摘要：背景:随着3D打印技术在组织工程的快速发展,通过3D打印制备出多种支架材料被广泛用于下颌骨缺损修复,3D打印技术为下颌骨缺损修复带来了新的可能。目的:采用低温3D打印技术构建三维仿生骨支架材料,精确控制支架材料内部结构,并对其进行力学性能分析。方法:在同等体积下,通过改变打印支架线束与线束的交错角度,采用低温3D打印技术分别打印不同角度(30°,45°,90°)的丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架与聚己内酯/羟基磷灰石支架(共6组支架)。单轴压缩力学实验以0.5%/s的压缩速率加载6组支架,压缩至30%的应变,观察应力随着应变的变化关系;应力松弛实验以0.5%/s的压缩速率分别加载至3种打印角度丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架10%,20%,30%的应变,松弛保持时间3h,观察应力随时间的变化关系;蠕变实验分别以2.5,3.75,5kPa的恒定压力压缩打印角度为90°的丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架,蠕变保持时间3 h,观察应变随时间的变化关系。结果与结论:(1)单轴压缩力学实验:对于丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架和聚己内酯/羟基磷灰石支架,相同压缩应变下打印角度为90°支架的杨氏模量高于打印角度为30°,45°的支架。(2)应力松弛实验:当保持压缩速率、压缩应变及压缩角度恒定时,丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应力随松弛时间的延伸先快速降低,然后缓慢降低,随着松弛时间的延长,支架在开始时间段(1600 s以内)应力下降很快,在后期时间段(3700 s)应力降低速度减小,最后趋于平缓;当保持压缩速率、压缩应变恒定时,相对于打印角度为30°,45°的支架,打印角度为90°丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应力初值及趋于平稳时的应力值较高;当压缩速率及压缩角度恒定时,随着压缩应变值增加,丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应力值增加。(3)蠕变实验:随着蠕变时间的延长,90°的丝素蛋白/Ⅰ型胶原/羟基磷灰石支架的应变增加,在初始阶段(500 s内)应变增涨较快,随后应变缓慢增加最终趋于平缓,2.5 kPa下支架的应变变化范围为35%到55%,3.75 kPa下支架的应变变化范围从43%到57%,5 kPa下支架的应变变化范围从45%到57%。

摘要：基于热力学理论和等效夹杂原理建立了包含机械能、化学自由能、磁晶各向异性能、Zeeman能和再取向过程硬化函数的NiMnGa合金/环氧树脂(NiMnGa/ER)复合材料的力磁耦合细观模型,模拟了零场下复合材料的应力-应变曲线,并与试验结果进行对比,最后预测了不同磁场强度(0~1.8 T)和磁场角度(与应力方向的夹角,0°,45°)下复合材料的应力-应变曲线。结果表明:模拟得到复合材料中马氏体变体再取向和逆再取向的临界应力分别为39.2,41.8 MPa,与试验结果的相对误差均不大于1.2%,验证了模型的准确性。磁场角度为45°下复合材料的应力-应变迟滞环比磁场角度0°下更大;当磁场角度为0°时,磁场强度越大,应力-应变迟滞环越大。

摘要：为提高船舶在航行过程中的消防安全保障,对船舶消防系统关键部件雾化喷嘴,根据其结构型式和工作原理,建立压力旋流喷嘴的理论模型。采用试验和数值模拟相结合的方法对其外部液滴雾化特性进行分析,分析入口压力、喷嘴出口直径、旋流室长度对雾化粒径、雾化锥角的影响规律。研究结果表明,雾化粒径随着入口压力和旋流室长度的增大而减小,随出口直径增大而增大;雾化锥角随着入口压力和出口直径增大而变大,随旋流室长度增大而减小。设计Box-Behnken试验并进行CFD仿真模拟,通过响应面方法获得雾化锥角和雾化粒径的影响规律。

摘要：以某型垂直轴风力机驱动的5 k W搅拌型风能致热器为研究对象,依据风力机的功率系数-叶尖速比性能曲线进行搅拌致热器的最大功率匹配设计,提出2种搅拌致热器设计方案,得到搅拌致热器的详细尺寸。以所设计搅拌致热器的具体几何参数为基础进行三维造型,并利用CFD方法进行搅拌致热器性能预测,得到其功率-转速性能曲线,并最终确定风能搅拌致热系统的工作点。结果表明：CFD方法能够用于风能搅拌致热器性能分析和设计,2种设计方案均能实现搅拌致热器与风力机的最大功率匹配。与风力机最大功率工况相比,所设计风能致热系统的风力机匹配功率的最大相对偏差为-1.05%。

摘要：本研究对Ni_(2)MnGa/环氧树脂智能复合材料进行仿真与探讨。从理论方面分析了FSMA颗粒对复合材料性能的影响并通过有限元分析软件对Ni_(2)MnGa/环氧树脂复合材料的模型进行仿真。研究表明在力磁耦合条件下,随着预压力和颗粒体积含量的增加,材料的弹性模量会变大;力热耦合作用下,基体相较于颗粒存在着较大应变;在不同温度下材料所表现的超弹性现象也有明显的区别,且表现出形状记忆效应;在循环载荷作用下复合材料也表现出滞后效应。

摘要：针对人体下肢行走时可分为摆动相与承载相的运动承载特征,提出具有运动包容性与承载有效性的下肢膝关节外骨骼仿生欠驱动五杆机构研究原型,运用闭环矢量法对其构建系统运动学模型,在此基础上得到系统速度雅可比矩阵,进而提出一种评价该仿生机构的全局性工作空间灵巧度的新型综合评价指标,并以此为优化目标。在MATLAB 9.0平台上,开展基于运动学模型的系统结构参数数值优化仿真,并结合UG NX 12.0虚拟样机仿真平台,进行仿真结果数据比对,通过误差分析验证了运动学建模的正确性,进而进行数据深入分析,结果表明:优化后的仿生机构相对人体膝关节运动空间而言,具有良好的仿生灵巧包容性,亦表明基于新型综合评价指标下的结构参数优化方法的有效性。

摘要：目前水面清理多采用机械打捞方式,且多为单个机械设备运行,针对此问题设计了基于ROS的子母式清洁机器人,并制作样机。机器人与PC端采用串口通信的方式,子机构以Jetson Nano为主控板,基于SLAM框架进行导航,使用Darknet框架运行YOLO V3模型进行垃圾识别,负责探索水域或建图、收集垃圾。母机构以Arduino UNO为主控板,负责托载子机构、集中储存垃圾,子机构和母机构可协同作业。最后进行了导航与水面垃圾识别的试验,结果表明设计方案具有可行性,为后续水面机器人协同清理垃圾的研究提供借鉴.

摘要：针对七自由度重载液压机械臂,建立精确、高效的重载液压机械臂系统逆动力学模型。利用牛顿-欧拉递推法、Spong柔性关节模型和Stribeck摩擦模型建立机械臂动力学模型;利用Creo完成机械臂三维模型搭建并导入ADAMS分析计算。与试验结果对比,确定系数均大于0.6,与无摩擦纯刚体模型计算结果相比有明显提升,验证了建模方法的准确性。

摘要：传统假体植入物是实心结构,其弹性模量远高于自体骨,植入后易产生应力遮挡效应。为研究假体植入物不同结构对钛合金假体流体剪切力分布的影响,并确定最适合成骨细胞在生理条件下生长的结构,采用SolidWorks软件建立了5种孔隙率相同、结构不同的多孔钛合金假体,并且采用ANSYS Fluent软件对5种假体的比表面积进行比较,建立了假体的流动模型。将各假体表面剪应力的大小和分布与生理条件下的流体剪应力进行比较,确定其一致性。在保持假体结构不变的情况下,通过改变假体的孔隙率得到4种不同的假体,运用计算流体力学软件分析,得到假体表面流体剪应力的分布。将流体剪应力与生理条件下流体剪应力区间进行比较,最终获得了一种最适合细胞生长的多孔钛合金假体的结构。

摘要：介绍了一种新型自重构机器人系统,研究了基于旋量理论的自重构机器人正、逆运动学算法。在分析M2SBot机器人模块拓扑结构的基础上,建立描述自重构机器人拓扑构型的三元组矩阵;利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换,获得各个模块的运动旋量并自动生成自重构机器人正运动学方程。采用遗传算法求运动学的逆解,在传统遗传算法的基础上提出了"移民"策略和局部优化的改进方案。最后,以双支链构型为例,给出了正运动学方程自动生成的具体步骤,并在MATLAB平台上进行逆运动学仿真,验证了改进遗传算法的有效性。