Torsional negative stiffness mechanism by thin strips

Negative stiffness mechanisms have great application potential in different fields, such as vibration isolation, energy absorption and mesh antenna unfolding. Although numerous compliant mechanisms with negative stiffness features have been implemented in literature, the designing work remains in its infancy, and proposing an original design strategy may open a new avenue for the future inventions. In this study, inspired by a toy, we developed a novel type of compliant mechanism composed of thin strips, possessing negative stiffness property under torsion. The negative stiffness feature is achieved by large deformation of the strips rather than mechanical buckling. As a consequence, the obtained negative stiffness segment covers a significantly long range. Demonstrated with examples, it was shown that the proposed mechanisms could be combined with other compliant mechanisms to realize long-range unusual torque-angle relationships, which can be used in different applications.

寒旱区秸秆覆盖条耕玉米适宜氮肥运筹方式研究

【目的】春旱墒情差,无法按期播种,影响大兴安岭沿麓寒旱区玉米的安全生产。生产上秸秆覆盖免耕直播虽有保墒作用,但存在出苗质量差、追肥困难等问题。为此,我们改进了秸秆覆盖和耕作方式,并研究了控释肥与尿素混合一次性基施的效果,以克服该技术的不足之处。【方法】2021—2022年,在大兴安岭沿麓典型寒旱区兴安盟扎赉特旗同步开展耕作方式(试验1)和缓混氮肥施用模式试验(试验2)。试验1:在常规施肥模式下(Sd),设置秸秆覆盖条耕(RST)、常规垄作(CP)、秸秆离田免耕(NT)、秸秆覆盖免耕(RNT)4个耕作处理。试验2:在秸秆覆盖条耕(RST)方式下,设置常规施肥(Sd)、控释氮肥与普通尿素3∶7(30%Cr)掺混、控释氮肥与普通尿素5∶5(50%Cr)掺混3种施肥模式。播前和收获后,取0—20、20—40、40—70、70—100 cm土层土壤样品,测定无机氮含量,用于计算氮素残留量和表观损失。玉米苗期调查出苗率,在吐丝期(R1)、成熟期(R6)取植株样品,测定不同部位生物量和含氮量,收获后调查产量和产量构成因素。【结果】RST处理玉米出苗率较NT、CP、RNT处理分别提高1.6%、9.3%和9.1%,群体生物量分别增加2.7%、9.1%和9.1%,产量分别提高4.2%、6.0%和7.2%,氮肥农学效率分别提高29.7%、45.5%和60.0%。秸秆覆盖条耕下,50%Cr处理较30%Cr、Sd处理玉米群体生物量分别提高3.3%和10.6%,花前群体生物量分别提高4.1%、9.9%,花后群体生物量分别提高2.9%、10.4%,氮素累积分别提高3.6%、14.6%,花前氮素累积分别提高3.8%、12.8%,花后氮素累积分别提高4.3%、21.4%。50%Cr处理玉米产量较30%Cr、Sd处理分别提高3.6%、8.9%,氮肥农学效率分别提高16.3%、49.0%,土壤无机氮残留分别降低2.8%、4.5%,氮素表观损失分别降低8.2%和21.3%,净收益分别提高3.5%和6.9%。【结论】秸秆覆盖条耕免耕播种条件下,采用控释氮肥与普通尿素5∶5掺混一次性基施,可显著提高玉米出苗率,保障玉米全生育期氮素有效供应,提高玉米花前、花后群体生物量和氮素的吸收运转率,显著提高玉米产量、氮肥利用效率及经济效益,降低土壤无机氮残留,是寒旱区实现玉米抗旱保苗、氮素高效利用和轻简生产的可行途径。

钢轨扣件弹条断裂原因分析

一种SFC钢轨扣件用弹条,材料为60Si2Mn钢,在使用中断裂。对断裂的弹条进行了宏观检验、断口分析、金相检验、力学性能和硬度测定及化学成分检测,以揭示其断裂的原因。结果表明:弹条表面有腐蚀坑和脱碳层,组织中有明显的枝晶偏析,从而导致其因疲劳性能降低而断裂。此外,组织中存在的枝晶偏析也促进了弹条的断裂。

条带耕作错位种植对灌区春玉米产量形成与冠根特征的影响

2017年和2018年在内蒙古通辽市科尔沁区农业高新科技示范园区,以农华101为供试材料,采用条带耕作错位种植(苗带耕作,15 cm+45 cm小双行错位播种,TGCW)和等行常规种植(旋耕,60 cm等行距,CK)两种模式,6.75万株hm^–2、8.25万株hm^–2、9.75万株hm^–23个种植密度,研究条带耕作错位种植模式对西辽河平原灌区春玉米冠根协调特征及产量形成的调控效应。结果表明,相比于等行距常规种植,条带耕作错位种植的产量显著提高,其中8.25万株hm^–2增幅最明显,2017年和2018年分别提高13.1%和13.8%,该模式吐丝后干物质积累量及积累率具有明显优势,较强的物质积累明显延缓了生育后期叶片衰老,同时穗位上和穗位层透光率显著提高,生育后期叶面积指数、净光合速率和群体光合势均显著高于CK。该模式生育后期各土层植株根干重显著高于CK,高密度下更为明显,且20~60 cm根系占比高,吐丝期单位根重获得的籽粒产量和成熟期根冠比均具有明显优势。该模式的这些优点是促成西辽河平原灌区春玉米增产的主要原因之一。

微型继电器接触簧片镀金工艺研究

基于传统镀金工艺存在的不足,结合超声波电镀机理,提出了一种新的适合微型继电器接触簧片的镀金工艺。该工艺结合了滚镀与挂镀的特点,采用自制简易振动篮。通过实验确定了时间、电流和镀层厚度之间的关系,并发现采用该工艺得到的镀层能满足产品使用要求。指出了该工艺维护的要点及不足。

棉秆集条与残膜回收联合作业机设计

介绍了棉秆集条与残膜回收联合作业机的工作原理及其基本结构,重点对传动系统与棉秆集条系统和残膜回收系统间的传动关系进行分析,通过对残膜回收系统中的挑膜机构进行详尽分析得出挑膜滚筒上凸轮参数的优化组合。样机试验效果表明,该联合作业机原理上可行。

注采联作滑套阀用弹簧片的设计与实验验证

弹簧片是用于稠油热采工艺中注采联作技术滑套阀的关键部件,能够带动滑套运动,实现滑套阀的开闭功能。采用等效法将弹簧片等效为两端固定梯形拱梁,根据叠加原理推导出弹簧片最大挠度数学模型。运用ABAQUS软件对弹簧片进行强度与变形有限元分析,确定了弹簧片设计的合理性。对滑套阀系列中多种弹簧片进行有限元分析,与数学模型计算结果对比,以误差大小为依据定义修正因数,完成数学模型的优化。最终通过实验验证了弹簧片最大挠度数学模型的准确性,为此类弹簧片的设计提供了理论依据。

宁夏固原云雾山草原自然保护区草地改良研究

黄上丘陵区的气候特点是干旱和无霜期短,对草地退化而分布比较集中连片的缓坡地区,选用适应性强,产草量高的多年生豆科优良牧草沙打旺(Astragalus adsurgens),和红豆草(Onobrychis viciaefolia),结合采用春季播种和隔带耕翻的改良方式,能够收到显著的改良效果。沙打旺改良草地5年内年平均亩产鲜草960.4～1082.7公斤,比改良前提高12倍;红豆草改良草地3年内年平均亩产鲜草1193.7公斤,比改良前提高15倍,经济和生态效益明显。

春马铃薯间套两茬燕麦生产研究

为研究农业中粮食生产与牧草发展争地矛盾的实际问题,采用马铃薯和燕麦为试验材料,设置了3个处理:马铃薯净作、燕麦净作和马铃薯燕麦间作。结果表明:马铃薯和燕麦间作有利于马铃薯出苗和前期营养生长;马铃薯间套两茬燕麦的经济产量达43450.4kg/hm2,比净作马铃薯经济产量增加28.07%;但间作显著降低了马铃薯块茎产量和商品薯率,间作马铃薯块茎产量仅是净作的32.38%。结果初步表明:马铃薯间套两茬燕麦,一茬收获籽实,一茬收割牧草,这种缓解粮食与牧草生产争地矛盾的粮草间作模式是可行的。

基于斜刃浮动凹模、阶梯快换凸模的车架复合冲裁模研究

根据企业加工设备条件,研制了拖拉机车架切边冲孔复合模具。该模具在结构上采用斜刃冲、阶梯冲相结合来降低冲裁力,运用外置式弹压卸料及变间隙冲裁提高了模具的可靠性,主要工作零件结构设计采用浮动、快换、镶拼等,大大方便了模具制造和维修。经实际生产验证,具有较好的经济性和实用性。

双箱单室箱梁桥顶板横向弯矩分析

本文提出用弹性嵌固板计算图式来分析双箱单室薄壁箱梁桥顶板的横向弯矩,以考虑箱壁畸变的影响,并且通过算例应用高阶有限条法验证了计算图式的合理性和可靠性。在此基础上,对弹性嵌固板嵌固边负弯矩和板中心正弯矩进行了研究,提出了弹性嵌固板设计计算的实用方法,编制了表格供设计使用。

PAG淬火介质在钢板弹簧热处理中的应用

将PAG淬火介质 2 82A用于钢板弹簧的热处理中 ,与传统的机油淬火介质进行比较 。

正多边形气柜壳体的壁板简化分析方法研究

建设大型储气柜是冶金行业向大型化发展的需求。我国虽已建造了一些的正多边形气柜,但理论研究不足,尚无专用设计规程。为了提供气柜壳体在储气压力作用下的实用设计公式,根据正多边形气柜壳体的壁板的构造形式和储气压力下的受力特征,先考虑了两种不同壁板支座的简化形式:两端固接(2F)和一端固接一端转动弹簧支座(1F1R),然后引入狭长板条假定,按无限长薄板大挠度弯曲理论分析壁板,推导出壁板的变形和内力公式。分析了不同支座简化形式对计算精度的影响,以视角焊缝连接为铰接的转动弹簧支座为简化计算模型所得公式的计算值与有限元ABAQUS值和实测值吻合较好,验证了该分析方法的可行性和公式的可靠性。所应用的理论、计算模型和所推导的公式可为气柜壳体设计和相关规程的制定提供参考。

弹簧钢带冷冲压起皮原因分析

某公司对进口的冷轧弹簧钢带 (5 0CrVA)进行冷冲压加工时 ,钢带表面沿轧制方向出现了起皮、剥离等现象。对该钢带进行化学成分、力学性能和金相组织等检验。结果表明 ,钢带的原材料中已存在冶金缺陷以及各类夹杂物 ,同时还有严重的带状偏析组织 ,这些都是钢带表面存在微裂纹的原因。当该钢带在冷加工时 ,促使裂纹沿轧制方向扩展 。

Si-Mn合金弹簧钢带控轧控冷工艺研究

研究了不同的热轧生产工艺对Si-Mn合金弹簧钢带组织和性能的影响,得出要改善其冷轧加工性能,关键是控制热轧钢带组织中的珠光体球团尺寸和珠光体片层间距,同时回归得出了冷轧最大变形量与珠光体含量、铁素体状态参数间的定量关系。

汽封圈弹簧片的新设想

介绍了弹簧片现有结构,通过计算,提出一种可行的新设想。

机架复合冲裁模具的研制

针对企业加工设备条件的限制研制了拖拉机机架切边冲孔复合模具。该模具在结构上采用斜刃阶梯相结合降低冲裁力 ,运用外置式弹压卸料及变间隙冲裁提高了模具的可靠性 ,主要工作零件结构设计采用浮动、快换、镶拼等方式 ,方便了模具的制造和维修。经生产验证 ,模具结构合理、经济实用。

考虑粘结滑移性能的表面内嵌CFRP板混凝土梁受力性能影响因素分析

目的为深入了解表面内嵌CFRP板混凝土梁的受力性能,对表面内嵌CFRP板混凝土梁进行有限元模拟.方法运用ABAQUS有限元分析软件对混凝土、钢筋和CFRP板进行建模,引入Spring2非线性弹簧单元来模拟CFRP板与混凝土之间的粘结-滑移关系,考虑各材料及Spring2弹簧单元的本构关系,进行计算分析,并同试验结果进行对比.在验证模拟结果正确的基础上,考虑不同粘结长度和不同CFRP板数量两个影响因素,进行考虑粘结滑移性能的加固梁有限元分析.结果将模拟结果与试验对比表明,试件的荷载-挠度曲线吻合较好.CFRP板的应变分布曲线自跨中至自由端呈现下降趋势,粘结应力的分布呈现先增大后减小的趋势,且在中间较长的粘结区域均匀分布.粘结应力峰值点从自由端逐步向跨中靠近,且整个粘结区域的粘结应力分布逐渐趋于均匀;加固梁的极限荷载值的提升与粘结长度和CFRP板数量有较大关系.结论运用ABAQUS有限元软件中所提供的Spring2非线性弹簧单元能够较好地模拟CFRP板与混凝土之间的粘结滑移作用,粘结应力分布及影响因素的分析可以为表面内嵌CFRP板粘结-滑移本构关系提供理论依据.

60Si2MnA钢带连续热处理及其替代工艺研究

对比研究了60Si2MnA钢带经连续热处理和3种不同的淬火油淬火加回火热处理后的组织与性能。结果表明,钢带经不同的淬火油淬火,并经过400℃,1 200 s回火后,均可获得回火屈氏体组织。钢带经快速淬火油KR128室温淬火后400℃回火,其力学性能与连续热处理接近。

机架冲压工艺及模具的优化研究

中、小型企业由于设备条件受限(吨位小、数量少),对于批量生产、尺寸较大、工艺流程较长的机架零件,其产量和质量都难以保证,为此,我们研究了工序合并及降低冲裁力的方法,介绍了合并后的工艺方案及模具。通过工艺合并及模具结构改进,实现了工艺与企业硬件系统的最佳匹配,使加工工效提高30%以上,模具寿命达到50万次以上,企业经济效益显著。