采用非相关联应力应变关系的三维边坡稳定分析

本文提出了一个用于滑坡分析的三维边坡稳定分析新方法．这一方法推广了建立在摩尔．库仑相关联流动法则基础上的三维边坡稳定分析上限解方法．以往经验表明，在三维分析中，某一条柱按相关联法则以摩擦角剪胀有可能在几何上是不成立的．本文介绍的新方法提出了一个二元速度场的概念：（i）首先，建立一个代表岩土材料真实变形特征的塑性速度场；（ii）再建立一个用于功能平衡方程式求解的安全系数的虚速度场．这一新方法允许输入任意的材料剪胀角，从而较好地解决了上限解方法以摩擦角剪胀时几何上可能不成立和相应的计算收敛问题．本文还介绍了此法在一个混凝土重力坝深层抗滑稳定分析中的实际应用．     

宜人化双臂操作型服务机器人建模、控制和协调

为宜人化双臂操作型服务机器人建立了动力学模型，该模型的特点是独立的机理建模技术结合黑箱技术共同描述出完整的模型；结合建立的模型，提出一种基于NN的自适应鲁棒控制器，并证明了其渐近稳定性．最后，在分析宜人化双臂操作型服务机器人运动特征的基础上，提出一种基于事件的在线协调的策略．     

SWCNT的脉冲气流定向排列及AFM操作

在利用单壁碳纳米管(SWCNT)进行各种纳电子器件阵列的制备过程中, SWCNT的定向排列及排列阵列中部分金属性SWCNT的电特性改性是关键环节之一. 提出并采用基片下倾脉冲气流定向排列方法, 实现了SWCNT的可控定向排列, 初步实验表明84%的SWCNT排列方向与脉冲气流方向相差在-15°~15°内; 然后利用改造后的原子力显微镜(AFM)纳米操作系统对定向排列后的单根SWCNT进行了各种操作, 实现了Y型SWCNT的分离、SWCNT端部催化剂颗粒的去除、SWCNT上连续纳米纽结(buckles)的制造及拉断等工作, 从而为实现SWCNT尺寸与形状的控制及其电特性的改性提供了一条可行途径.     

智能人工腿步速测量数字电路的设计与分析

智能人工腿是一个精密的机电一体化装置,其关键部件之一是步速测量电路.作者提出一种新的步速测量方法,即测量人工腿在摆动相的持续时间,用该时间的长短来间接反映步速的快慢.设计电路时,采用自顶向下(TopDown)的设计方法,其核心内容是将测量系统按不同功能分割成几个模块,然后分别设计每一个模块电路.最后,用1片ispLSI1016高密度可编程芯片并采用ISP(InSystemProgram)编程方法设计出步速测量电路.ISP编程方法的优点是可以现场修改,调整测量系统电路,并且不需要仿真器装置.实验结果表明设计的这种步速测量电路结构合理,可有效地实现对智能人工腿步速的测量.     

基于DSP和模糊PD控制的智能人工腿位置伺服控制系统

智能人工腿最显著的特点是能模仿人体健康腿的运动方式且步行速度可自然、随意地跟随截肢者步行速度的变化而变化.对其进行研究对改善残疾人的生存条件和促进医疗事业的发展具有重要的现实意义.以前研制的智能人工腿,其汽缸内针阀开度的控制都是采用步进电机所构成的开环系统,位置精度不高,为此,作者针对智能人工腿的控制原理和TMS320F240数字信号处理器的主要特点,设计了1种基于TMS320F240的直流电机模糊位置伺服控制系统的结构,并对该位置伺服系统进行了计算机仿真.实验结果表明,所设计的伺服控制系统具有智能性、鲁棒性、快速性和准确性,可以有效地用于智能人工腿的行走控制.     

具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人的移动机构与地面约束关系分析

针对非结构环境中路面软硬相间、平坦与崎岖并存的地形特征,提出并研制出一种对非结构环境具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人（NEZA-I）.NEZA-I由控制系统单元、尾轮单元和两个相同的可变形轮-履复合（Transformable wheel-track,TWT）移动模块组成.每个TWT模块能够在一个驱动力的作用下以轮式和履带式两种运动模式在复杂路面上运动,也能根据地面约束力而改变运动模式（即＂轮式-履带式互换＂）和调整运动姿态（即＂改变履带几何形状＂）.本文旨在介绍NEZA-I机器人的基本结构、驱动系统原理、运动模式及姿态,分析TWT模块内部构件之间运动关系,建立NEZA-I在一些典型的运动情形下移动机构与地面之间的约束关系的数学模型,探究TWT模块内部机构参数对机器人环境自适应性能的影响,优化机构参数.实验表明：NEZA-I移动机构平台具有较强的环境自适应性和越障性能,机构参数的优化结果是合理的,所建立的相关数学模型及参数的分析方法是正确的.同时也验证了NEZA-I自适应移动机构平台概念的可行性,从机构学的角度为机器人环境自适应性的研究提供一个思路.     

孔隙介质中应力波传播机制的实验研究

采用活性粉末混凝土和聚苯乙烯材料研制了具有与天然砂岩相似孔隙分布特征和物理力学性质的孔隙体模型,通过不同孔隙率模型的SHPB冲击实验和CT扫描实验观察和分析了孔隙体中应力波的传播特性以及传播过程中内部孔隙和固体介质的变化．研究表明：1）孔隙率显著影响应力波的传播特征．相同应变率时,孔隙率越大,反射波幅越大、波峰越多、透射波幅越小;孔隙率降至5％时反射波接近于单峰;应变率越高上述现象越明显;2）孔隙体的能量耗散率WJ／W1随孔隙率增加而线性增加,WJ／W1对应变率较敏感;3）应力波传播性质和能量耗散行为的差异与孔隙的演化机制有关．孔隙率低于10％时内部机制表现为固体介质破裂或形成新孔隙,应力波能量主要被消耗形成新开裂面或新孔隙,原有孔隙变形不大．此过程中应变率对改变孔隙形状的作用不明显;孔隙率高于15％时孔隙演化机制与应变率有关,低应变率时仍以固体介质开裂或形成新孔隙为主,但新增开裂面或新孔隙的数量相对较少;高应变率时内部结构变化同时存在固体介质开裂和孔隙变形两种机制,其中孔隙变形占较大比例,应力波能量大部分被消耗于孔隙变形,表明只有在高孔隙率和高应变率条件下内部孔隙才会发生明显的变形．孔隙离心率e可以较好地刻画应力波作用下孔隙的变形．     

ULF波及其与能量粒子相互作用研究进展

地球磁层中的超低频波（ultra low frequency wave,简称ULF波）的全球分布特性以及与能量粒子之间的相互作用,如ULF波和粒子之间的共振调制、对能量粒子的加速等问题一直是空间物理研究中的热门问题．深入研究这些问题对于理解太阳风和磁层之间的能量传输,能量粒子加速等机制问题有着很重要的意义．本文简要介绍有关ULF波的全球分布及其与能量粒子之间共振调制的最新观测研究进展,并对将来研究工作中的问题和方向做一个简单的总结和展望．     

基于互补理论的非连续变形分析方法

常规的非连续变形分析法(DDA)采用“开-闭迭代”来处理块体之间的接触, 在此过程中引入虚拟弹簧并假设其刚度(罚因子). 不恰当的刚度值会导致数值计算方面的问题. 为了避免引入罚因子, 同时也回避“开-闭迭代”, 本项研究将DDA在一个时步内的分析重提为一个混合互补问题, 并采用路径牛顿法(PNM法)进行求解, 通过算例的应用表明该方案是可行的.     

La和Nd掺杂的硅基Bi4Ti3O12铁电薄膜的无疲劳特性及其机理的比较研究

采用优化的溶胶-凝胶（Sol—gel）技术,同一工艺条件下在Pt／TiO2／SiO2／Si衬底上成功地制备了Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）和Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNT）铁电薄膜．X射线衍射（XRD）测试表明BLT和BNT薄膜具有单相的取向随机的多晶微结构;扫描电镜（SEM）的观测显示了这些薄膜具有50～100nm晶粒构成的均匀致密的表面形貌．利用铁电测试仪测定了以Cu为上电极而形成的金属-铁电薄膜-金属结构的电容器的铁电性能,得到了很好的饱和电滞回线．在最大外加场强为400kV／cm时,BLT和BNT薄膜的剩余极化强度（2Pr）和矫顽电场（2Ee）分别为25．1gC／cm^2,203kV／cm和44．2gC／cm^2,296kV／cm．疲劳测试表明,在1MHz频率测试下经过1．75×10^10次读写循环后,由BLT和BNT薄膜组成的电容器几乎没有表现出疲劳,呈现很好的抗疲劳特性．分析比较了La和Nd掺杂对薄膜结构及铁电性能的影响及其机理．