多功能浮力舱的双目标优化设计

为优化多功能浮力舱设计方案,进一步发掘半潜船潜在作用,以多功能浮力舱可提供的最大净浮力、生命周期内平均年成本两个指标为目标函数,建立综合考虑技术性能及经济性能的多功能浮力舱双目标优化模型,并采用加权理想点法将双目标优化问题转化成单目标问题实现模型求解.通过实例计算确定了多功能浮力舱的选材以及相应的多功能浮力舱优化设计方案,验证了模型的有效性.通过敏感性分析总结了钢材价格和板材腐蚀速率对多功能浮力舱平均年成本与可提供的最大净浮力的影响规律,可为多功能浮力舱的优化设计提供理论依据.     

基于单向气动驱动器的软体手变形机理

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而相互挤压时,气室受到不可延伸层的约束,实现了弯曲和摆动变形。为进一步考察软体手的变形机理,对620#T超弹性硅橡胶材料的非线性力学特性进行了研究,测定了其材料常系数。基于Yeoh模型密度函数,结合空间力矩平衡方程,建立了驱动压强和曲率半径的理论模型,并开展了软体手指弯曲及摆动变形的仿真研究,结果证明了理论模型的正确性。研究结果可以为其他基于气动驱动的软体结构变形机理研究提供理论基础。     

聚氨酯塑胶跑道总挥发性有机化合物的检测及潜在健康影响分析

为测定聚氨酯(polyurethane,PU)塑胶跑道释放的总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds,TVOC)质量浓度及释放速率,分析其对人体健康的潜在影响.采用小型环境舱-二次热解吸-气相色谱法分析在温度为60℃、相对湿度为5％、气体交换率为1.0次/h的环境条件下,建成1～3个月的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度与释放速率,结合人体与TVOC的剂量反应关系及活动时间、呼吸量以及生理免疫等分析其潜在健康影响.结果表明:PU塑胶跑道TVOC的检出率为100％,质量浓度为0.918～3.334 mg/m3,释放速率为2.295～8.335 mg/(m2·h).PU预聚体、橡胶颗粒以及各类添加剂、稀释剂等原材料共同构成了PU塑胶跑道TVOC的主要来源,且17.4％的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度可直接引起人体不适,82.6％的达到了人体可承受的安全阈值,在外部环境因素的联合作用下也会对人体造成刺激.可见,PU塑胶跑道能够持续释放TVOC,且其释放的TVOC可对人体健康造成潜在急性伤害影响和潜在慢性伤害影响.     

2019年微纳米力学热点回眸

 微纳米尺度下材料的力学性能与样品的尺寸和表界面等物理量密切相关，因此纳米材料的力学性能可以在很大范围内进行高效的调节，使得纳米材料能够拥有超轻、超硬、以及高断裂强度和高韧性等卓越的力学性能。从尺度缺陷效应和生长机理、屈曲机理分析和应用、界面力学性能和应用、生物和软物质力学性能、软体机器人、机器学习等方面盘点了微纳米力学2019年取得的研究成果。     

冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究

采用试验与数值模拟相结合的方法对冬季夜间乘员舱内热环境不均匀性进行了研究,得到不同送风模式下乘员舱内温度、速度不均匀度.接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行模拟,对比分析了2种送风方式下的人体热舒适性.最后通过对实际送风工况、基于相同送风焓值的等温送风工况以及基于驾驶员前方等效来流的均匀热环境工况的研究,发现在不均匀热环境下人体更易处于不舒适的状态.     

减摇水舱晃荡运动数值模拟研究

减摇水舱是一种全航速下都能起到减摇效果的减摇装置,研究减摇水舱在晃荡运动过程中减摇力矩的变化规律,是一件很有意义的工作.首先,考虑到减摇水舱在晃荡运动的过程中水舱角的变化对阻尼系数的影响,将阻尼系数看作一个时变的函数;然后求解船舶-水舱系统横摇方程,计算不同频率简谐运动形式下,减摇水舱对于船舶提供的减摇力矩;最后应用CFD方法,对水舱在上述运动形式下的晃荡过程进行3D数值模拟,求得的减摇力矩与理论计算值比较吻合.该研究工作为减摇水舱减摇力矩的计算提供了一个新方法,同时也为下一步的研究奠定了理论基础.     

防热舱结构设计与应用

本文通过对井下防热舱结构进行分析,提出了新的设计方案,即采用玻璃钢做支撑件,纳米及相变材料做关键隔热层。据此设计的井下防热舱的成功应用,对类似防热舱结构的设计具有较强的指导作用。     

浅析水工建设中护坡体系的健全

文章主要针对当前水工建设施工过程中护坡的相关问题进行了探讨,针对当前护坡建设中塑料编织布材料的应用以及如何满足当前护坡体系极爱难舍的需要展开了分析。通过对护岸石笼软体沉排水面的分析,针对此类问题,结合实际的工程状况,文章提出了一些合理性的建议,从而保证水工建设中护坡体系的完善,确保了这个水工建设项目的整体协调性。     

机器人软体材料研究进展

 机器人软体材料分为软体驱动材料和软体感知材料，在仿生机器人中分别起到效应器与感受器的作用。故在制造仿生机器人时，软体材料的开发越发重要。本文概述了机器人软体材料与软体机器人概念上的差异，按照软体驱动材料和软体感知材料分别综述了机器人软体材料的发展动态，并探讨了这两类重要的机器人软体材料研发方面挑战及趋势。     

弹性变形对三维弹性液箱内晃荡波面的影响

弹性液舱舱壁在大幅晃荡液体的作用下会发生弹性变形,从而会对液舱内液体晃荡的水动力特性产生一定的影响.文中通过物理模型实验研究了水弹性效应对弹性方形液舱内液面晃动的影响.实验水深比h/L(h为液深,L为液舱长度)为0.167,激励频率在最低阶自振频率附近.由于液舱结构变形的影响,弹性液舱内液体的最低阶自振频率与同尺寸的刚性液舱略有差别.实验中分别对刚性和弹性两个方形液舱在不同频率的简谐纵向激励作用下的波动形态进行了分类分析,并比较了对应不同二维行波、过渡状态和三维共振以及二阶次共振等不同波动形态时弹性液舱和刚性液舱内的波面高度.