摘要：4D打印是一种新兴技术,旨在赋予增材制造所得的物体随时间变化形状或功能的能力,由于其可以将平面前驱图案转换为具有复杂几何形状的3D结构,4D打印为制造领域提供了一种灵活高效的制造方式。4D打印中前驱结构的设计是影响形状转换效果的关键因素之一,本文从前驱结构设计的角度,对基于应变失配原理驱动变形下4D打印的发展进行综述。首先对4D打印的研究现状作了简要概述,再从不同维度下的前驱结构展开,对结构设计相关的研究进行分类,全面梳理了不同维度前驱结构驱动下的4D打印。同时,对于前驱结构的设计,讨论了几种辅助设计方法,有预测变形的理论计算模型和仿真分析及可用来相对精确设计前驱结构的逆向设计工具。最后,对4D打印的应用前景及面临的挑战进行了总结和展望。

摘要：将前沿性的科学技术引入本科实验教学已成为高校教学改革的趋势之一。3D打印作为一种新兴的制造技术,在高分子材料成型加工领域具有良好的应用价值。在生物医用材料方面,通过3D打印可以设计并制备出与患者受损组织区域相同或相似的三维修复材料,以实现精准化和个性化医疗。结合生物医药特色,学院开展了以3D打印高分子医用材料为研究主题的设计性实验教学项目,为学生提供自主学习和实践的平台。本文采用数字光处理(DLP) 3D打印技术对光敏材料甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)进行光固化处理,制备三维网络水凝胶支架,打印的样品结构完整,孔道连通,孔径与模型相符。分析空间结构和材料配方对水凝胶支架性能的影响,结果显示500μm孔径的GelMA-PEGDA立体网络水凝胶具有较好的力学性、溶胀性以及稳定性。该设计性实验涉及多学科知识交叉融合,为师生带来了一种全新的教学体验,也为创新型人才的培养提供了一种新的思路。

摘要：针对大深径比深微孔加工面临单一维度下大深径比高导致的排屑难等问题,综述了利用电火花技术加工深微孔的方法及演变。从工具电极的结构设计、运动规划和能场辅助方式等常用方法论述了目前电火花加工深微孔现状,同时介绍了提升深微孔加工表面质量的主要方法,最后探讨了当前电火花加工深微孔面临的瓶颈及未来发展趋势。

摘要：具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

摘要：设计了能够真实反映Ⅲ型断裂的边缘环裂纹转转试验,讨论了胶黏剂种类和厚度对胶接结构失效模式的影响。结合峰值转矩和应变能释放率进一步揭示胶接结构的断裂特性。通过试验与仿真对比,推导出考虑厚度效应的内聚力模型参数表达式。研究表明,Araldite 2015胶的峰值转矩和应变能释放率随着胶黏剂厚度增加而增加,E⁃120HP胶和WD3705胶的峰值转矩和应变能释放率随着胶厚的增加呈现先增大后减小的规律。为合理评估胶黏剂种类和厚度对Ⅲ型断裂下胶接结构的失效机制的影响提供依据。

摘要：在保持果蔬包装内气氛的条件下,通过优化并控制包装内的相对湿度,减少了果蔬袋内凝水和失水,试验结果对果蔬采后品质影响显著。通过对果蔬冷藏期间的气体传递、果蔬蒸腾以及薄膜透湿过程进行分析建模,确定包装贮存气氛环境条件,近一步利用所建模型设计微孔参数和薄膜面积,从而使果蔬在贮藏时保持适宜的气氛和相对湿度条件。以双孢菇为试验对象,通过测定双孢菇呼吸速率,设计合适的微孔数量、直径以及薄膜面积;通过贮藏试验对比多种薄膜面积包装内气体组分、失重率、亮度和相对湿度,对模型进行试验验证。结果表明,在5℃、100 g的双孢菇根据模型计算得出的微孔参数(n=4,d=50μm)、薄膜面积(442~553 cm^(2))条件下,与其他组相比能够保持较好的气氛范围[O_(2)为(5±2)%,CO_(2)为(17±4)%]和相对湿度(93%~100%),显著抑制双孢菇的多酚氧化酶活性,在贮藏10 d后的亮度值为83.48±0.61,失重率为(3.86±0.44)%,保鲜期可达12 d,试验数据与模型预测值具有较高的吻合度。

摘要：针对工业场景下密集相似目标检测过程中,容易出现定位误差和伪目标等问题,提出一种基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法。从密集目标图像中提取种子目标,根据目标阵列排布规则设计四方向搜索匹配策略,以种子目标的四邻域构建候选目标匹配区域,利用重索引算法更新目标位置索引,不断遍历实现所有目标的精确定位;针对相似目标检测困难的问题,在卷积神经网络前引入Transformer自注意力结构,提取样本间位置和类别的相关性特征,设计基于组图孪生卷积Transformer的分类网络,增强相邻目标图像结构化信息,实现密集相似目标的精确分类,最终完成稳健的目标检测任务。对大量密集目标图像数据集进行实验,结果表明,所提算法在精度上优于对比算法,检测分类准确率达到98.71%,可以完整提取目标并进行精确分类。

摘要：为设计一款具有方向控制功能的太阳能无碳小车,首先通过SolidWorks软件对小车进行了整体三维建模,然后设计了小车的关键机构,包括传动机构、微调转向机构和凸轮的设计,并选择适合的电机。在满足无碳小车尺寸要求的前提下,借助MATLAB软件对小车的运行长征轨迹进行了凸轮仿真和轨迹优化。最后,通过Motion运动仿真成功验证了小车设计方案的合理性,实现了太阳能驱动和固定点打卡的功能要求。设计出的小车结构简单、性能良好、运行效率高,为今后将太阳能技术应用于无碳小车设计提供了一种新的方法和思路。

摘要：温差电动小车是以生物质能为动力的新型电动小车,大学生工程实践与创新能力大赛要求设计一种温差电动小车。介绍了温差电动小车的总体设计思路,设计了温差电动小车的关键机构,包括原动机构、传动机构、转向机构、行走机构,并给出了主控电路原理。对温差电动小车各部分进行建模,并应用SolidWorks软件对温差电动小车进行运动仿真,得到运行轨迹。最后通过实车测试,验证温差电动小车的运行轨迹和结构合理性。

摘要：面向微小多功能支架结构设计与原型制造需求,开展了基于数字光处理(Digital Light Processing,DLP)快速成形工艺的柔弹性点阵支架设计与制备研究。以胞元结构几何拓扑设计为主线,利用Timoshenko梁理论对胞元结构建立等效力学模型,得到预测能量吸收的数学模型,聚焦分析胞元几何尺寸和承载方向对其影响规律。配置新颖柔弹性光敏树脂为成形材料,选用DLP成形工艺,实现对应点阵结构的高精、高效制备。结合数值模拟和物理实验,着重探究了杆径、胞元边长、点阵层数对点阵结构吸能特性的影响。结果表明,该点阵结构面外压缩较面内压缩具有显著优越的吸能特性,且胞元边长越小,杆径越大,点阵层数越多,吸能特性越佳。理论分析、数值模拟和物理实验所得规律基本一致,可为后续皮肤组织工程支架的研制提供相关理论参考。