基于构型创新的水陆两栖无人平台减阻增速技术

水陆两栖无人平台的水上航速是其作战效能发挥的核心指标之一,对于快速处置涉水险情,提升航渡生存概率和抢滩登陆机动性具有重要意义.本文梳理了典型轮式、履带式水陆两栖有人/无人平台构造原理和技术特性,阐述了其航态特征和航行时水阻力成分,剖析了高速水陆两栖平台水阻力与其构型的内在联系,重点从可收放悬架创新设计、附件减阻创新布局、车体形状优化仿生、沟槽和气幕技术应用等角度总结归纳了减阻增速方法.研究结论可作为新一代水陆两栖无人平台研制的技术参考,也可为水陆两栖无人装备建设和规划发展提供参考.     

电活性介电弹性体的本构理论和稳定性研究进展

电活性聚合物在外加电场诱导下能够改变形状或体积,不施加电场时,它又能恢复到原来的形状或体积,具有特殊的力学及电学性能.介电弹性体是制造驱动器、传感器、振动器和能量收集器等转换器的最有潜力电活性聚合物材料之一,在人工肌肉、智能仿生、航空航天、机械、生物等领域都有广泛的应用潜力.本文首先简要综述了介电弹性体及其应用,然后重点介绍了介电弹性体EAP材料的理论研究进展,其中包括本构关系、机电稳定性、突跳稳定性、超大电致变形机理、许用区域描绘及其应用器件的失效分析.本文最后对介电弹性体电致活性聚合物软质材料相关研究进行了展望.     

飞秒激光脱附的随机运动模型的研究

以飞秒脉冲激光的非平衡态传热和原子分子激发态的微观机理为基础, 建立了飞秒激光对微纳米结构中基体表面层的杂质进行脱附的随机运动物理模型. 由脱附过程的数值模拟结果, 获得了脱附概率随激光辐射时间的演化规律以及不同激光参数对脱附概率的影响.     

突出煤样与非突出煤样低温氮吸附实验研究

为研究煤样吸附能力和煤与瓦斯动力现象的关系,针对突出煤与非突出煤的吸附能力差异问题,应用物理化学吸附仪对6组突出与非突出煤进行低温氮吸附实验,得到低温氮吸附等温线,运用BET吸附理论对实验数据进行分析。实验及分析结果表明:突出煤吸附量、拐点斜率、脱附滞后量大于非突出煤,突出煤吸附等温线变化趋势为单调递增,非突出煤样局部范围内出现下降趋势;突出煤样C值较非突出煤样C值低,突出煤样孔隙中的吸附质更容易脱附。以此为依据来判断煤是否具有突出性,可为预防煤与瓦斯突出事故提供技术方法。     

仿尺蠖步态的爬杆机器人的动态仿真研究

以仿尺蠖步态的爬杆机器人为研究对象,对其机械结构及行进步态进行了分析,并进一步利用ADAMS软件建立了该仿生机器人的虚拟样机,对该仿生机器人进行了动态模拟仿真实验。研究了在爬杆过程中仿生机器人头部与尾部的速度及位移随时间的变化关系,以及该仿生机器人对变直径工作杆的适应能力,同时分析了不同摩擦材料制成的自锁机构对机器人运动特性的影响。仿真结果表明：该仿生机器人对于直径在一定范围内变化的工作杆有着较好的适应能力,且自锁机构的静摩擦系数为影响该机器人运动特性的关键参数。     

仿生软体吸附机器人:从生物到仿生

生物吸附是自然界中一种典型的运动模式,许多生物在进化中由于生存背景和物种的不同演变出各种各样的吸附系统,吸附系统是功能系统,其目的是让生物暂时或永久地附着在基体或另一个生物体上,防止脱落.生物系统的吸附机制可分为互锁、摩擦和黏结.黏结可进一步分为干吸附(范德华力)、湿吸附(毛细作用)、负压吸附、胶合(黏液),它们可独立或同时作用.基于自然界丰富的吸附方式,本文详细介绍了陆上/水下典型生物(壁虎、树蛙、章鱼、鮣鱼)的吸附机理,并对清道夫、海胆、蚍蜉幼虫、跳蛛、叶甲虫幼虫等生物的吸附机理进行简述.概述依据上述特定吸附机理而设计的仿生吸附装置,从仿生软体吸附机器人、仿生软体吸附设备、仿生吸附软材料结构等方面,对仿生吸附的研究成果进行列举,并提及部分性能研究和应用前景.以仿生鮣鱼吸盘为例,阐述了如何模拟生物系统制作仿生样机,并验证其性能,挖掘其潜在应用.对生物吸附方式分类归纳,总结被其带动的仿生吸附研究意义、发展现状和面临的问题,并指出仿生软体吸附机器人吸附机理细微化、结构刚柔耦合、仿生复合软材料应用、柔性驱动-传感-控制一体化、多学科交叉融合的发展方向.     

基于仿生智能的无人作战飞机控制技术发展新思路

仿生智能和无人作战飞机均已分别成为国际人工智能和航空航天领域中备受关注的研究热点和前沿性课题.本文在系统阐述仿生智能和无人作战飞机基本概念原理的基础上,结合目前研究现状从基于人工脑的无人作战飞机高智能化自主控制、基于群体智能理论的多无人作战飞机协同控制、基于群智能-Bayesian网络的复杂作战态势评估、基于仿生硬件的无人作战飞机高智能化自主控制、网络环境下基于元启发式智能的多无人作战飞机/无人作战车异构分布协同控制等方面提出了无人作战飞机控制技术的发展新思路,这些思路的实现对极大提高作战任务的有效性及生存概率具有重要意义,同时也为无人作战飞机的智能化、综合化和先进化提供新的突破方向和切实可行的技术途径.     

粘结界面力学行为及其表征

胶接技术具有工艺简单、应力集中小、抗疲劳、耐腐蚀、密封性好等优点,在机械、建筑、电子、航空航天、医疗等诸多领域中广泛应用,但存在粘结强度相对较弱、界面强度影响因素较多等问题,故针对粘结界面力学行为及其表征技术开展研究具有重要的学术意义和应用价值.本文首先介绍粘结界面的破坏机理以及影响因素的相关研究,侧重于有关粘结界面强度和应力分析的理论和实验工作,然后针对粘结层存在一定程度的尺度依赖的现象,总结国内外在粘结层尺度效应方面的研究现状,最后介绍粘结界面在制备及服役期间可能产生的各类缺陷及其对粘结构件整体力学行为的影响.     

超临界CO2中以PEG20000为模板制备多孔材料Fe2O3

在超临界CO2中以聚合物PEG20000为模板,乙酰丙酮铁为前驱体制备Fe2O3多孔材料.研究了压力和温度对插嵌率的影响,并对材料进行了TG、XRD、N2吸脱附及SEM等表征.X射线衍射结果表明,产物主要由α-Fe2O3组成.根据产物的N2吸附-脱附等温线计算,产物的比表面积可迭361.01 m2/g,平均孔径为8 nm左右.SEM测试结果表明,产物由形状不规则的带有疏松结构的碎片组成.     

添加剂对溴化锂溶液及水表面张力影响的

为了揭示添加剂对表面张力的影响, 利用Wilhelmy平板法分别在封闭和暴露的条件下测量了水和溴化锂溶液在液体添加剂(2EH, 1-Octanol)作用下的表面张力, 发现在暴露条件下, 溴化锂溶液的表面张力表现出振荡性. 测量了气体添加剂作用下的水和溴化锂溶液的动态表面张力, 结果显示气体添加剂对表面张力有显著影响. 对于水, 其动态表面张力还与待测溶液的质量具有一定关系, 而对于溴化锂溶液, 待测溶液质量对动力表面张力的影响很小. 据实验观察, 提出了表面张力和表面吸附浓度成线性关系的假定, 修正了表面吸附和脱附方程, 统一了表面吸附系数和脱附系数量纲. 在此基础上, 把添加剂在液体状态下和气体状态下对溶液表面张力的影响统一起来, 得出了在添加剂液体和蒸汽的综合作用下, 静态和动态的表面张力与添加剂在液体和/或气体中比例含量的理论关系式. 并用实验值验证了理论关系式.     

添加剂对溴化锂溶液及水表面张力影响的理论和实验研究

为了揭示添加剂对表面张力的影响, 利用Wilhelmy平板法分别在封闭和暴露的条件下测量了水和溴化锂溶液在液体添加剂(2EH, 1-Octanol)作用下的表面张力, 发现在暴露条件下, 溴化锂溶液的表面张力表现出振荡性. 测量了气体添加剂作用下的水和溴化锂溶液的动态表面张力, 结果显示气体添加剂对表面张力有显著影响. 对于水, 其动态表面张力还与待测溶液的质量具有一定关系, 而对于溴化锂溶液, 待测溶液质量对动力表面张力的影响很小. 据实验观察, 提出了表面张力和表面吸附浓度成线性关系的假定, 修正了表面吸附和脱附方程, 统一了表面吸附系数和脱附系数量纲. 在此基础上, 把添加剂在液体状态下和气体状态下对溶液表面张力的影响统一起来, 得出了在添加剂液体和蒸汽的综合作用下, 静态和动态的表面张力与添加剂在液体和/或气体中比例含量的理论关系式. 并用实验值验证了理论关系式.     

MD 模拟研究带静电ACF 对甲醇的吸附

为了探索静电荷在极性分子的物理吸附过程中的控制作用, 对甲醇在带静电荷的活性炭纤维(ACF)纳米孔中的吸/脱附情况进行了分子动力学(MD)模拟研究. 在引入静电荷的中孔ACF/甲醇吸附系统中, 从模拟结果可以观测到孔内的甲醇分子扩散到吸附位的时间缩短、吸附冷凝的准液态甲醇密度增大、甲醇分子的空间排列有取向性、达到吸附平衡时系统能量显著降低等特殊现象, 表明了静电荷增强了中孔ACF 对甲醇分子的吸附作用, 使吸附强度、稳定性和有序性有所提高, 能够提高吸附容量和加快吸附速率. 系统达到吸附平衡后再消除静电荷, 升温至60℃左右进行模拟, 可以观察到比较明显的脱附趋势.     

“刚-柔”共融型仿生机器鱼

智能软材料以其高柔顺度、多功能、多物理场效应等优良行为得到了研究者们的关注.作为一类典型的智能软材料,介电高弹体(DE)具有电驱动大变形、快速响应、质轻价廉、生物亲和性好等优点,具有广阔的应用前景.该材料尤其适合作为人工肌肉应用到仿生机器人中,实现其结构柔软与大变形驱动.本文以蝠鲼为仿生原型,基于材料的电压驱动控制大变形机制,设计优化了一类介电高弹体薄膜面内驱动变形转化为扑动-波动混合型推进的驱动机构.将该机构用于胸鳍驱动的机器鱼系统,通过电子器件-刚性结构-柔性材料的融合集成,成功设计了一种材料与结构"刚-柔"共融型仿生机器鱼,并开展了相应的性能测试和功能集成."刚-柔"共融型仿生机器鱼通过分别独立控制两个胸鳍机构,可实现良好的机动性能;并利用高分子材料特性,可实现结构柔软与全透明化等优异的环境适应性能.该研究结果和机构设计原理将有望为"刚-柔"共融型机器人和仿生机器人的研究与应用提供参考.     

土壤耕作部件仿生优化设计研究

研究了某些具有优良挖掘功能的动物爪趾的生物力学规律和具有类似轮廓形状的弯曲型土壤耕作部件的仿生优化设计问题．在对某些动物爪趾几何轮廓特征分析的基础上,用有限元法分析了这种仿生触土面在工作过程中的阻力变化情况和被加工材料的应力场变化情况．用直线型耕作部件做对比分析,根据仿真研究结果设计制作了系列土壤耕作部件的模型实物,通过室内大型土槽实验测试了其工作阻力,验证了有限元分析结果的正确性．研究结果对于土壤耕作部件的节能降耗设计具有较重要的参考价值．     

征稿简则

简介：《中国科学E辑：技术科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、《中国科学》杂志社出版的学术刊物，主要报道材料、机械、工程热物理、水利等领域基础研究和应用研究方面具有重要意义的创新性成果；月刊，每月20日出版，     

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简介：《中国科学：技术科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、《中国科学》杂志社出版的学术刊物，主要报道：材料、机械、工程热物理、水利等领域基础研究和应用研究方面具有重要意义的创新性成果：月刊，每月20日出版，     

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《中国科学：技术科学》是中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办、《中国科学》杂志社出版的学术刊物，主要报道：材料、机械、工程热物理、水利等领域基础研究和应用研究方面具有重要意义的创新性成果；