摘要：在弱势道路使用者(Vulnerableroaduser,VRU)与车辆碰撞交通事故中,VRU头部损伤一直是导致其死伤的最主要原因,但目前的行人保护测评规程中所用的头部冲击器方法仅考虑了单一的碰撞边界,不能全面反映真实事故中的头部碰撞响应全过程,且所采用的头部损伤评价准则HIC仅考虑头部线性运动,对头部损伤风险评价具有其局限性,同时针对其余VRU保护的测评规程还亟待开发。为了对VRU头部保护测评规程提供更全面的头部碰撞边界条件参考和更丰富的损伤评价准则,以更综合评价真实事故中头部碰撞损伤风险,本研究从已有交通事故数据库中筛选出50例可以用于事故虚拟重建且具有明显头部碰撞损伤的VRU-车辆碰撞事故案例,采用数值模拟方法对其进行动力学重建与损伤再现,以获取VRU头部与车辆碰撞边界条件及基于多种损伤评价准则的头部碰撞损伤响应参数;基于上述数据构建线性回归模型,深入探究头部碰撞边界条件与多样化头部损伤响应时间的相关性。结果表明,碰撞线性加速度、碰撞旋转加速度、碰撞速度和碰撞旋转速度与头部损伤间相关显著程度各有不同;相对头部线性运动,头部碰撞旋转运动边界条件参数与颅脑损伤响应表现出更强相关性,而碰撞持续时间则未与其显著相关;另外,事故案例头部碰撞载荷多样性需要根据各个碰撞边界条件的量级来参考不同的损伤评价指标。本研究成果有望为行人头部保护测试工况的扩展和头部损伤评价准则的选取提供参考。

摘要：为提高嵌入式传感器与结构集成工艺的效率,课题组提出了一种从传感器嵌入式设计到混合3D打印的方案,用于快速制造传感集成结构。课题组利用熔融沉积成型(fused deposition modeling, FDM)和直书写(direct ink writing, DIW)相结合的混合3D打印技术打印嵌入式应变传感器;将试验中传感器测得的应变与有限元计算得到的应变进行对比。结果表明:打印的嵌入式应变传感器测得的应变与有限元计算得到的应变吻合良好,从而证明了课题组提出的混合3D打印技术的有效性和高效性。混合3D打印技术为传感器与结构集成工艺提供了一种效率更高、成本较低的方法。

摘要：针对在轨组装测量场景需求,提出了基于摄影测量与激光雷达扫描测量组合的测量方案设计与测量不确定度分析方法。对大尺寸结构型面几何测量的仪器和方法进行探讨,确定了在轨组装天线型面精度测量的总体方案,建立了摄影测量与激光雷达扫描测量组合的测量不确定度分析计算模型;对在轨组装天线型面精度测量的多测站布局方案进行评价,并对测量不确定度受到的影响进行了分析,为大尺寸天线在轨组装测量方案的设计、评价与方案优化提供了依据。

摘要：液态金属基微流体惯性开关,因其集感控于一体而得到重点关注。在开关设计中,改变流体与微通道壁面的接触角可以实现开关阈值范围的调节,提高微流体惯性开关的灵敏性。面向镓铟锡合金基微流体惯性开关,研究通过刻蚀-相分离法对微流道基底(Polymethyl methacrylate,PMMA)进行表面超疏液改性,使PMMA表面同时发生化学刻蚀、相分离和SiO2沉淀过程,进而形成PMMA-SiO2的梯度粗糙表面。详细研究溶剂配置、成分配比和反应工艺参数对PMMA表面粗糙度的影响,并且开展超景深显微镜、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)和红外光谱仪的表征,发现使用四氢呋喃和无水乙醇按1∶1比例配比,且加入15 mg/mL的二氧化硅时,能够得到更有利于PMMA疏液性的表面粗糙结构。最终,通过此表面改性方法,成功实现镓铟锡合金基微流体加速度开关阈值从52.54g改进到了28.62g,满足了原液态开关的设计要求。

摘要：为了提高液压伺服阀的动态响应特性,对液压伺服阀的阀芯结构进行了多目标优化研究,建立了阀芯结构参数与作用力之间的数学模型。以阀芯动态响应的超调量、振荡次数和上升时间作为优化目标,以阀芯的优化结构参数作为设计变量,数学地描述了阀芯动态特性多目标优化问题。分别采用NSGA-Ⅱ、SPEA2两种多目标进化算法与Simulink相结合对阀芯进行优化,评估了两种多目标进化算法的表现,得到了阀芯的最优设计参数。采用CFD、Simulink仿真验证了优化效果,结果表明:对应液压伺服阀入口压力工况为7、14、21 MPa时,作用在优化后阀芯上的稳态液动力相比优化前下降了37.10%、34.39%、30.53%;优化后的上升时间平均降低了3.77 ms,平均改善了61.74%;优化后的超调量平均改善了9.41%。

摘要：聚异氰氨酸酯噁唑烷酮(polyisocyanateoxazodone,POZD)是一种弹性材料,可以在结构表面形成高强度和高弹性涂层,具有减轻不同结构冲击和爆炸的潜力。为研究POZD作为涂层时梁板式钢结构防护门的抗冲击性能,采用数值模拟方法对该门扇在6级载荷作用下的动态响应过程进行研究,分析面板厚度、工字钢型号变化时对门扇抗冲击性能的影响。将裸门扇和表面喷涂POZD门扇进行对比,结果表明,当载荷和门扇结构确定时,可通过涂覆POZD涂层提高结构抗力。基于以上结果,设计出新型轻量化高抗力复合材料防护密闭门,相较于原始防护门结构,质量减小32.5%,最终通过新型复合材料防护门在冲击载荷作用下的变形试验研究,验证了数值计算结果的可靠性。

摘要：镁合金板带轧制过程中轧辊冷却调控是保证板带轧制成形质量的重要环节,轧辊通油调温的方式能很好保证轧辊表面温度均匀性,这对提高板带整板成形质量具有重要的作用。但由于轧辊自身导热系数限制,表面温度针对内部油温变化的响应存在明显的时滞性。在前期镁合金专用轧辊设计及实验室应用基础上,主要通过获得通油轧辊在不同冷却方式和不同冷却油流量下的辊面温度变化规律,为镁合金轧制过程中的轧辊恒温控制提供理论基础。研究结果表明:在不同工况下辊面温度沿轴向分布的趋势相同,表现为从操作侧到传动侧温度递减的显著特征。在获得辊面温降时滞性变化趋势的基础上,利用非线性拟合手段建立了镁合金专用轧辊冷却时滞性量化模型,模型表明辊面温降滞后时间与辊面温度呈二次函数关系。

摘要：为了评估复合材料复杂结构的可靠性,开展基于局部自适应代理模型的可靠性评估方法研究.针对复合材料翼盒结构,建立基于局部自适应算法的应力响应面代理模型和基于Weibull分布的强度分布模型,并基于蒙特卡洛法与Hashin准则计算翼盒结构的可靠性;同时开展复合材料翼盒结构的准静态拉伸试验,获得失效位置、失效形式及力-位移曲线,并以二项分布估计试验结果的置信度.结果表明:翼盒结构的失效位置位于上端拐角处,失效形式为基体剪切断裂与纤维拔出,材料参数中剪切模量对失效位置应力响应影响最大,结构需要优化设计减小拐角处剪切应力;基于局部自适应代理模型的可靠性评估数值分析结果与试验结果相对误差为5.295%,准确地评估了结构的可靠性.

摘要：中国正向深度老龄化社会高速迈进,脑卒中等老年性疾病人群逐年增多,开展面向助老适老的智能产品研究具有广阔的应用前景与重要的学术价值。下肢康复外骨骼是一种与穿戴者肢体交互并为其提供相应运动辅助和训练的人机交互共融智能产品。利用下肢康复外骨骼进行科学有效的康复运动训练,患者的肌力得以增强,脑神经和患肢之间的传递通路得以重建。根据穿戴者的下肢运动功能缺失或减弱程度生成并调整步态以进行安全有效的康复训练,是目前下肢康复外骨骼的研究前沿与热点。针对下肢运动功能障碍导致的行走方式差异化和康复步态规划个性化问题,结合国内外下肢康复外骨骼步态交互设计的研究进展,围绕下肢康复外骨骼步态性能评价标准、步态生成方法、步态控制策略和典型康复应用进行了重点分析探讨。最后总结并对下肢康复外骨骼的步态交互设计未来发展方向进行了展望,为相关研究人员提供参考。

摘要：将梯度材料的设计思想用于耐磨表面研究中 ,分别以 ZG2 5Mn2和ZG75Mn1 3钢为基体 ,利用自行研制的多功能复合装置制备了 2种具有梯度耐磨表面的材料 ,并对其由表及里不同部位的硬度、冲击韧性及磨料磨损耐磨性进行了试验考察。ZG2 5Mn2钢中加入 C- Cr- Fe及少量 B- Fe颗粒材料 ,经热处理后获得在表层具有明显组织梯度的耐磨材料 ;ZG75Mn1 3钢中加入Ti- Fe和 Nb- Fe颗粒材料 ,制得在表面层具有原位内生颗粒增强相呈梯度分布的耐磨材料。上述 2种材料具有高硬度和高耐磨性的表层和良好的整体韧性。