检索结果-内蒙古大学图书馆

应用数学和力学 2024年第3期45卷 261-272页

作者：徐万崟谢宇钱劲浙江大学航空航天学院工程力学系杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027

贻贝足丝是一种自然界存在的高性能生物黏附器,能够在不同环境下提供贻贝⁃固体表面之间的黏附作用.近年来,许多研究者开始关注贻贝足丝的组成和宏微观结构对其黏附性能的定量影响,为仿生黏附器件的设计寻找思路.该文结合3D打印技术、脱... 详细信息

贻贝足丝是一种自然界存在的高性能生物黏附器,能够在不同环境下提供贻贝⁃固体表面之间的黏附作用.近年来,许多研究者开始关注贻贝足丝的组成和宏微观结构对其黏附性能的定量影响,为仿生黏附器件的设计寻找思路.该文结合3D打印技术、脱黏实验和有限元方法,系统研究了形状和几何参数对仿贻贝足丝结构脱黏模式和黏附性能的影响机制.该文结果揭示了贻贝足丝的脱黏机理,发现贻贝足丝存在最优的足丝方向角,使其黏附性能最佳,探究了同一角度下足丝线⁃斑块连接位置和斑块底部形状对其黏附性能的影响.最后,模拟了束状仿贻贝足丝结构在竖直拉力作用下的完整脱黏过程,所获得的锯齿状脱黏曲线表明束状结构具有相对稳定的抗脱黏能力.这些研究结果有助于理解自然界贻贝足丝的脱黏行为,可为仿生黏附器件的优化设计提供基础和参考.

关键词：贻贝足丝仿生结构结构因素黏附性能 3D打印

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气压扰动下介电弹性体球膜的随机响应分析

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动力学与控制学报 2017年第3期15卷 250-255页

作者：金肖玲王永黄志龙浙江大学工程力学系杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027

研究随机扰动的压力和恒常电压联合作用下的介电弹性体球膜,发展随机响应的分析方法并总结其规律,为计及介电弹性体的应变强化现象,其力学性能由Gent应变能模型描述,压力扰动近似为高斯白噪声.引入能量相关变换并应用随机平均法导出了... 详细信息

研究随机扰动的压力和恒常电压联合作用下的介电弹性体球膜,发展随机响应的分析方法并总结其规律,为计及介电弹性体的应变强化现象,其力学性能由Gent应变能模型描述,压力扰动近似为高斯白噪声.引入能量相关变换并应用随机平均法导出了关于系统总能量稳态概率密度的简化Fokker-Planck-Kolmogorov方程,并解析得到方程的解,从而得到球膜伸长比及其变化率的稳态概率密度,进而得到伸长比的各阶统计量.研究针对两种典型情形进行,即球膜在伸长比为1附近的振动及球膜在材料拉伸极限附近的振动.详细讨论了激励强度、材料参数及常电压值对伸长比统计量的影响,特别强调了不同的材料参数和常电压值引起的不同振动模式.蒙特卡洛模拟证实了分析结果的有效性和精度.

关键词：介电弹性体球膜随机平均法随机响应

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基于原子力显微镜的压痕技术及其应用

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高压物理学报 2023年第6期37卷 42-56页

作者：王晓萌高扬浙江大学航空航天学院交叉力学中心浙江杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室浙江杭州310027

基于原子力显微镜的压痕技术具有高分辨、高精度等优点,是表征材料力学性质的重要手段,在材料科学、纳米科学、生物力学等领域具有广泛应用。首先,介绍了原子力显微镜及相关压痕技术的基本工作原理;然后,回顾总结了基于原子力显微镜的... 详细信息

基于原子力显微镜的压痕技术具有高分辨、高精度等优点,是表征材料力学性质的重要手段,在材料科学、纳米科学、生物力学等领域具有广泛应用。首先,介绍了原子力显微镜及相关压痕技术的基本工作原理;然后,回顾总结了基于原子力显微镜的压痕技术在低维材料、软材料等领域的应用;接着,简要综述了原子力显微镜技术在二维材料高压相变方面的最新研究进展,着重介绍基于原子力显微镜的新型埃压痕技术,该技术可施加亚纳米级压痕深度,有效表征与调控二维材料的层间耦合作用;最后,对基于原子力显微镜的压痕技术在未来的发展和应用进行了展望。

关键词：原子力显微镜压痕技术二维材料高压相变

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多晶石墨烯力学性质的分子动力学研究

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应用数学和力学 2016年第9期37卷 901-914页

作者：鲁莹钱劲浙江大学应用力学研究所软物质科学研究中心杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室(浙江大学) 杭州310027

实验中纳米压痕被广泛用于测量单晶或多晶石墨烯的力学性质,而分子动力学模拟中研究者们更多地使用单轴拉伸来测量石墨烯的力学性质.两种测量方法对于多晶石墨烯弹性模量和破坏强度的预测是否存在差异?多晶石墨烯的力学性质是否依赖于... 详细信息

实验中纳米压痕被广泛用于测量单晶或多晶石墨烯的力学性质,而分子动力学模拟中研究者们更多地使用单轴拉伸来测量石墨烯的力学性质.两种测量方法对于多晶石墨烯弹性模量和破坏强度的预测是否存在差异?多晶石墨烯的力学性质是否依赖于其晶粒大小?对于固定晶粒大小的多晶石墨烯,拓扑结构的不同是否影响其力学性质?围绕以上问题,通过对比纳米压痕和单轴拉伸两种方法的分子动力学模拟,研究了多晶石墨烯弹性模量和破坏强度对晶粒尺寸、拓扑结构和测量方法的依赖性.

关键词：多晶石墨烯纳米压痕单轴拉伸弹性模量破坏强度分子动力学

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Y形横梁六维力/力矩传感器的应变分析

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机械工程学报 2020年第12期56卷 1-8页

作者：左盟陈伟球杨明鲍荣浩浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027 浙江大学工程力学系杭州310027 浙江大学软物质科学研究中心杭州310027 杭州知愚科技有限公司杭州311113

设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布,而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构,提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该... 详细信息

设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布,而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构,提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该六维力/力矩传感器弹性横梁在各轴力/力矩载荷作用下的变形特征,基于铁木辛柯梁理论建立简化的力学模型,从而解析地得到各轴力/力矩载荷作用下弹性横梁中应变的显式表达式,与有限元模拟进行对比。结果表明:解析模型给出的预测结果与有限元数值解基本吻合,说明了该解析模型的正确性和有效性,从而为Y形横梁六维力/力矩传感器的设计提供了高效、精确的解析手段。

关键词：六维力/力矩传感器 Y形横梁应变分布铁木辛柯梁理论

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双模态纳米孪晶金属材料的力学性能研究

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中国科技论文 2018年第5期13卷 494-498页

作者：邬开朱林利浙江大学航空航天学院杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027

针对双模态孪晶尺寸分布纳米孪晶多晶金属材料,结合双模态微结构尺寸分布的复合结构变形机制和纳米晶/纳米孪晶强化机理,在细观力学框架内考虑变形过程中微裂纹的产生极其对变形行为的影响,建立基于变形机理的塑性力学模型,探究此类纳... 详细信息

针对双模态孪晶尺寸分布纳米孪晶多晶金属材料,结合双模态微结构尺寸分布的复合结构变形机制和纳米晶/纳米孪晶强化机理,在细观力学框架内考虑变形过程中微裂纹的产生极其对变形行为的影响,建立基于变形机理的塑性力学模型,探究此类纳米结构金属材料的应力-应变关系;分析屈服强度和延展性与相关参数的定量关系。计算结果表明:随着孪晶尺寸的减小,材料的强度和塑性性能均得到提高;同时,材料强度随着增强相的体积分数增大而增强,但塑性有所削弱,因此,可以通过优化不同孪晶尺寸组合以及选取合适体积分数得到强度和塑性良好的金属材料;该工作可为获得高强高韧纳米孪晶复合金属材料的制备提供理论指导。

关键词：纳米孪晶双模态孪晶尺寸分布屈服强度延展性细观力学

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MEMS力平衡加速度传感器以测量误差最小为目标的控制算法

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动力学与控制学报 2022年第6期20卷 94-100页

作者：刘志强夏磊张猛黄志龙宦荣华浙江大学航空航天学院应用力学研究所浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310000

力平衡传感器(FBA)测量加速度是由反馈控制力与外界惯性力平衡时的控制力计算得到的,力平衡控制算法是力平衡传感器的核心.传统控制算法多以敏感元件偏移平衡位置最小为目标,限制了力平衡加速度计的测量精度和适用带宽.本文以MEMS力平... 详细信息

力平衡传感器(FBA)测量加速度是由反馈控制力与外界惯性力平衡时的控制力计算得到的,力平衡控制算法是力平衡传感器的核心.传统控制算法多以敏感元件偏移平衡位置最小为目标,限制了力平衡加速度计的测量精度和适用带宽.本文以MEMS力平衡传感器为对象,提出了一种以测量误差最小为目标的力平衡加速度计最优控制算法.引入测量误差新变量,将难以处理的力平衡控制转化为以响应最小为目标的经典控制问题,在此基础上获得了最优控制力的解析表达式,实现了对未知加速度信号的实时高精度检测.分别针对三种不同类型的输入加速度信号(阶跃、周期和随机)进行检测仿真,发现提出的算法能够准确地检测各类输入加速度信号,测量信号频带达kHz量级,同时在该控制算法下敏感元件的振动响应也得到有效控制,保证了加速度传感器的大动态范围.研究成果可为高精度和宽频带力平衡加速度传感器的研究提供基础.

关键词： MEMS 最优控制振动力平衡传感器

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生物聚合物交联网络的力学响应

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应用数学和力学 2016年第5期37卷 441-458页

作者：程传亮龚博钱劲浙江大学航空航天学院软物质科学研究中心杭州310027 浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室(浙江大学) 杭州310027

生物聚合物交联网络(crosslinked biopolymer networks)是由肌动蛋白微丝等生物纤维相互交联形成的复杂网络结构,它广泛存在于细胞骨架和生物凝胶等系统中,对维持细胞完整性、使细胞具有主动变形和抵抗被动变形能力起着不可或缺的作用,... 详细信息

生物聚合物交联网络(crosslinked biopolymer networks)是由肌动蛋白微丝等生物纤维相互交联形成的复杂网络结构,它广泛存在于细胞骨架和生物凝胶等系统中,对维持细胞完整性、使细胞具有主动变形和抵抗被动变形能力起着不可或缺的作用,其力学响应及工作机理对细胞工程、组织工程的发展非常重要.生物聚合物交联网络中交联蛋白的结合能量通常较低,其解离和重连过程容易受到网络结构变形和环境热涨落等因素的影响.实验中发现生物聚合物交联网络在小变形时刚度较低,但随着变形的增加,网络整体刚度会呈现数量级的增加,如果变形继续增加并超过一定阈值,网络刚度将急剧下降,这种应变硬化到软化的现象引起了研究者的广泛关注.已有理论模型和数值模拟发现,生物聚合物交联网络的硬化主要来源于纤维变形模式从弯曲到拉伸的转化,而软化则是由于网络中交联蛋白解离导致结构弱化和应力松弛.从生物聚合物交联网络的微观组成和结构出发,综述了生物聚合物纤维的力学模型、交联蛋白的力学属性和交联方式、交联网络的主要构型以及测量网络力学响应的实验方法,重点讨论了理论建模、有限元模拟、分子动力学等方法在研究生物聚合物交联网络非线性力学行为的进展,旨在为具有不同专业背景的研究者了解并开展生物聚合物交联网络力学响应的相关研究提供参考,也有助于机理化、定量化地理解细胞骨架中蕴含的结构-功能关系.

关键词：生物聚合物交联网络力学响应聚合物纤维交联硬化-软化非线性

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可延展结构的设计及力学研究新进展

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固体力学学报 2016年第2期37卷 95-106页

作者：常若菲张一慧宋吉舟浙江大学工程力学系软物质科学研究中心浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027 清华大学航天航空学院应用力学教育部重点实验室北京100084

可延展柔性电子器件克服了传统无机电子器件脆、硬的缺点,在保持优异电学性能的同时,以其优秀的可延展性极大拓展了微电子器件的应用范围,备受国内外学术界和电子产业界瞩目.无机电子器件的可延展柔性化主要通过力学结构设计的方法实现... 详细信息

可延展柔性电子器件克服了传统无机电子器件脆、硬的缺点,在保持优异电学性能的同时,以其优秀的可延展性极大拓展了微电子器件的应用范围,备受国内外学术界和电子产业界瞩目.无机电子器件的可延展柔性化主要通过力学结构设计的方法实现,论文针对近两年具有代表性的三种可延展柔性结构设计,包括分形互联岛桥结构、折纸结构和剪纸结构,简要综述了这些结构的力学研究进展,彰显了力学在可延展柔性电子器件发展中的重要作用,并展望了未来的发展方向.

关键词：柔性电子可延展结构延展性力学设计

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微纳卫星总剂量评估优化

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 985-993页

作者：佘璇楼海君宋仁庭李琪聪金仲和浙江大学航空航天学院杭州310013 杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018 西安卫星测控中心西安710043 浙江大学浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310013

针对微纳卫星在空间环境中遇到的总剂量(TID)效应,为更加准确地评估卫星内敏感点的剂量值,基于正二十面体的几何划分方法改进了传统的空间网格划分,宏观计算并验证了粒子透过材料的衰减,实现扇形角等效评估优化。围绕计算准确度和效率,... 详细信息

针对微纳卫星在空间环境中遇到的总剂量(TID)效应,为更加准确地评估卫星内敏感点的剂量值,基于正二十面体的几何划分方法改进了传统的空间网格划分,宏观计算并验证了粒子透过材料的衰减,实现扇形角等效评估优化。围绕计算准确度和效率,构建形状模型进行比较验证,通过与优化等立体角划分法、正八面体划分法的比较,表明该方法更加稳定高效,计算速度可提高6.4%,更适合评估复杂形状模型。基于改进的三维总剂量评估方法,对形状模型进行针对性总剂量防护,防护效果相较于无差别防护可提高255.1%。研究成果可有效提高微纳卫星总剂量评估效率,保障星内敏感器件在任务周期内的可靠运行,为微纳卫星总剂量防护提供重要参考。

关键词：微纳卫星空间辐射辐射防护总剂量网格划分法

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