智能材料与结构航空科技重点实验室

南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室是国内目前惟一专门从事智能材料与结构研究的部级重点实验室 ,1 997年由原中国航空工业总公司投资 1 2 0 0万元建设。拥有一支老、中、青相结合的优秀科研队伍 ,实验室的创始人是中国科学院院士陶宝祺教授 ,现工作人员中 75%具有博士学位。重点实验室在国内率先开展了智能材料与结构的研究 ,在智能旋翼、自适应机翼、复合材料构件的健康监测、飞行器结构的减振降噪、传感 /驱动材料和元件的集成方法等方面的研究已达到国内领先或国际先进水平。先后获得国家发明三等奖 1项、省、部级科技…     

基于新型光纤智能结构的远程监控物联网系统设计

针对现有光纤智能结构自诊断、自修复系统存在的问题,提出并设计了一种基于ARM和GPRS的液芯光纤智能结构的远程监控物联网系统,系统主要包括光源、液芯光纤智能结构、光电检测模块、A/D转换模块、ARM微控制器、GPRS无线通信模块、Internet和监控中心服务器。其中液芯光纤智能结构是由特制的液芯光纤埋入复合材料中构成,采用GPRS无线通信技术,结合以S3C2440为核心处理器的ARM嵌入式技术,同时在监控中心采用自主设计的监控可视化软件直接输出结果,具有直观可靠、控制简单等优点。本文还对液芯光纤智能复合材料结构进行承载实验研究,并采用BP神经网络理论对实验数据进行分析和载荷位置判定,研究结果表明该监控系统性能稳定且效果明显,对复合材料结构载荷位置能够作出准确判断,初步实现了复合材料结构的自诊断。     

航空科技智能材料结构重点实验室简介

南京航空航天大学“航空科技智能材料结构重点实验室”是部级重点实验室 ,“智能材料与结构”是我校“2 1 1”工程重点学科建设项目之一。“航空科技智能材料结构重点实验室”前身是南京航空航天大学智能材料结构研究所。该所成立于 1 991年 ,是我国最早成立的专门从事智能材料结构研究的机构之一。自成立以来 ,研究所已获得多项具有国际先进水平的智能材料结构方面的研究成果 ,共获国家发明三等奖一项 ,省部级科技进步二等奖三项、三等奖两项。至今研究所为国家培养了 30余名博士及博士后 ,近 2 0名硕士。鉴于南京航空航天大学智能材料结构…     

高超声速气流中复合材料壁板热颤振分析

针对高超声速气流中的复合材料壁板颤振问题,根据Hamilton原理,利用von Karman大变形应变--位移关系、三阶气动力活塞理论和准定常热应力理论建立了壁板结构颤振的气动弹性力学模型,使用Bogner-Fox-Schmit单元推导出考虑热效应的复合材料板颤振的非线性有限元方程.应用数值积分的方法在时域内求解方程,确定出壁板颤振的临界动压,并分析复合材料壁板的非线性颤振特性.数值模拟的结果表明,在高超声速气流中气动力的非线性项和热载荷对壁板颤振的振动幅值的影响较明显.这将为高超声速飞行器壁板结构的设计奠定基础.     

智能材料结构的研究进展

智能材料结构是当前国内外研究的热门课题，进展很快。它的兴起将冲击材料研究部门，并引起了结构设计部门的变革。本文主要介绍埋入传感元件、驱动元件并采用人工神经网络、图形特征识别及新型声发射系统的三种强度自诊断智能结构，埋入形状记忆合金丝的大面积强度自适应结构，以及预报材料疲劳寿命、减振降噪、无舵面机翼和光电红外隐身等智能结构的研究进展。     

南京航空航天大学"智能材料与结构航空科技重点实验室"简介

南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室是目前国内唯一专门从事智能材料与结构研究的部级重点实验室 ,中国科学院院士、智能材料与结构专家陶宝祺教授为现任重点实验室主任。1 997年 ,原中国航空工业总公司正式批准了重点实验室的建设项目报告 ,正式立项 ,重点实验室进入了边建设边运行阶段。重点实验室具有鲜明的航空航天特色 ,研究方向是智能材料与结构系统的综合性能和材料 -元件的制备与集成技术。实验室的 6个研究单元有 :智能旋翼、自适应机翼、结构的健康监测、结构的减振降噪、材料制备与元件集成和性能测试。主要设备…     

SMART STRUCTURES USING PIEZOELEMENTS FOR ACTIVE VIBRATION AND NOISE SUPPRESSION IN AVIATION AND AEROSPACE

具有减振降噪功能的压电智能结构是智能材料与结构的一个重要分支。在航空航天领域存在一些典型结构,如飞机机舱、空间站、卫星太阳能帆板和通讯天线以及直升机旋翼等,其振动与辐射噪声造成很多不利影响。为了研究这些结构的振动与噪声控制方法,制作了几个实验模型如大型薄壁复合材料圆桶、柔性梁、钢架及旋翼系统模型,通过压电传感器、驱动器布置数量和位置的优化,采用不同的控制算法,在基于个人计算机的测控平台上进行了振动控制实验,取得了明显的减振降噪效果。     

变体飞行器智能变形与飞行控制技术研究进展

变体飞行器在航空、航天和兵器等领域具有极为重要的应用前景。智能变形与飞行控制技术是包含众多学科和应用的综合性技术。首先归纳了变体飞行器的具体分类及特性,分析了变体飞行器的变形结构和智能材料发展状况,研究了变体飞行器的动力学建模与飞行控制技术,总结了变形技术在微小型飞行器、无人机、高超声速飞行器以及导弹等领域的应用现状,最后展望了全局高度仿生化和高速跨域化、结构与控制耦合影响机制、智能材料和变体结构驱动一体化等亟待突破的关键技术。     

书讯

最近,我校智能材料与结构航空科技重点实验室的陶宝祺教授等撰写的<智能材料结构>一书荣获第二届"中国人民解放军图书奖"提名奖.     

复合材料加筋板高频声振响应试验和仿真研究

为了探究复合材料加筋结构在强噪声环境下的高频振动响应,本文以复合材料加筋板为研究对象,首先开展了两种不同加筋形式复合材料板的统计能量参数的试验辨识研究,建立了两种复合材料加筋板的统计能量模型,进一步搭建了基于混响室的复合材料板动响应试验平台,将其计算结果同试验结果进行对比,验证了方法的准确性,最后预示了更高声压级载荷下的结构高频声振响应。     

压电类智能梁元的力学特性及最优控制

本文分别从压电的传感器和驱动器的力学和电磁学特性入手,详细地描述了带有反馈装置的表面铺设传感器和驱动器的智能梁的力学特性,给出了其微分方程;同时,根据有限元理论,推导了智能梁离散系统的动态微分方程及能量方程在理论分析的基础上,对反馈装置带来的控制力进行优化分析,尽可能地提高了驱动器的使用效率。     

基于BP神经网络的复合材料性能预测

针对复合材料性能表征十分复杂、困难的情况,利用人工神经网络的BP算法,建立了复合材料性能预测模型。模型由3层神经元组成,分别为输入层、隐含层和输出层。以碳/陶瓷复合材料性能与成分的关系为研究对象,选取了38组实验数据作为学习样本,模型总误差为0.18,用建立的网络预测未知,并给出预报曲线。和试验值相比较表明,所建立的网络能反映碳/陶瓷复合材料组分与其材料性能之间的关系,为实验设计提供了新的思路,节省了时间和劳力。     

先进复合材料的结构动力学设计与分析技术探讨

针对先进复合材料的力学特性,论述了进行结构动力学主动设计方法的若干特点,包括频率优化设计和响应优化设计方法.描述了复合材料的动模量特性,提出了考虑细观缺陷的动强度分析计算的思路.     

废水处理中吸附材料的研究

研究用于废水处理的新型吸附材料（活性粉煤灰）。探明了这种新材料在实验条件范围内较好地符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附规律；并对废水中污染物有较好的去除效果。     

层压型高弹材料及在机器人装配中的应用

在机器人实现自动装配过程中，为吸收系统中存在的位置和角度误差，促进装配过程的顺利进行，常采用柔顺装置，在该装置中，弹性件是关键元件。本文采用金属和非金属相结合，制成一种弹性杆，可作为该装置的弹性件。文中介绍了该弹性杆的层压型结构及其制造方法，分析了该杆的轴向压缩弹簧刚度和横向剪切弹簧刚度的计算方法，讨论了影响该杆性能的主要因素。本文应用该弹性杆组成了柔顺装配工作台，经性能测定和装配试验，效果良好。最后，介绍了该工作台主要性能参数的测定方法和结果。     

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅲ)--杂交阻尼

本文是系列讲座的第三篇,以智能材料组成的杂交阻尼为主,介绍有关杂交阻尼的研究成果。对杂交阻尼进行了分类,讨论和比较了各种类型的杂交阻尼,包括:阻尼层结构的配置、主动和可控约束层阻尼板的建模及性能比较;电流变和磁流变阻尼的基本概念及其在振动控制中的应用;可控压电传感阻尼的机理及存在的问题。讨论了杂交阻尼在航天结构中的应用前景及其主要研究课题。     

赤泥堆起尘风洞实验研究

通过对不同粒径、不同湿度的赤泥起尘风速及起尘强度的风洞实验发现,对各种湿度的赤泥,都存在一临界粒径。当赤泥粒径小于该值时,起尘风速随粒径的减小而增大,而当粒径大于该值时,起尘风速随粒径的增大而增大。临界粒径大约为0.2mm,随湿度略有变化。临界粒径对应的起尘风速最小,它随湿度的增大而升高,其变化范围为2.5～3.0m/5,对应的起动摩擦速度介于0.17～0.20m/s。此外,当粒径小于0.1mm时,起尘风速随湿度的增大而减小,而当粒径大于0.2mm 以后,起尘风速随湿度的增大而增大。起尘强度实验表明,风速一定且大于4.7m/s,湿度小于15%时,起尘强度随湿度增大而减小,湿度大于15%时,起尘强度随湿度变化甚微。风速小于4.7m/s时,起尘强度基本不随湿度而变。湿度一定时,起尘强度随风速的增大而增大。文章还讨论了模拟实验的相似准则和定量换算问题。     

评定复合材料的超声换能器的研制

由于复合材料结构的特殊性,对检测用的超声换能器提出了较高要求。论文系统分析了换能器的振动等效电路和振动方程,详细讨论了影响换能器性能的主要因素,成功研制出了符合使用要求的换能器。     

铝合金薄板焊接热裂敏感性探索

探讨了用钨极氩弧焊焊接铝合金ＬＹ１２ＣＺ及ＬＹ１２Ｍ薄板时其热裂纹的变化规律，并分析了焊接工艺参数及填充材料对热裂纹的影响。试验结果表明，选择合适的工艺参数和填充材料可以明显提高该类合金的抗裂性能。     

复合材料构件热压罐成型模具温度均匀性分析

热压罐固化中成型模具的温度分布对复合材料固化质量有显著影响,提高与构件直接接触的模具型面温度均匀性有利于改善内部温度梯度,减小固化变形,提高成型精度。本文以复合材料构件热压罐框架式成型模具为对象,应用有限元方法,分析模具温度的分布,研究模具支撑结构对型板表面温度均匀性的影响。研究表明,支撑板厚度越薄,温度均匀性越好,与进气风口平行方向的支撑板对温度均匀性的影响更为显著,因此可优先考虑增加与进气风口垂直方向支撑板厚度来增加模具刚度。在保持面积不变的前提下,改变散热孔的形状,发现菱形与圆形散热孔具有较强的抗变形能力,而方形散热孔使得型板表面温度分布更加均匀。通过控制散热孔的布局改变风道时,发现T型风道对于改善温度均匀性的效果最佳。