一种新型剪切阀式旋转MR制动器的开发与评估

基于磁流变(Magnetorheological,MR)液的流变特性,MR制动器具有的高转矩-体积比(Torque-to-Volume Ratio,TVR)和低功耗优点使其成为一种应用前景广泛的被动力输出装置。为了提高旋转型MR制动器在单位空间内的输出制动转矩,基于凸轮结构提出了一种在剪切阀模式下工作的旋转型MR制动器。首先,介绍了这种新型MR制动器的总体结构,并基于Bingham塑性模型和凸轮模型对MR制动器的输出制动转矩进行了理论推导。然后,利用ANSYS软件和多目标优化设计方法,对制动器的结构进行有限元分析,得到最优的几何参数。在自主搭建的实验平台上对制动器进行了性能测试实验,结果表明,该制动器具有较高的TVR、较低的初始制动转矩和良好的动态特性。该制动器在较小的体积下能够实现最大42.4 kN/m^(2)的TVR,可以很好地满足力触觉交互、康复训练、可穿戴设备等需要小体积和大输出转矩的应用场景。

用于盲人数字化阅读的指套式全锁止盲文显示装置

由于视力存在障碍且缺乏社会关注,盲人的阅读便利性问题一直没有得到很好的解决。针对已有盲文显示装置存在的锁止力小、能耗大等问题,开发了一种用于盲人数字化阅读的指套式全锁止盲文显示装置,并通过理论推导、有限元分析对其进行仿真和优化。该装置中的盲文点执行器依靠横梁结构进行全锁止,能够为用户提供足够的反馈力,提高了盲文点识别的准确率和阅读效率。性能测试结果表明,盲文点执行器平均上弹力为101.67 mN,锁止力为5 N以上,平均刷新频率为17.7 Hz,符合设计要求。用户实验结果表明,识别盲文点平均准确率达到94%,且用户主观评价较高。可以看出,该装置可以提高盲人数字化阅读水平,并为盲人便携地阅读数字文本提供了一种良好的途径。

钢管再生混凝土长柱轴压受力性能试验研究

进行6根圆钢管再生混凝土长柱轴压的静力加载试验,观察试件受力的全过程和破坏形态,绘制出各试件的荷载-变形和荷载-应变关系曲线,分析长径比和套箍系数2个变化参数对试件变形和承载力的影响规律,采用国内外相关规程计算各试件的极限承载力并与实测值进行对比。结果表明:钢管再生混凝土轴压长柱受力过程经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性下降阶段,均为弹塑性失稳破坏;长径比和套箍系数对钢管再生混凝土轴压长柱的受力性能均有影响,其中套箍系数影响较大;最后对于钢管再生混凝土长柱轴压的承载力计算及构件的设计提出建议。

钢桁腹杆PC组合箱梁桥自振特性研究

为研究钢桁腹杆预应力混凝土(PC)组合箱梁桥自振特性,以一座三跨连续波形钢腹板PC组合箱梁桥为背景工程,将原箱梁中的波形钢腹板用钢桁腹杆代替,进行钢桁腹杆PC组合箱梁桥的设计。利用ANSYS和Midas Civil两种分析软件建立三维有限元模型,分析该桥型的自振特性。以横隔板的布置为参数,研究其对钢桁腹杆PC组合箱梁桥自振特性的影响。结果表明:钢桁腹杆PC组合箱梁桥竖弯刚度小,抗扭刚度大;布置横隔板对钢桁腹杆PC组合箱梁桥的竖弯刚度影响不大,对箱梁的横弯刚度和抗扭刚度有一定影响,且当对横隔板进行合理布置时,箱梁的抗扭刚度提高明显。

某典型地铁车辆基地上盖超限高层结构动力弹塑性分析

近年来,地铁车辆基地进行上盖开发成为设计热点,结合该结构体系的特点,本文利用PERFORM-3D对地铁车辆基地典型的上盖超限结构体系进行动力弹塑性分析,评估结构的受力、变形状态及构件损伤情况。计算结果表明,罕遇地震作用下,结构的整体变形能满足规范要求,各个构件的计算指标也能达到规范要求,车辆基地上盖结构受力合理、结构整体安全高,可满足规范的抗震要求。本文的有关分析结果可为相关工程设计提供参考。

单箱多室波形钢腹板组合箱梁腹板剪力分配理论

提出了一种利用剪力分配系数来计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁在横向对称竖向荷载作用下腹板剪应力的方法。首先基于波形钢腹板不抵抗轴力的特点和箱梁平截面假定,用微元体平衡方程和变形协调条件建立了单箱多室截面波形钢腹板箱梁腹板剪力流的计算方程,然后基于该方程提出了腹板剪力分配系数的计算方法。以深圳南山大桥、郑州朝阳沟特大桥、河南卫河特大桥为例,基于ANSYS有限元分析对所提理论进行了验证,结果显示理论分析与数值模拟的误差在5%以内。同时也基于国内某桥梁的试验结果进行了对比,误差在3%以内。由此可见,提出的理论和方法可准确地对多个波形钢腹板之间的剪力分配进行分析,满足实际工程设计计算的要求。

深圳某装配式超限高层结构设计与分析

项目结构高148 m,采用剪力墙结构体系,为高度超A级与平面不规则的超限高层建筑。该结构抗震性能目标设定为C级,采用基于性能抗震设计方法,使用YJK、ETABS进行多遇地震下的反应谱分析,验证所建立模型的合理性;使用YJK进行多遇地震、设防地震下的时程分析,分析结构、构件的受力状态;使用STRAT进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,评估结构的受力、变形状态及构件损伤情况。计算结果表明,结构体系合理、安全、可靠,结构各项性能指标均能达到预定目标。

基于纹理图像和用户动作信息的纹理触觉再现方法研究

近年来,对虚拟表面纹理进行工具介导的振动触觉再现已经成为触觉领域的一个研究热点。针对已有的纹理触觉渲染方法还存在适用范围窄、泛化能力弱、交互真实感低等问题,以改进后的MelGAN为基本网络,构建了一种新的纹理触觉渲染模型。该模型以纹理图像和用户的实时动作信息为输入,在能够高保真地生成振动触觉信号的同时,对常见纹理图像拥有更好的泛化能力。此外,设计了一款具有动作信息实时采集和振动触觉表达功能的笔式装置。在采集了数据库之外的真实纹理表面的振动触觉信号后,比较了提出的模型与已有方法在信号生成方面的性能差异。结果表明,模型实现了最低的均方根误差(0.173),验证了其对未建模纹理进行触觉渲染的能力。最后,使用笔式装置进行了两项用户实验。平均6.01的主观相似度评分说明,即使是数据库之外的新纹理,模型也能为用户提供较高的纹理交互真实感。

基于PERFORM-3D与STRAT的高层结构动力弹塑性对比分析

作为基于性能抗震设计分析的基础,动力弹塑性分析方法已成为高层建筑结构抗震设计的重要组成部分。由于所采用分析软件的理论假设与技术细节不同,常导致相同结构采用不同软件进行计算时结果出现一定差异。以国内常用的PERFORM-3D(PBSD、YTP)与STRAT为例,深入讨论了两者在材料本构、单元类型、构件性能水准判断和时程计算方法等关键因素的差异,并采用三种不同纤维模型对车辆基地上盖结构进行罕遇地震作用下弹塑性时程分析。结果表明:当不同计算模型的参数选取相似时,采用不同软件进行弹塑性分析的结果差异较小,所计算的层间位移角、层间剪力、顶点位移时程和基底剪力时程曲线基本一致,破坏区域和耗能都比较接近。