PVDF压电纤维仿生柔性传感器水下传感特性研究

感知器官对于许多动物必不可少,尤其是生活在水下的生物。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为材料,模仿水生动物海豹的触须设计制备了一种表面四电极PVDF压电纤维仿生柔性传感器。利用激振源测试所制备的传感器性能,包括输出不同的波形测试对不同激励的感知,对水动力的感知及对水下运动物体方向的感知。实验结果表明,该传感器对不同激励的感知性能很好,速度检测极限可达0.15 mm/s,且有良好的方向性检测能力,对水下情况感知的应用前景广。     

一种有效降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中的方法

针对以降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中为目标的形状优化问题,采用一种简单而高效的参数化方法来描述过渡圆弧形状,并取得了很好的优化效果。该方法采用超椭圆方程来描述过渡圆弧形状,这样,由于设计变量只有3个,可以方便地利用内嵌于一般通用有限元分析软件的优化设计模块来描述和求解最优过渡圆弧形状。结论表明,采用这种方法进行形状优化后,喉口下过渡圆弧处的最大von Mises应力减小了10.7%。同时,运用有限元分析软件Ansys中的子模型技术,较好的解决了大型复杂工程结构仿真中控制计算规模与保证求解精度之间的矛盾。     

新的估算表面裂纹应力强度因子经验公式

该文给出了新的估算拉伸和纯弯曲载荷下表面裂纹应力强度因子的经验公式。根据疲劳裂纹扩展的数值模拟结果确定强度因子分布函数;利用按已知应力强度因子分布函数求裂纹形状及相应应力强度因子的方法计算给定尺寸的表面裂纹的应力强度因子;通过对数值结果的曲线回归得到估算表面裂纹应力强度因子经验公式。利用该公式对有限厚度和宽度平板内表面裂纹的应力强度因子进行了估算,并与已知的半椭圆形表面裂纹的应力强度因子解进行了比较。该文结果为估算表面裂纹应力强度因子提供了一种新的途径。     

基于伴随方法的低风速风电机组翼型优化研究

以提高翼型的升阻比为优化目标,基于CFD(computational fluid dynamics)数值模拟,利用基于控制理论的伴随(Adjoint)方法及网格快速变形理论,在低风速条件下,分别对水平轴风电机组叶片通常使用的传统航空翼型NACA0012和风电机组专有翼型S8036进行仿真优化研究。结果表明:结合基于控制理论的伴随算法及网格快速变形方法,可有效改进优化2种不同类型翼型的气动性能。在相同的流场条件下,优化得到的翼型分别与初始翼型NACA0012和S8036相比,升阻比分别提高8.75%和16.74%。     

45钢疲劳短裂纹的形成和扩展

本文对４５钢光滑试样疲劳短裂的纹的形成和扩展进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现疲劳短裂纹形成寿命小于失效寿命的１０％，根据裂纹的扩展速度将短裂纹形成分成微观短裂纹和物理短裂纹两个阶段，给出了区分两种短裂纹的裂纹特征尺寸值和两种短裂纹的扩展速度公式。     

基于应力的生物生长规律与零件形状仿生优化

基于相对性原理分析了生物生长行为,提出了新的生物生长规律生物某局部区域的生长行为取决于其邻近区域的应力大小,并试图使该区域的应力均匀.在此基础上提出了一种基于应力的形状优化方法.该方法通过模拟生物生长过程来实现零件形状优化设计.其主要特点是局部形状的改变只取决于相对应力差,不需要人为确定参考应力.实例表明所提出的优化方法不但具有较高的优化效率,还能够按给定的误差精度要求获得优化结果.     

机械零件形状优化设计的仿生学方法

基于相对性原理重新分析了生物适应性生长行为，提出了新的生物生长规律：生物局部区域生长行为只需根据其周边应力大小进行调整，不需要人为确定参考应力。在此基础上，提出了一种模拟生物适应性生长过程的相对应力优化法，该方法的主要特点是不需要人为确定参考应力。所提出的优化方法不但具有较高的优化效率，还能按给定的误差精度要求获得优化结果。最后，给出了受双向载荷作用平板的最优中心孔形状优化设计和给定许用应力下连杆形状优化设计的实例。     

直齿圆柱齿轮齿根三维弹性应力分析

采用有限元软件ANSYS提供的子模型技术,对有限宽度(齿宽系数=0.03~1.2)渐开线直齿圆柱齿轮齿根附近三维弹性应力场进行了详细分析;重点研究了齿根附近应力与齿轮宽度之间的关系。结果表明,齿根应力沿宽度分布是不均匀的,其最大值及相应位置与宽度有关;有限宽度直齿圆柱齿轮齿根应力最大值大于按平面应变假设计算得到的结果;齿根附近总位移沿宽度分布也不均匀,在靠近表面附近有较明显的变化。     

钝缺口试样疲劳短裂纹形成与扩展

对两种晶粒尺寸的中碳钢钝缺口试样进行了对称拉疲劳试验，应用复型方法观察了疲劳理解纹沿缺口根部的早期形成与扩展过程；测量了表面裂纹形状随裂纹长度的变化规律。结果表明，试样的破坏是由形成于缺口根部表面的短裂纹扩展、裂纹间连接形成穿透裂纹，穿透裂纹扩则引起的。     

金属材料疲劳损伤与力学性能退化机制研究

研究了中碳钢光滑试样在经历了不同程度的疲劳损伤以后,其力学性能退化机制与试样表面短裂纹之间的关系。结果表明,疲劳损伤会引起材料力学性能产生一定程度的退化,这一退化现象与试样表面短裂纹的演化过程密切相关,同时也对力学性能退化机制进行了讨论。