摘要：八音琴是多种工艺品、玩具的关键配套产品.因其乐音纯真、优美动听深受人们青睐.设计与研制八音琴的技术很复杂,涉及知识面广,特别是与力学的多个方面有关,在此介绍它的力学相关知识与实践.

摘要：简要介绍大型自然通风冷却塔结构设计中所遇到的问题,以及冷却塔的应力分析、抗震分析、稳定性分析和风振等研究的进展.

摘要：研究具惯容离心摆的轴系结构减振问题,基于摆的小幅振动假设,建立具惯容离心摆轴系结构轴向振动的动力学方程,得到结构轴向振动幅值及离心摆转角的频响函数。详细讨论了减振器参数(无量纲阻尼、质量比和调谐函数)对轴系结构轴向振动的影响,并以轴系结构共振幅值最小为目标进行参数优化设计,用固定点法得到了最优无量纲阻尼的解析表达式。研究表明调谐函数对轴向振动有很大的影响,且合适的调谐函数能实现最优的减振效果,惯容的引入能更容易调整调谐函数。通过数值结果比较具惯容离心摆减振器和动力吸振器在轴系结构轴向振动减振的效果,表明优化后的具惯容离心摆减振器有更好的减振效果。

摘要：为研究自然通风冷却塔在风载荷下的屈曲模式及临界风速,用立体打印技术打印了三个不同壁厚的缩尺模型,在风洞中完成了稳定性试验,并将实验结果与有限元计算结果进行对比分析.研究表明,模型失稳发生在弹性阶段,其壁厚与喉部半径之比是确定临界载荷的一个关键参数.实验得到的临界风压值同现有规范的设计相接近,约为有限元计算的1/4,说明我国现有规范中基于冷却塔整体稳定性得到的最小壁厚是偏保守的.

摘要：介电弹性体(dielectric elastomer)是电活性聚合物智能材料的一种,在外加电场作用下,可产生多种形式的响应.在驱动柔性透镜的变焦方面,相对于传统的机械操控变焦方法显示出独特的优势.针对一款在电压激励下可高效调节焦距的介电弹性体仿人眼变焦透镜,该透镜由上下两层介电弹性薄膜和固定框架构成,并在封闭腔内充入盐水,上层薄膜涂覆环形柔性电极.在电压激励下,上层膜发生变形,由于盐水的体积保持恒定,引起下层膜随之变形,使得透镜的焦距发生改变.采用neo-Hookean模型,利用变分原理导出了该透镜的控制方程、边界条件和连续条件.利用打靶法求解了该非线性问题并高效地处理了非线性问题的界面连续条件.理论分析结果与实验结果相吻合.利用此模型开展了广泛的参数分析,研究表明,透镜的几何形状、初始焦距、介电弹性体薄膜的预拉伸率、涂覆的电极面积、材料的剪切模量等对透镜焦距的调节性能都有重要的影响.所建立的理论分析模型可为柔性仿生透镜的设计和参数优化提供有效的分析方法.

摘要：量化边界流动扰动的不确定性影响是压气机鲁棒性气动设计的主要研究内容之一。基于计算流体力学的多级压气机气动不确定性量化(UQ)非常耗时,高效的气动预测方法有助于提高UQ的计算效率。本文采用时间推进欧拉通流方法(Euler-TFM)和直接蒙特卡洛模拟(MCS)研究了进出口边界压力扰动对某型4.5级轴流压气机的气动不确定性影响。首先,实现了基于Euler-TFM的压气机气动性能预测,并通过与三维数值计算结果的对比验证了Euler-TFM的精度。随后采用MCS量化了不同工况下进口总压、出口背压、两者耦合的不确定性变化对压气机绝热效率、流量和压比的影响大小。基于Sobol灵敏度分析的结果表明:在近失速工况下,进口总压和出口背压扰动对性能变化的影响存在强烈的耦合作用。最后对流场进行统计分析,揭示了边界流动扰动对该压气机流场和性能变化的影响规律,并评估了气动设计的鲁棒性。

摘要：金属材料在航空、航天工业以及民用工业等领域具有广泛的应用,如何获取同时具备高强度和良好塑性的金属材料一直是材料、物理、力学等不同学科长期以来亟待解决的难题.传统的强化方法包括应变强化、固溶强化、相变强化、晶粒细化强化和第二相弥散强化等,均会使材料的韧性或塑性降低.近年来,实验研究发现通过界面设计和微结构调控来可以制备出高强高韧的金属材料,认为位错与各类界面的相互作用、以及微结构优化对应力集中的削弱是材料强化和韧化的主要原因.根据已有实验观察,人们通过原子尺度方法定量分析高强高韧金属材料的变形机理,揭示其强化和韧化机制;同时,发展出基于变形机理的理论模型和有限元方法定量描述高强高韧金属的力学行为.论文将重点介绍纳米孪晶金属和梯度纳米结构金属的强韧特性研究进展,并对新型纳米结构金属材料的强韧特性优化进行展望.

摘要：软材料受刺激会发生变形,该变形会引起相应的功能,这种材料称为活性软材料(softactive material,SAM).本综述主要讨论介电高弹聚合物这一类活性软材料.当介电高弹聚合物薄膜受到厚度方向的电压作用时,薄膜厚度减小同时面积增大,可导致超过100%的应变.介电高弹聚合物作为转换器被广泛应用,包括柔性机器人、智能光学器件、盲文显示屏、发电机等.本文综述了建立在连续介质力学和热力学框架内的、并且基于分子理论描述和经验观测的介电高弹聚合物理论.该理论耦合了大变形和电势,描述了非线性和非平衡行为,如力电失稳和黏弹性.采用该理论能够通过有限元方法模拟实际构型的转换器,计算力电能量转换的效率,给出电致大变形的可行途径.该理论有助于材料和器件设计.

摘要：叙述汽车玩具依靠气流吸力和摩擦力实现爬墙行驶的力学原理,以及为设计所进行的摩擦力测试方法.以爬墙汽车玩具为缩微模型的爬壁机器人具有广阔的应用前景.

摘要：贻贝足丝是一种自然界存在的高性能生物黏附器,能够在不同环境下提供贻贝⁃固体表面之间的黏附作用.近年来,许多研究者开始关注贻贝足丝的组成和宏微观结构对其黏附性能的定量影响,为仿生黏附器件的设计寻找思路.该文结合3D打印技术、脱黏实验和有限元方法,系统研究了形状和几何参数对仿贻贝足丝结构脱黏模式和黏附性能的影响机制.该文结果揭示了贻贝足丝的脱黏机理,发现贻贝足丝存在最优的足丝方向角,使其黏附性能最佳,探究了同一角度下足丝线⁃斑块连接位置和斑块底部形状对其黏附性能的影响.最后,模拟了束状仿贻贝足丝结构在竖直拉力作用下的完整脱黏过程,所获得的锯齿状脱黏曲线表明束状结构具有相对稳定的抗脱黏能力.这些研究结果有助于理解自然界贻贝足丝的脱黏行为,可为仿生黏附器件的优化设计提供基础和参考.