气动多点载荷下手指触觉动态感知机理

为再现物体的纹理和滑动等触觉信息,针对气动喷嘴式触觉接口设备对手指在多点动态压力载荷作用下的力学响应和触觉感知机理进行了研究。建立了三维非线性手指和多喷嘴有限元模型,运用流固耦合方法计算手指变形以及应变能密度的时间和空间历程响应,分析了动态载荷、手指力学响应和触觉感知之间的内在联系,得到了当正弦压力频率、幅值改变时手指变形动态变化的规律。该文研究结果为触觉的动态感知再现提供理论依据,可直接应用于气动喷嘴触觉接口的设计。     

气动多点载荷下手指触觉动态感知机理

为再现物体的纹理和滑动等触觉信息,针对气动喷嘴式触觉接口设备对手指在多点动态压力载荷作用下的力学响应和触觉感知机理进行了研究。建立了三维非线性手指和多喷嘴有限元模型,运用流固耦合方法计算手指变形以及应变能密度的时间和空间历程响应,分析了动态载荷、手指力学响应和触觉感知之间的内在联系,得到了当正弦压力频率、幅值改变时手指变形动态变化的规律。该文研究结果为触觉的动态感知再现提供理论依据,可直接应用于气动喷嘴触觉接口的设计。     

面向脑卒中康复的气袋式触觉反馈单元特性研究

针对现阶段气袋式触觉反馈装置难以准确呈现交互效果及同时表征触觉力和触觉面积的问题，开展了气动触觉单元的静态特征和动态特征研究。依据气动触觉单元的几何约束条件建立了静态压力分布模型，类比电路电容放电模型构建了动态压力响应模型。制作了3种规格的气袋触觉单元并进行了特征实验测试，结果表明，静态压力分布模型的拟合触觉面积误差为6.94%,中型气袋(14.4 mm×9.4 mm)及以下规格的气动单元响应时间在0.5 s以内。采用中型气袋搭建了躯干触觉反馈系统，并进行了触觉感知实验，通过调节充气限制高度以表征不同的触觉面积，通过改变气袋气压大小以表征不同的触觉力。实验结果表明，被试者对其产生的触觉面积和触觉力感知识别率分别为87.25%和89.67%。气袋式触觉反馈单元特性研究为触觉反馈装置的设计参数选择提供了依据，可以使脑卒中患者在康复训练中快速感受到触觉面积和触觉力，从而提高患者的康复训练体验。     

人手柔性触觉感知特性

提出了一种新颖的基于弹性梁有效变形长度控制的柔性触觉感知再现方法,并研制了柔性触觉感知装置.通过在该柔性触觉装置上进行实验,对人手的柔性触觉感知特性进行了研究,得出一些结论.刚度越大,分辨率越低,随着刚度的增大,相比较的2个物体间需具有更大的刚度差异才能够分辨.当人们触摸物体时,习惯的次数为2～6次,按压频率主要分布在0.3～1.3 Hz.实验点的刚度越大越难记忆.连续感知的正确率要明显高于不连续感知的正确率.本实验方法简单有效,得出的实验结论不仅可用来改进触觉再现装置的设计,而且为触觉再现技术的研究提供了生理学依据.     

气动喷嘴射流冲击力测量装置的设计

为了提高液压与气动技术课程的实验教学效果,该文增设了测量气动喷嘴射流冲击力的新实验,并设计了相应的实验装置。在现有气动设备的基础上,以压缩空气为工作介质,设计并搭建了测量气动喷嘴射流冲击力实验装置,配以相应的实验过程和计算方法。该实验装置采用了压力传感器、流量计以及数字计重秤等元器件,具有气动回路简单、实验成本低和形象直观等特点。通过射流冲击力理论值与实验值的对比表明,设计的测量气动喷嘴射流冲击力实验装置的实验效果良好。     

基于ANSYS FLUENT的气动量头的结构优化设计

气动测量方法具有测量精度高、稳定性好、能够实现非接触式测量等优点,广泛应用于汽车、机械加工等行业。文章通过UG建立了气动量头与零件挡板之间流体域的三维模型,利用ANSYS FLUENT对其流场进行了有限元分析并优化了气动量头结构参数。结果表明,同周长不同结构尺寸的长圆孔喷嘴,a=0.5,b=1.57喷嘴结构的流量最大。气动测量的气源可选择时,在满足正常工作的条件下选用较小压力的气源。该方法为多槽孔、有效测量长度短一类零件的浮标式气动测量的设计提供了有益的参考。     

平面度检测气动测头的设计

为实现刹车片刚背平面度的在线检测,根据气动差压测量原理,利用COMSOL Multiphysic有限元软件仿真px-s曲线,考虑工作压力,主喷嘴、测量喷嘴孔径对气动测头分辨率和线性范围的影响,设计一种用于平面度在线检测的气动测头。该气动测头主喷嘴、测量喷嘴孔径均为1.2mm,工作压力为0.3MPa。验证结果表明,该气动测头测量精度高、稳定性好,可应用于生产实际。     

电触觉实现中刺激电流的模糊选定

首先对利用电刺激实现触觉再现中的刺激强度进行了分析,并结合已有的模型和实验研究成果以及人体模糊感知的特性提出采用模糊控制策略对电触觉实现中刺激电流的脉冲幅值进行选定,从而可根据触觉传感信息对刺激强度进行控制并使操作者有逼真的被接触感,实现真正意义上的触觉临场感。     

面积阵列焊球快速制备技术与装置

为实现面积阵列封装中焊料凸点阵列的快速制备,提出了一种气动膜片活塞式熔融焊料微滴按需喷射装置.该装置利用微滴按需喷射技术对焊料液滴体积与沉积位置的高精度控制,实现直接植球功能.实验研究了装置各参数对液滴形成的影响,并通过单喷嘴按需逐点喷射直接在铜基板表面制作了5×7 Sn63 Pb37焊球阵列.此外,实验通过3×3阵列孔喷嘴并行喷射在硅基板上制作了3×3焊料凸点阵列.结果表明:气动膜片活塞式微滴喷射装置能实现大小均匀、尺寸和定位精度可控的焊球面积阵列的快速制备.     

指端触觉再现的电刺激实现研究

对电触觉的实现作了理论分析和实验性研究。提出了在手指端上实现触觉再现的电极形状及分布,并通过对现有的几种典型刺激波形的实验和分析比较,给出了刺激电流波形各参数与感觉之间的内在规律性。由此找到最优的一组电极及刺激波形,较为满意地实现了手指端上的触觉再现     

气吸式穴盘精量播种机吸嘴吸附性能的试验研究

气吸式穴盘育苗播种机是工厂化育苗技术中的核心设备,其吸嘴的设计是整个气吸式播种机设计的关键之一。本文根据正交试验原理,采用数值模拟正交试验方法,在CFD软件FLOWORKS上分别建立不同因素水平的吸嘴三维有限元模型,给定边界约束条件进行有限元分析计算,利用统计学软件SPSS对计算结果进行极差与方差分析,确定了各因素对试验结果的重要次序为嘴形〉真空度〉孔径〉导程;吸嘴的最佳设计参数为A382C2D3;结构优化表明：一定锥角的V型吸嘴在气源同功耗的情况下,不仅可以改善吸嘴的吸附性能,而且有利于精量取种。     

基于APDL的桥梁参数化建模方法

以混凝土斜拉桥A字型桥塔为例,基于APDL语言研究桥塔有限元参数化建模方法.首先研究相关特征提取算法,提取斜拉桥点云模型特征点;然后使用ANSYS软件,建立桥塔有限元参数化模型;最后分析模型结构,建立相关数学约束关系.该方法实现了对有限元模型的参数化控制,缩短了有限元模型建立的周期.     

基于Fluent的无缝钢管控制冷却喷嘴布置参数

为获得轴向均匀的温度场,利用Fluent有限元仿真软件,对无缝钢管控冷设备中喷嘴布置情况进行了三维建模及数值模拟,研究了喷嘴直径、喷嘴个数、喷嘴排数、喷嘴入口速度和入口方向等参数对钢管外壁冷却均匀性的影响.结果表明,喷嘴直径和布置情况、以及喷嘴入口方向对钢管外表面冷却均匀性影响较大;喷嘴入口速度仅影响冷却速率,对钢管外表面冷却均匀性影响不大.     

四支管钢板控冷结构喷嘴管出口流量均匀性

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对钢板控冷设备中四支管结构管路的流场进行了三维稳态数值模拟,分析了喷嘴管直径、喷嘴管高度、支管直径以及入口管进水流速等参数对各喷嘴管出口流量均匀性的影响. 模拟结果表明:喷嘴管直径、支管直径、入口管进水流速对各喷嘴管出口流量均匀性影响较大,而喷嘴管高度对各喷嘴管出口流量均匀性影响较小.     

采用有限元-边界元耦合方法计算弹塑性应力

采用有限元－边界元耦合方法对高压三通进行弹塑性分析．在处于弹塑性状态的连 接处附近区域使用边界元方法，其它部分采用有限元方法．给出了一种界面处理方法。计 算实例表明此方法有较好的计算精度和效率．     

电磁铸轧铸嘴支撑面板温度场及热应力研究

铸嘴支撑面板为电磁铸轧工艺的关键部件，其结构稳定性直接关联到铸嘴的平面稳定性。本文利用ANSYS有限元分析软件建立了铸嘴支撑面板温度－应力耦合分析的三维有限元计算模型，并对实际工况下面板的热应力分布进行了计算研究。研究结果表明：面板内存在显著的热应力，应力集中现象明显；面板总体上出现了较大的热位移，特别是在竖直方向，热位移量为最大，导致面板因变形过大失效，计算值与实测值相吻合。     

有限元法分析尖板电极结构的空间静电场分布

为了研究尖板电极结构的空间静电场分布,基于有限元数值计算方法,分别对完全空气介质和空气介质中掺有液态介质的空间静电场的场强变化进行了深入分析。有限元分析结果显示:空气介质的尖板电极结构的空间静电场是极不均匀的电场,在喷嘴尖端位置,场强迅速增加,达到最大场强值。单颗液滴在空气介质中的存在将引起液滴附近场域的场强发生较大变化;多颗液滴对喷嘴尖端的场强沿垂直方向上有明显的拉伸作用,由于液滴自身的场强叠加效应,它对空间静电场产生了垂直向扩张影响,从而扩大了整个空间静电场的电晕区。     

铝合金挤压型材淬火模拟研究及工艺参数的改进

为了解决"U"形铝合金型材在喷水淬火过程中因冷却速度不均匀而导致型材截面变形的问题,基于FLUENT和ANSYS-WORKBENCH软件平台,建立了"U"形挤压型材在喷水冷却过程的有限元模型.分析了3种不同喷嘴速度大小方案下型材淬火冷却过程的温度场、残余应力和变形等变化规律.结果表明:经工艺参数优化后,型材截面上不同部位喷嘴速度大小设计更合理,淬火冷却过程中型材的温度场和等效应力分布更均匀,最大等效应力最小,型材的变形最小.通过有限元分析能较好地改进型材淬火冷却过程中喷嘴速度大小及分布,为实际挤压生产过程提供指导.     

压力容器高应变部位应力场试验和数值分析

针对压力容器接管区高峰应变、高应变剃度、强大的弹性约束和应变峰值呈单向应力状态的特征,在压力容器接管模拟试板的基础上,对多种孔径的异型板应力应变场进行光弹性试验研究并建立有限元模型,分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力分析。数值结果表明,高峰应变区的应力集中与试验结果较为吻合,为异型板设计的合理性和裂纹扩展分析提供了可靠依据。     

脉冲发动机喷管喉衬故障的计算与分析

为了解决脉冲发动机喷管喉衬曾出现过从其喷管座中打出的故障问题,利用MSC Patran 2004r2有限元软件对脉冲发动机喷管喉衬进行了强度分析.选用了三角形轴对称单元,用PCL语言编写了施加变压力载荷的程序,采用高压密封容器对整个喷管作了静压试验,分析了载荷、位移约束和材料性能对喉衬最大应力的影响.结果表明,喉衬支撑结构的耐烧蚀性能没有满足使用要求.经过试验验证,采用将支撑结构改进成镶嵌更耐烧蚀的金属衬套的复合结构措施的喷管,工作正常,结构完好.