Static strength analysis of dragonfly inspired wings for biomimetic micro aerial vehicles

This article examines the suitability of fabricating artificial, dragonfly-like, wing frames from materials that are commonly used in unmanned aircraft(balsa wood, black graphite carbon fiber and red prepreg fiberglass). Wing frames made with Type 321 stainless steel are also examined for comparison. The purpose of these wings is for future use in biomimetic micro aerial vehicles(BMAV). BMAV are a new class of unmanned micro-sized aerial vehicles that mimic flying biological organisms(like flying insects). Insects, such as dragonflies, possess corrugated and complex vein structures that are difficult to mimic. Simplified dragonfly-like wing frames were fabricated from these materials and then a nano-composite film was adhered to them, which mimics the membrane of an actual dragonfly. Finite element analysis simulations were also performed and compared to experimental results. The results showed good agreement(less than 10% difference for all cases).Analysis of these results shows that stainless steel is a poor choice for this wing configuration, primarily because of the aggressive oxidation observed. Steel, as well as balsa wood, also lacks flexibility. In comparison, black graphite carbon fiber and red prepreg fiberglass offer some structural advantages, making them more suitable for consideration in future BMAV applications.     

提高聚丙烯腈基碳纤维原丝质量的研究进展

概述了世界主要聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产厂家在各自生产工艺下的碳纤维原丝或碳纤维的质量状况。综述了提高PAN基碳纤维原丝质量的研究进展。重点讨论了我国以丙烯腈（AN）、丙烯酸甲酯（MA）、衣康酸（ITA）为单体，以硫氰酸钠（NaSCN）为溶剂，采用一步法均相溶液聚合制得聚丙烯腈原液，经纺丝制得碳纤维原丝过程中存在的问题。指出我国原丝质量不能真正过关的根本原因，提出了我国现阶段碳纤维的发展方向。     

变截面悬臂梁结构动载荷辨识方法

在航空航天领域，作用在结构上动载荷的确定对结构健康监测是非常必要和重要的。为此，本文以类似机翼结构的变截面悬臂梁结构为研究对象，提出了一种基于光纤光栅传感器与卡尔曼滤波器的动载荷识别方法。首先，根据变截面梁单元形式，推导出变截面梁的质量矩阵与刚度矩阵，建立动力学运动方程。然后，以光纤光栅传感器测得的应变信息作为观测信号，通过卡尔曼滤波器生成的增益矩阵、新息序列矩阵以及协方差矩阵，得到灵敏度矩阵和估计力的增益矩阵。在此基础上，利用广义回归模型及其最小二乘算法，估算出动载荷大小、判断出动载荷激励位置。借助数值仿真与实验手段，分别验证了该方法对于单点正弦激励、方波激励、锯齿波激励以及多点同时激励等工况下的动载荷识别效果。结果表明，本文所提算法具有较好的动载荷识别效果和噪声抑制能力，能够为未来风洞试验和真实飞行试验环境中诸如大展弦比机翼表面气动压力等载荷实时辨识、气动外形自适应控制以及结构健康监测提供技术支撑。     

石英陶瓷与碳纤维增强复合材料间胶接增强的优化工艺

为提高硅橡胶胶黏剂胶接石英陶瓷和碳纤维增强复合材料的强度和耐温性能,研究了胶接面湿热状态、打磨程度、胶层厚度、操作等待时间等工艺参数对胶接强度的影响。在试片正常烘干、打磨的情况下,当胶层厚度为0.4 mm、操作等待时间小于0.5 h时,胶接效果最优,其压缩剪切强度达到了3.06 MPa。探索了底涂剂处理对胶接强度和耐温性能的影响。在温度不高于100℃时,底涂剂A的效果较好。经底涂剂A处理后,胶接试片常温下的强度提高了13.7%,达到3.48 MPa;100℃时的强度提升率达到37.7%。在更高温度下,底涂剂B的效果更为显著。经底涂剂B处理后,胶接试片常温下的强度提升了10.1%,达到3.37 MPa;300℃时的强度提升了44.0%,达到1.57 MPa;200℃时的强度提升率最高,为49.0%。测试结果为高温条件下石英陶瓷胶接结构的胶接工艺优化及其应用提供了参考。     

基于ANCF的松弛绳索动力学建模与仿真

传统绝对节点坐标方法(ANCF)绳索模型是基于梁单元建立的,其不能反映纤维绳索的不可抗压和松弛特性。考虑纤维绳索初始松弛余量,给出了绳索非线性轴向应力-应变关系。绳索在松弛状态下轴向力接近于零,在张紧状态下表现出线弹性特性。在此基础上,采用绝对节点坐标方法推导了松弛绳索动力学模型。通过静力学和动力学仿真,将传统绳索模型和松弛绳索模型进行对比,结果表明:在重力及不同集中载荷作用下,松弛绳索相比于传统绳索都具有更大的变形;分析移除集中载荷后绳索的动力学响应可知,传统绳索在振动过程中始终处于张紧状态,且绳索上各点振动同步,而松弛绳索会在张紧和松弛状态之间不断转换,绳索上各点的振动存在相位差,能够更好地反映绳索在松弛状态下的动力学特性。     

玻璃钢圆筒壳体内压下的变形及破坏强度

本文以线弹性薄膜理论为基础对固休火箭发动机玻璃钢筒体内压下变形,同时应用最小余能原理对其破坏强度问题分别进行了理论分析与计算.通过对全尺寸壳体的变形测试和爆破压力试验,以及对标准容器进行的批量爆破试验,证实理论分析基本符合试验结果.     

基于拉曼散射的分布式光纤温度传感技术的研究

论述了基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器的基本工作原理、结构、系统特点及信号处理方法。该结构及信号处理方法具有一定的空问分辨率，保证了系统的实用性。将分布式光纤传感器与传统的复用温度光纤传感器阵列进行了比较。通过使用分布式光纤温度传感器信号处理系统和信号处理软件相结合进行实验，得出结论。     

光纤连接器超精密加工技术的研究

为了提高光纤连接器的回波损耗,首先对加工变质层的形成机理进行了探讨,研究加工工艺参数对回波损耗的影响,研究结果表明磨粒粒径对回波损耗影响最大。同时对球面光纤连接器超精密加工技术进行了论述。     

低电阻率Si—C—O纤维制备

采用将聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解合成制备了Si－C－O纤维先驱体聚合物，并对其进行了表征。表明反应体系中聚氯乙烯含量较高时，生成的先驱体聚合物既有聚碳硅烷的结构特征，又具有－CH＝CH－共轭结构特征的－（SiCH3H-CH2)n（CH＝CH）m－共聚物。先驱体聚合物经熔融纺丝及NO2不熔化处理，高温烧成制得低电阻率Si－C－O（电阻率小于10^0Ω.cm），而通过聚碳硅烷制得的SiC纤维电阻率为10^6Ω.cm。结果表明能够从聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解出发制备低电阻率Si－C－O纤维。     

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料的增韧改性研究进展

热固性聚酰亚胺是目前有机材料体系中耐热性能最为优异的材料之一,以其制备的纤维增强复合材料在航空航天领域获得了大量的应用。但韧性性能不足限制了其在多个领域的进一步应用,因此高韧性聚酰亚胺复合材料逐渐成为近年来研究的热点。综述了热固性聚酰亚胺树脂基复合材料增韧改性方法的研究现状与发展趋势,涉及基于分子主链结构的增韧改性方法、热塑性聚合物共混增韧热固性聚酰亚胺、热塑性聚合物层间增韧改性聚酰亚胺复合材料等一系列方法。