值应力、变形均显著降低,坐封能力大幅提升。所设计的井下应急封隔器装置可实现高压溢流、井涌的有效封堵,保障平台作业安全。

摘要：应急图标的认知绩效在紧急救援中起重要作用。为探究应急图标呈现方式及亮度对比的变化对认知绩效的影响机理,采用视觉搜索范式并采用眼动实验进行结果验证。实验A结果表明:高、中载荷下,应急图标呈现方式和亮度对比的主效应明显,反色应急图标的搜索速度明显快于图形应急图标和带边框应急图标,亮度对比中0.90的搜索平均反应时间最短,0.10、0.30、0.60的平均反应时间有随亮度对比升高而降低的趋势;低载荷下,应急图标呈现方式和亮度对比对认知绩效的影响不明显。实验B眼动实验结果表明:高、中载荷下,反色应急图标注视时间明显低于其他呈现方式,亮度对比较高(0.90)的带边框应急图标平均注视时间明显低于低亮度对比,注视时间有随对比度增大而降低的趋势;低载荷下图标呈现方式、亮度对比注视时间无明显差异。高、中、低载荷下注视点的个数无明显差异,解释了实验A的结果。主观评价的评分也对实验结果做出了认知方面的解释。应急图标呈现方式及亮度对比对认知绩效具有显著影响。