摘要：将速度反馈控制器引入到微机械陀螺仪中,建立系统控制简化模型,通过对加入非线性刚度的系统动力学方程进行求解分析,进一步研究了时滞参数对多自由度微陀螺系统的影响规律。结果表明:时滞参数能有效调节系统检测响应的峰值和谐振频率,并消除非线性的影响,使系统趋于稳定。速度反馈增益的取值不会改变时滞参数对检测响应幅值的周期性规律,在不同的驱动周期下,检测响应的幅值随着反馈增益逐渐地增大或减小。

摘要：为研究覆冰导线舞动时气动力的特性,从弱耦合角度出发,基于流体动力学仿真软件Fluent二次开发,利用用户自定义函数对导线的舞动轨迹进行编程并结合动网格技术实现流固耦合。计算了新月形覆冰导线在横向振动下的气动力系数,并与静态模拟结果和试验结果进行比较;分析了舞动幅值、频率和扭转振动对动态气动力的影响。结果表明:相同风速下,动态气动力系数大于静态值,二者具有相同的变化规律;阻力、升力系数随舞动幅值增大显著增加,特别是升力系数成倍增加;振动频率增加,也使动态气动力系数增大,但频率对动态气动力的影响小于幅值的影响;扭转振动对动态气动力有一定的影响。工程中采用静态气动力系数预测大档距舞动引起的断线的临界风速和塔承受的荷载,其结果不安全,应考虑动态气动力系数对舞动的影响。

摘要：背景:松质骨是一种多孔、非均质、各向异性和具有黏弹性的结构,是骨的重要组成部分。它在负载传输和能量吸收方面起着十分重要的作用。所以对松质骨的力学行为进行研究具有重要意义。目的:探讨单轴压缩实验中应力率对松质骨性能的影响以及不同应力值下松质骨的蠕变行为。方法:以新鲜的猪股骨松质骨为实验材料,施加不同的应力率,至试样的压缩应变达到5%卸载;在松质骨表面施加恒定的应力水平,并保持7 200 s,以便观察其蠕变应变变化。结果与结论:(1)单轴压缩实验中,在同一应变条件下,随着应力率的增加,应力值、杨氏模量也增加;(2)在不同的加载率作用下,松质骨的压缩应力-应变曲线不重合,说明松质骨的压缩力学性能具有率相关性;(3)在蠕变实验中,蠕变应变随着压缩的应力的增加而增加,蠕变柔量随着应力的增加反而减少;(4)轴压缩和蠕变实验结果说明,应力率和恒定应力水平对松质骨的力学性能影响很大,以上结果可以为如何避免松质骨损伤提供参考依据。

摘要：在辐射测温研究中黑体辐射源作为其中的重要组成部分,其温度控制过程伴随着温变性、非线性、时滞等特性。为了提高控温品质,设计一种基于BP神经网络PID的镓点面源黑体温控系统。对黑体辐射源进行建模,分别将BP神经网络PID算法和传统PID算法通过MATLAB/Simulink软件进行比较分析。实验仿真可知BP神经网络PID算法具有精度高、振荡少等优势。通过LabVIEW软件编写BP神经网络PID算法控制程序;利用Compact RIO温度控制器控制并采集镓点面源黑体的温度。实验结果分析,与常规PID控制相比,基于BP神经网络PID算法的控制性能得到明显改善,能够提高黑体辐射源的控温品质。

摘要：背景:钛合金人工假体植入后会产生应力遮挡,破坏该区域内骨组织的力学微环境,影响正常骨重建进程。采用过盈配合方式产生预紧力植入人工假体重建该区域内的力学微环境,达到保证术后中远期骨重建进程,具有重要的理论意义与临床应用价值。目的:分析预紧力对多孔钛合金人工假体骨整合的促进作用。方法:将14只雄性新西兰大白兔分为2组,实验组在右侧后腿股骨髁外侧以过盈配合方式植入1颗3D打印钛合金人工假体,对照组自由饲养,每组7只。术后12周取术侧股骨,进行micro-CT扫描及三维重建,测量假体区域骨密度与骨小梁组织形态学参数。动物实验方案已获天津市医药科学研究所动物伦理委员会批准,批准文号:IMPS-EAEP-Z-2019108-01。结果与结论:①实验组骨密度明显低于对照组(P0.05);③结果表明,预紧力可促进多孔钛合金人工假体的骨整合,但长入骨组织的结构特征与健康骨相比仍然较差,在术后中远期可能具有较高的骨折风险。

摘要：室内温度是供暖期影响人体舒适度的重要指标。准确掌握室内温度的变化规律和趋势,建立精确的室内温度预测模型,是实现高效智能供暖的关键。建立了基于长短期记忆(LSTM)神经网络的室内温度预测模型。以天津理工大学研究生实验室的温度实测数据为例,对原始数据集进行特征变量分析选取、数据预处理等工作后进行模型验证和分析,并与RNN神经网络预测模型和BP神经网络预测模型进行对比实验。实验结果表明:相较于其他两种模型,LSTM网络模型具有更高的准确率,预测精度可达到98.39%。因此使用LSTM网络模型可以更好预测室内温度的变化趋势,为促进节能减排提供可靠依据。

摘要：对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况。在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化。根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合。采用ADAMS软件对重载机械臂刚柔耦合运动轨迹进行仿真。结果表明:伸缩臂优化后质量减轻了65.1kg,重载机械臂末端轨迹总误差减小了6.1mm,验证了响应面优化结果的可行性。

摘要：针对人体膝关节转动瞬心的运动规律,以及下肢在支撑相运动过程中需要外骨骼提供较高的辅助承重刚度、摆动相中外骨骼与膝关节运动空间相匹配兼容等特点,提出一种新型自适应变刚度膝关节外骨骼机器人。以此为研究原型,采用拉格朗日法构建了膝关节外骨骼转动部分系统动力学模型,并以此为基础在Matlab平台上开展了其负载优化仿真研究,最终得到膝关节外骨骼在支撑相平均可以承载63.93%人体膝关节运动载荷的优化结果,进而验证了膝关节外骨骼运动承载的辅助性能,同时验证了变刚度承载优化方法的有效性。

摘要：为提高钛合金TC4人工髋关节假体的耐磨性,从仿生学角度在钛合金关节表面设计出菱形织构。基于雷诺方程建立织构化关节表面流体动压润滑数学模型,采用有限差分法对其进行离散,通过Matlab编程进行迭代求解,获取织构表面的润滑油膜压力分布以及织构化关节表面的摩擦因数,分析织构几何参数(菱形织构对角线长度b和织构深度hp)对摩擦性能的影响规律。加工钛合金销-盘摩擦副,用激光在盘试样上加工出菱形织构,并在牛血清润滑状态下以及相同载荷和转速的条件下进行摩擦磨损试验。结果表明:随着菱形织构参数b和织构深度hp的增加,摩擦因数呈先增加后减小的趋势。并且试验结果与数值仿真结果具有较高的一致性,在菱形织构参数b为447μm,织构深度hp为10μm,存在最小摩擦因数为0.14。微织构的存在可以实现流体动压润滑,提高关节副的承载力,降低摩擦因数,从而改善关节副的摩擦性能。该研究为提高人工髋关节的寿命提供理论依据。

摘要：由于配合公差、设计及制造偏差等因素影响,导致机械手运动副间隙客观存在。而运动副间隙又可诱发系统冲击、振动,导致系统动力学性能下降(机械手动力学性能直接影响系统末端执行器轨迹跟踪精度)。针对具有间隙、摩擦运动副的移动并联机械手动力学性能进行相关研究。基于弹性Hertz理论、LuGre摩擦模型与关节支反力,系统构建运动副间隙约束与力学模型。为了便于采用多体动力学分析系统力学性能,首次提出、采用碰撞冲击方向矩阵,将间隙运动副力学模型转化为外力,进而依次系统构建移动并联、双串联机械手动力学模型。针对不同运动副间隙量、跟踪轨迹、负载等参数,进行动力学性能数值仿真,并对结果进行比较与分析,探讨了计及计及非完美运动副的移动并联机械手动力学分析的工程意义。