摘要：为提高遥操作机器人的示教编程效率和在线示教的安全性,提出了面向遥操作机器人在线示教的数字孪生框架,建立了机器人及其工作场景的虚拟模型,实现了物理实体到数字孪生模型的映射;设计并实现了基于RGB-D图像和姿态示教器的遥示教方式,通过鼠标和姿态示教器规划虚拟机器人末端执行器的路径和姿态,并利用增强现实技术,实现了虚实融合示教,提高了遥操作机器人在线示教的人机交互性;构建了机器人及其工作场景的八叉树模型,在机器人按照规划的路径和姿态运动时,可以预测机器人与工作场景之间的碰撞干涉;系统将未发生碰撞干涉的规划路径和姿态指令发送给物理机器人控制器控制物理机器人运动,从而实现基于数字孪生遥操作机器人在线示教功能,提高在线示教系统的安全性。

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于比强度和比刚度高且能实现材料结构性能一体化设计制造,已成为航空航天装备减重的优选材料。精密磨削是CFRP成形后保证装配公差和精度必需的加工方法。切削液解决了磨削界面强热力作用下冷却润滑和排屑等问题,但CFRP易吸湿膨胀导致力学性能降低限制了浇注式润滑的应用。而干切削易造成表面完整性恶化和粉尘污染,以极少量生物润滑剂雾化浸润切削区的准干式切削加工是必然选择。然而,对于非均质各向异性的CFRP的精密平面磨削材料去除力学行为尚不明确。基于此,提出了基于纳米增强生物润滑剂微量润滑的CFRP磨削方法。首先,分析了磨削区磨粒的几何学运动学规律,研究了随机磨粒对多相异质CFRP的随机碳纤维的磨削干涉状态。其次,揭示了磨粒纤维的接触力学行为和磨粒对纤维断面的挤压材料去除机理。分析了单侧约束纤维的弯扭破坏及其所致界面相剥离,通过多纤维块状去除力学行为分析确定了纤维束去除中纤维断裂平均应力。建立了磨粒与纤维的椭圆域接触力学模型,和基于拉伸断裂破坏的单纤维切削力学模型。最后,考虑砂轮工件界面摩擦建立了不同工况的CFRP平面磨削力模型并进行了实验验证,最优条件下模型误差14.73%。结果表明,纳米增强生物润滑剂微量润滑的磨削力最低,法向和切向力相比干磨削分别降低了22.93%和55.79%。

摘要：为降低血管支架置入后出现再狭窄现象的概率,改善支架内血液的流动特性,本文基于仿生学原理,在网状/管状血管支架内表面设计直径为60μm,深度分别为30μm、50μm和70μm的圆形凹坑织构。采用有限元仿真分析方法探究不同支架结构和深度的微织构对支架内血液流动速度和血管内压力的影响。结果表明,与管状支架相比,网状支架内壁微织构的存在能够大幅提高支架内血液流动速度,增大血液的压力,尤其是当深度为30μm和50μm时更为明显。此外,相同条件下,网状血管支架内血压的最大变化幅度小于管状支架内血压的最大变化幅度,对血管壁造成的损伤更小。

摘要：针对随机阵列结构设计方面欠缺高效的生成方法这一问题,在保证阵列对声源识别精度的前提下,提出一种在极坐标下用于识别运动声源的随机阵列生成方法。根据声阵列识别运动声源的原理,推导了非等间距基本同轴圆环的半径,再通过降列分区、极坐标下条件筛选和模拟评价三个步骤,生成适用于识别运动声源的目标随机阵列,最后进行数值模拟和运动汽车噪声源识别实验进行验证。研究结果表明,用该方法能够高效地生成目标随机阵列,与常用规则阵列相比具有更良好的声源识别特性,并且具有准确的运动声源识别性能。

摘要：为大幅度地提高复合材料结构动力学性能,首先提出了新型多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构,并按照玻璃纤维/环氧(5231/EW180B)预浸料固化工艺曲线将其制成嵌入式中温共固化多层阻尼薄膜复合材料试件;然后,探索使用模态应变能有限元数值模拟法对该结构的动力学性能进行了研究;最后,将结果与模态分析实验数据进行对比,并获得了多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构模态参数随阻尼层的厚度、数量、位置和分布的变化关系。结果表明:多层阻尼薄膜嵌入的复合材料结构能显著提高整体结构的一阶模态损耗因子。研究结果为轻质大阻尼复合材料结构设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了基础。

摘要：以阻尼夹芯复合材料加筋板为研究对象,依据一阶剪切变形理论(FSDT)和Hamilton原理,推导板和加强筋的应变能、动能表达式,采用变分原理建立控制微分方程,根据相关边界条件和傅里叶级数求解方程。建立了ANSYS阻尼夹芯复合材料加筋板的有限元模型,该模型考虑到阻尼夹芯复合材料加筋板中阻尼材料与纤维预浸料间的结合方式,用模态应变能有限元数值模拟方法研究了结构的动力学性能,并通过对数值模拟结果与理论解的比较,验证了模型的合理性和有效性。探讨了不同的筋条尺寸、不同的筋条数量、不同的筋条分布方式对阻尼夹芯复合材料加筋板动力学性能的影响,得出了阻尼夹芯复合材料加筋板的一阶模态频率和损耗因子随不同参数的变化曲线,其结论为阻尼夹芯复合材料加筋板的优化设计提供参考。

摘要：随着弹体的侵彻能力逐渐增强,复合防弹装甲成为不可或缺的装备之一。基于ANSYS建立了陶瓷/纤维/阻尼复合防弹靶板的冲击有限元模型,揭示了材料参数和几何参数对复合防弹靶板的影响规律,利用多目标遗传算法优化了碳化硅陶瓷/碳纤维/超高分子量聚乙烯纤维/背层阻尼复合防弹靶板结构,并通过实验验证了优化设计结果的可信性。结果表明:同面密度条件下,涂刷一定厚度背层阻尼对靶板防弹性能的提升较为显著;采用遗传算法优化后的复合防弹靶板结构为:6.9mm碳化硅陶瓷/4.8mm碳纤维层合板/6.0mm超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维层合板/1.1mm阻尼,面密度为36.236kg/m^(2)。相同防弹性能条件下,与陶瓷/装甲钢结构靶板相比,优化后的靶板面密度降低超过49%。

摘要：目的通过CT影像重构三维血管模型,研究外加均匀磁场对血液动力学行为的影响规律。方法采用计算流体动力学理论和磁流体力学方法,建立体外均匀磁场对血液流动影响的数学模型,运用多物理场耦合模拟软件COMSOL Multiphysics进行仿真模拟,探究磁场强度对血液流动速度、压力和剪切应力的影响。结果随着磁场强度的增加,血管中心处的流速受到了更加显著的抑制。壁面压力随着磁场强度的增加而减小,且磁场在血流分叉前对壁面处压力的影响明显,而在血流分叉后对壁面压力的影响减弱。血流进入分支血管后,壁面切应力显著增加,同时磁场对切应力的影响也显著增强。结论人体血液具有磁流体力学特性,一定强度范围的磁场对血液流动产生了明显的影响。研究结果为设计人造强磁场设备、评估人造磁场环境对人体血液动力学的影响以及诊断人造磁场环境产生的疾病提供理论依据。

摘要：为了提高复合材料的层间结合性能,满足其三维力学性能可设计性的要求,提出了嵌入式共固化缝合阻尼复合材料结构,开发了嵌入式共固化缝合阻尼复合材料的制作工艺,其中阻尼材料的硫化温度和时间与预浸料内树脂的固化温度和时间相同。采用改进的锁式缝合方法缝合铺层后的预成型体,使用热压罐制备出嵌入式共固化缝合阻尼复合材料试件。对试件进行了层间剪切试验、自由衰减试验、拉伸破坏试验,结果表明:阻尼性能与最大拉伸力随着针距的增大而增大,层间结合性能随针距的增大而变差。其中,在阻尼层厚度为0.1 mm的情况下,改变针距,缝合后材料的相对阻尼比为2.16%~2.92%,拉伸强度为412.9~427.4 MPa,层间结合强度为6.12~7.91 MPa。该研究可为对三向力学性能有要求的复杂受载大阻尼复合材料构件的广泛应用提供参考。

摘要：介绍了1种基于多光束干涉强度的弹流油膜厚度测量系统,包括其测量原理和测量系统的设计与组成.针对光弹流接触副,给出了简单易行的干涉级次判定方法.结果表明,该测量系统具有纳米量级的分辨率,可实现由纳米膜厚到微米膜厚的连续测量,适用于超薄弹流油膜厚度和微米级弹流油膜局部微小变化的研究.测量结果与已有的理论和研究结果吻合,证明了测量系统的可靠性.