自主机动飞网机器人动力学建模与网型保持方法

针对自主机动飞网机器人多系绳编织结构的动力学建模难题,首先提出利用无向图描述飞网机器人的结构,然后依据系绳杨氏模量极大的特点,设计间隙函数和约束反力,基于Hamilton原理建立飞网机器人数学模型,并设计一种基于Lemke算法和龙格库塔积分的解算方法;针对其网型保持问题,设计一种“双层优化伪动态逆内环+变结构控制外环”的控制方法。仿真结果表明,设计的控制器能够有效控制飞网机器人沿指令轨迹运动,并很好保持其网型,避免飞网机器人任务过程的变形和轨道径向移动。     

Modeling bending behavior of shape memory alloy wire-reinforced composites: Semi-analytical model and finite element analysis

In this study, we propose a novel and simple exact semi-analytical model for superelastic Shape Memory Alloy (SMA) wire reinforced composites subjected to bending loads. In order to study the mechanical response of the composite during loading/unloading, a Representative Volume Element (RVE) is extracted to examine the bending response of the composite. Analytical moment–curvature, and shear force-shear strain relations are derived based on a 3-Dimensional (3D) thermomechanical SMA model and Timoshenko beam theory. The composite Simpson’s rule is adopted to numerically solve the exact analytical moment–curvature and shear force-shear strain relationships. Results including the moment–curvature response, axial stress distribution along the vertical and longitudinal directions, martensite volume fraction, and the tip deflection are reported and validated against 3D finite element simulations. The influence of temperature, martensite volume fraction distribution, and matrix stiffness on the mechanical performance of the composite is also investigated. In particular, the composite is found to behave superelastically under certain conditions of temperature, SMA volume fraction, and elastic stiffness of the matrix. Such behavior is advantageous in applications requiring large recoverable strains or high energy dissipation density.     

ALGEBRAIC TURBULENCE MODEL WITH MEMORY FOR COMPUTATION OF 3-D TURBULENT BOUNDARY LAYERS WITH VALIDATION

Additional equations were found based on experiments for an algebraic turbulence model to improve the prediction of the behavior of three dimensional turbulent boundary layers by taking account of the effects of pressure gradient and the historical variation of eddy viscosity, so the model is with memory. Numerical calculation by solving boundary layer equations was carried.out for the five pressure driven three dimensional turbulent boundary layers developed on flat plates, swept-wing, and prolate spheroid in symmetrical plane. Comparing the computational results with the experimental data, it is obvious that the prediction will be more accurate if the proposed closure equations are used, especially for the turbulent shear stresses.     

Zr含量对Mg-Zr合金组织和性能的影响

研究了镁锆合金的晶粒细化机理,制备了不同锆含量的镁锆合金,在制备过程中采用了含有SF₆的混合气进行气体保护.研究了镁锆合金凝固组织与性能,以及应变、频率、温度和锆含量对合金阻尼性能的影响,利用减振实验验证了合金的阻尼性能.结果表明:随着合金锆含量的增加,晶粒尺寸细化为30 μm,同时合金力学性能得到了改善.研究还表明,合金阻尼性能和频率无关,但随着应变量的增加而不断提高,并且在ε=1×10-4时,损耗因子达到5.3×10-2高阻尼水平.采用Mg-Zr合金制作的仪表基座对振动信号的传递比为1.88,显著低于ZM6和LY12合金基座的传递比.      

二元智能复合材料结构变形分析

提出了嵌入形状记忆合金丝和压电陶瓷片作为联合变形驱动器的二元智能结构,并建立了有限元模型．驱动器镶嵌于层板表面或内部,其中压电陶瓷片作为压电铺层;形状记忆合金丝的驱动力当量为与温度相关的节点载荷．算例比较了不同种驱动方式的变形效果,并进行了试验验证．结果表明在二元智能结构的形状控制中,形状记忆合金丝承受主要的载荷,压电陶瓷片作变形修正,可以发挥各自的优点．      

甚高频数据链模式二协议栈的软件框架设计研究

为解决协议工作效率低下的问题,参考HDLC协议软件的设计方法,本文提出了甚高频数据链模式二(VDL M2)协议的软件模型和设计思想。首先,介绍了VDL M2协议栈的层次架构,并简要阐述了各层的功能。然后,介绍了协议栈的软件设计与实现方法,在不改变Linux内核现有地址族的前提下,创建基于本协议的新套接字地址族AF_VDLM2的操作。依据功能操作,软件结构确立为模块化结构布局;着重分析了协议栈数据收发模块的软件设计流程及缓冲区的结构设计。最后,介绍了协议层之间的通信方式——共享内存区的数据结构及创建和操作。用该方法设计的协议栈可方便地加载到机载通信单元,大大节省了设备成本。     

多层自适应模式识别系统模型

在英国WISARD单层模式识别系统的基础上,借助P.Kanerva的稀疏分布存贮(SDM)的概念,提出了~种新的多层自适应模式识别系统模型(MAPR)。并就其工作过程和主要特点作了较详细的叙述,还列出了多体印刷体汉字识别的初步试验结果。MAPR用稀疏RAN阵列代替WISARD的常规RAM阵列,用对n元模式计频的训练策略代替了原系统的直接置位策略。使系统除了保持原系统的重要优点外,在大维数或非确定性模式数据识别方面,其性能有了明显改善。     

一种快速凝固铝锂合金的低温光滑和缺口拉伸性能

研究了快速凝固Ａｌ-４．７４Ｃｕ-１．３０Ｌｉ-０．３８Ｍｇ-０．４２Ａｇ-０．２１Ｚｒ合金在室温到液氦温度（７７Ｋ）范围内的光滑和缺口拉伸性能,并用扫描电镜观察了断口形貌,用透射电镜分析了合金组织及变形后的位错组态。结果发现,随着温度降低,合金强度线性升高,形变硬化能力增强,而延伸率的变化则取决于不同的时效态。尽管合金缺口强度随温度降低而减小,但７７Ｋ下该合金在欠时效态其缺口性能仍明显优于传统铝合金。     

改进单晶高温合金性能的途径

采用籽晶法在自制的高温高梯度ＬＭＣ定向凝固设备上制取了以平面、胞状、粗枝以及细枝界面形态凝固的ＮＡＳＡＩＲ１００单晶。研究了其铸态以及经１２８０℃、１３００℃和１３２０℃×４ｈＡ．Ｃ．处理的组织和性能。结果表明,快速的抽拉速率和尽可能高的固溶温度显著改善单晶高温合金的性能,在相同的抽拉速率下,高温度梯度显著降低显微疏松含量,缩小树枝晶间距,并且能够得到细小的、形状较规则的γ′相。     

镍基高温合金铸件的晶粒组织控制──铸造工艺参数的影响

以ＩＮ７３８ＬＣ合金为例,研究了镍基高温合金在各种铸造工艺条件下的晶粒组织。结果表明,降低合金液均匀化处理温度可以明显细化冷凝后基体的晶粒。在浇注温度、铸型预热温度以及合金液均匀化处理温度等铸造工艺参数中,后者对晶粒尺寸的影响大于前两者。