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采煤机电缆光纤单元形状还原算法研究
1
作者 赵丽娟 崔浩东 +5 位作者 高峰 张天一 刘子峰 林国聪 刘敬 刘洋 《工矿自动化》 北大核心 2026年第4期88-95,133,共9页
在传统采煤机电缆中嵌入光纤单元,利用光纤传感技术实时获取其曲率和形状信息,是采煤机电缆状态监测的优选方案。现有基于数学建模的光纤单元形状还原方法计算效率低,难以满足实时监测需求,而基于数据驱动的方法外推能力弱,难以适应井... 在传统采煤机电缆中嵌入光纤单元,利用光纤传感技术实时获取其曲率和形状信息,是采煤机电缆状态监测的优选方案。现有基于数学建模的光纤单元形状还原方法计算效率低,难以满足实时监测需求,而基于数据驱动的方法外推能力弱,难以适应井下复杂多变的动态工况。针对该问题,提出一种基于物理信息神经网络(PINN)预测的采煤机电缆光纤单元形状还原算法。在PINN模型中引入融合残差网络(ResNet)和SEAttention机制,构建ResNet-SEAttention-PINN模型,以预测光纤单元曲率分量;基于应变-曲率映射关系,采用平行运输框架求解光纤单元中心线曲线方程,以还原光纤单元形状。仿真结果表明,基于ResNet-SEAttention-PINN模型的光纤单元形状还原算法的平均绝对位置误差(Mean APE)和最大绝对位置误差(Max APE)分别为0.2695,0.7767 mm,均显著优于基于卷积神经网络、循环神经网络、PINN、ResNet-PINN、SEAttention-PINN等对比模型。采用半径可调的标定架及RP3000型动态分布式光纤应变测试系统进行物理实验,结果表明在实际工况下,该算法仍保持较高的还原精度,Mean APE为0.3125 mm。 展开更多
关键词 采煤机电缆 光纤传感 光纤单元形状还原 物理信息神经网络 平行运输框架
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基于形状记忆镍钛合金纤维的保暖层调温结构设计
2
作者 孙超 杨国伟 衣卫京 《毛纺科技》 北大核心 2026年第3期19-23,共5页
为了探索形状记忆合金应用于保暖层结构的设计方案,将镍钛合金(NiTi SMA)纤维制成包芯纱并开发致动织物保暖层,制作12种不同规格的织物模块用于致动性能与负载测试,对比选出变形与负载效果最好的织物,并设计优选模块的组合方案,进一步... 为了探索形状记忆合金应用于保暖层结构的设计方案,将镍钛合金(NiTi SMA)纤维制成包芯纱并开发致动织物保暖层,制作12种不同规格的织物模块用于致动性能与负载测试,对比选出变形与负载效果最好的织物,并设计优选模块的组合方案,进一步测试致动织物的电热性能,并设计封装方案。实验表明,丝径0.18mm、横向密度12线圈/(5 cm)、编织10行的织物模块具有更好的负载致动性能,加热升温快且热电性能稳定,经隔热层与导热层组合封装后可作为一种调温模块应用到服装的保暖层。创新的调温结构可根据穿着者需求调节厚度和发热,给用户带来更舒适便捷的穿着体验,推动保暖层设计向着智能化发展。 展开更多
关键词 形状记忆 镍钛合金纤维 致动织物 保暖性能 电热性能
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基于关键点坐标估算的变弯度机翼后缘形状重构方法研究
3
作者 王文娟 刘元博 +3 位作者 张梦杰 薛景锋 宋坤苓 陈星伊 《航空制造技术》 北大核心 2026年第5期76-84,共9页
为实现变弯度机翼后缘外形实时感知,支撑机翼外形的闭环控制,本文以一种指关节式变弯度后缘为研究对象,提出了基于光纤光栅传感器的形状重构方法。首先设计了一种光纤梁,通过几个支撑件与后缘翼肋相连,利用激光跟踪仪等手段测量后缘偏... 为实现变弯度机翼后缘外形实时感知,支撑机翼外形的闭环控制,本文以一种指关节式变弯度后缘为研究对象,提出了基于光纤光栅传感器的形状重构方法。首先设计了一种光纤梁,通过几个支撑件与后缘翼肋相连,利用激光跟踪仪等手段测量后缘偏转不同角度时后缘外形数据和关键点坐标数据,建立光纤光栅测得的应变数据与二者的映射关系。将后缘结构的变形简化为一种三关节串联机器人模型,通过利用后缘结构已知尺寸信息,对关键点坐标数据进行逆向解算得到各关节转动角度,利用正运动学求解后缘的当前姿态,实现后缘形状的重构。基于后缘地面试验数据开展形状重构算法的验证工作,以后缘偏转角度作为重构精度指标,重构后缘偏度与激光跟踪仪所测后缘偏度的相对误差为1.57%,验证了该方法的准确性和可行性,为柔性大变形机翼的实时形状感知提供一种可行的思路和手段。 展开更多
关键词 变弯度机翼后缘 光纤光栅 形状重构 全尺寸试验 正运动学
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隧道结级联多有源区激光器光束整形与合束系统
4
作者 曾越 仲莉 +4 位作者 薛春来 陈平 王钇心 肖湘珂 胡涛 《发光学报》 北大核心 2026年第1期133-143,共11页
在通过隧道结形成的多有源区串联结构的半导体激光器中,由于发光区域之间通常缺乏有效的横向光学耦合,各有源区的激射光斑在远场呈现多个非相干的离散空间分布。经过快轴准直后,输出光束表现为一系列相对于光轴对称的离散角度分布,不仅... 在通过隧道结形成的多有源区串联结构的半导体激光器中,由于发光区域之间通常缺乏有效的横向光学耦合,各有源区的激射光斑在远场呈现多个非相干的离散空间分布。经过快轴准直后,输出光束表现为一系列相对于光轴对称的离散角度分布,不仅导致远场发散角显著增大,还使远场强度分布维持多光斑结构。经光学系统聚焦或成像后,引发焦斑质量退化,限制光纤耦合效率及输出光束亮度的提升。针对该问题,本文提出基于临界角调控的全反射棱镜组和对称式高反射棱镜结构的光束整形方法,通过临界角下的选择性反射实现多发射区光束的角度重构,使角空间中原本离散的三峰分布经整形后合成为单峰集中分布,快轴发散角由0.52°压缩至0.11°,实现约79%的角度压缩率,提升了多有源区光束方向的一致性。结合快轴暗区压缩棱镜与伽利略缩束系统,进一步实现快慢轴光束参数积的匹配。整形后,快轴光束参数积由54.6 mm·mrad降低至22.8 mm·mrad,焦平面光强分布由“三光斑离散分布”转变为“单光斑集中分布”,并将聚焦光束耦合进NA 0.22、芯径300μm的光纤中。系统峰值输出功率达630 W,光-光转换效率为78.8%。此外,通过装调与加工容差分析、热-结构耦合仿真及光谱色散与热致折射率效应分析评估了全反射角度整形镜的稳定性与可实现性,表明该光束整形与合束方案具有良好的光学稳定性和工程应用前景。 展开更多
关键词 隧道结级联多有源区半导体激光器 快轴准直 光束整形 角度校正 光束质量 光纤耦合
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基于非局部均值滤波的OFDR二维形状重构精度提升研究
5
作者 杨国靖 白清 +5 位作者 梁昌硕 周晓旭 齐青云 王宇 刘昕 靳宝全 《传感技术学报》 北大核心 2026年第4期828-834,共7页
基于光频域反射(OFDR)的二维形状重构系统易受到相位噪声、相干衰落等的影响,引起信号质量恶化。这种恶化可能导致波长偏移信号出现伪峰,影响应变与曲率还原,进而制约形状重构精度。本文提出一种基于非局部均值滤波的OFDR二维形状重构... 基于光频域反射(OFDR)的二维形状重构系统易受到相位噪声、相干衰落等的影响,引起信号质量恶化。这种恶化可能导致波长偏移信号出现伪峰,影响应变与曲率还原,进而制约形状重构精度。本文提出一种基于非局部均值滤波的OFDR二维形状重构精度提升方法,分析了非局部均值滤波用于二维形状重构精度提升的原理,并搭建了OFDR二维形状重构系统,进行了应变-波长偏移系数的标定与三组二维形状重构精度提升实验。实验结果表明,在0.5 m的形状重构长度上,三组形状重构的末端误差由0.78%,1.85%、1.06%分别降低至0.56%、0.32%、0.24%。研究表明,利用非局部均值滤波可以实现OFDR二维形状重构的精度提升。 展开更多
关键词 光纤传感 二维形状重构 光频域反射 非局部均值滤波 噪声抑制 精度提升
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考虑纤维截面形状的木棉毡流阻率的分析模型
6
作者 谢新星 李旻 +2 位作者 上官文斌 杨杉苗 张曲 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第5期944-950,1063,共8页
针对现有模型不适用于木棉纤维材料流阻率预测的问题,测试了不同体密度的木棉毡。首先,使用已有的预测模型计算了木棉毡的流阻率;其次,通过对测试值拟合,给出了适用于木棉毡流阻率预测的经验模型;最后,考虑不同体密度下木棉纤维的截面... 针对现有模型不适用于木棉纤维材料流阻率预测的问题,测试了不同体密度的木棉毡。首先,使用已有的预测模型计算了木棉毡的流阻率;其次,通过对测试值拟合,给出了适用于木棉毡流阻率预测的经验模型;最后,考虑不同体密度下木棉纤维的截面形状与排布,基于Tarnow模型和哈根-泊肃叶流动假设,通过推导微单元中的平均速度和摩擦力,给出了纤维圆形截面和扁平截面下木棉毡流阻率的分析模型,并使用压扁率对模型进行了修正。结果表明:与测试值对比,已有模型的木棉毡流阻率预测精度较低;修正模型适用于介于两种截面之间的过渡状态,修正后的模型在体密度20~180 kg/m^(3)范围内具有较高的预测精度。 展开更多
关键词 木棉毡 纤维截面形状 分析模型 修正模型 流阻率预测
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4D打印PLA和CF/PLA蜂窝结构参数对形状记忆性能的影响 被引量：4
7
作者 张宪超 刘少岗 +2 位作者 王鹏飞 王心悦 邱丹丹 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第3期112-117,126,共7页
随着3D打印技术的完善及其与智能材料和智能结构的合理结合,4D打印技术快速发展,4D打印形状记忆聚合物智能结构已成为工程研究的前沿。其中,蜂窝结构以其轻质高强、隔热缓冲等优势,广泛应用于航空航天、建筑、汽车等领域。将蜂窝机械结... 随着3D打印技术的完善及其与智能材料和智能结构的合理结合,4D打印技术快速发展,4D打印形状记忆聚合物智能结构已成为工程研究的前沿。其中,蜂窝结构以其轻质高强、隔热缓冲等优势,广泛应用于航空航天、建筑、汽车等领域。将蜂窝机械结构与熔融沉积成型(FDM)3D打印工艺相结合,通过4D打印制备聚乳酸(PLA)以及碳纤维增强聚乳酸(CF/PLA)蜂窝结构样件,对样件实施弯曲变形,探索蜂窝结构参数对两种样件形状记忆性能的影响。结果表明,样件弯曲变形时,应力施加在蜂窝结构的不同位置会使形状恢复率相差约8%,形状恢复时间相差8~10 s;随着蜂窝结构胞元壁厚的降低,形状恢复率逐渐增大,形状恢复时间逐渐减少;弯曲变形程度的增大导致形状恢复率降低,形状恢复时间增加;随蜂窝胞元角度增加,形状恢复率先升高后降低,形状恢复时间先减少后增加,且当胞元角度为60°时形状恢复性能最好;在相同条件下PLA的形状恢复率比CF/PLA更高,但CF/PLA形状恢复时间相较于PLA更短。上述结果为进一步探索PLA蜂窝智能结构与3D打印技术的结合以及PLA材料4D打印的深入研究提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 4D打印 蜂窝结构 聚乳酸 碳纤维增强聚乳酸 形状记忆 形状恢复率
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SMAF增强PP/PVA混杂纤维工程水泥基复合材料拉伸性能
8
作者 范淋 杨曌 +1 位作者 祁小龙 邓方茜 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第3期811-820,共10页
将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)掺入高延性工程水泥基复合材料(ECC)可制得兼具高延性及自恢复性能的新型复合材料SMAF增强ECC(SMAF-ECC)。制备ECC所用的聚乙烯醇(PVA)纤维原材料价格较高,本文采用价格相对低廉的聚丙烯(PP)纤维部分代替... 将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)掺入高延性工程水泥基复合材料(ECC)可制得兼具高延性及自恢复性能的新型复合材料SMAF增强ECC(SMAF-ECC)。制备ECC所用的聚乙烯醇(PVA)纤维原材料价格较高,本文采用价格相对低廉的聚丙烯(PP)纤维部分代替PVA纤维制备PP/PVA混杂纤维ECC;再掺入SMAF,制备出SMAF增强PP/PVA混杂纤维ECC,从而实现复合材料成本的降低。为探究该低成本SMAF-ECC是否仍然具备良好的力学性能,论文通过单轴拉伸试验研究不同SMAF掺量和直径下SMAF-ECC的拉伸性能。结果表明:SMAF掺量和直径对SMAF-ECC材料的拉伸性能影响显著;当SMAF直径为0.2 mm、掺量为0.2%(体积分数)时,SMAF-ECC试件拉伸性能最优,相较于ECC试件,SMAF-ECC试件的初裂应力增幅最高为16.79%,极限拉伸应力、应变分别提高了20.85%、2.87%。 展开更多
关键词 工程水泥基复合材料 聚丙烯纤维 形状记忆合金纤维 纤维增强 超弹性 拉伸性能
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聚乳酸异形纤维基人工韧带的制备及性能
9
作者 陆腱 俞森龙 +1 位作者 吴琪琳 朱美芳 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期184-191,共8页
针对可吸收人工韧带生物功能化程度低的难题,通过异形纺丝技术与后加工工艺调控,获得可连续制备、比表面积高的六叶形聚乳酸纤维,编织后获得力学强度高于天然组织的异形纤维基人工韧带。对以上纤维材料的力学性能、形貌结构和细胞相容... 针对可吸收人工韧带生物功能化程度低的难题,通过异形纺丝技术与后加工工艺调控,获得可连续制备、比表面积高的六叶形聚乳酸纤维,编织后获得力学强度高于天然组织的异形纤维基人工韧带。对以上纤维材料的力学性能、形貌结构和细胞相容性展开研究。结果表明,通过对纺丝和牵伸工艺的调控与优化,获得“类六芒星形”截面且力学强度高达3.28 cN/dtex的六叶形聚乳酸纤维;以该纤维为基本单元编织人工韧带,所得人工韧带的断裂强度(56.5 MPa)远高于人体前交叉韧带(37.8 MPa),且具有更密集的沟槽拓扑结构。细胞试验结果表明,截面异形化的PLA人工韧带,得益于其更大的比表面积,显著促进了成纤维细胞的黏附、增殖等。研究可为开发新型可吸收、促修复人工韧带提供理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 人工韧带 聚乳酸 异形纤维 促修复
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纤维状水系锌离子电池的研究进展与展望 被引量：1
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作者 韩力杰 刘樊 张其冲 《纺织学报》 北大核心 2025年第5期59-69,共11页
纤维状锌离子电池(FAZIBs)在推动智能纤维材料及智能可穿戴纺织品的发展中具有重要作用。为推动其在智能可穿戴设备中的高效应用,系统梳理了FAZIBs的基本工作原理、研究现状及未来发展趋势。首先,阐述了FAZIBs的储锌机制,并对FAZIBs的... 纤维状锌离子电池(FAZIBs)在推动智能纤维材料及智能可穿戴纺织品的发展中具有重要作用。为推动其在智能可穿戴设备中的高效应用,系统梳理了FAZIBs的基本工作原理、研究现状及未来发展趋势。首先,阐述了FAZIBs的储锌机制,并对FAZIBs的材料选择进行了深入讨论,包括锰基、钒基、普鲁士蓝类似物及有机材料,同时分析了这些材料对电池性能的直接影响;介绍了纤维电极的3种核心制备技术:原位生长技术、表面涂覆技术和湿法纺丝技术。同时,系统性地描述了FAZIBs的3种典型器件结构:平行结构、缠绕结构和同轴结构,并分析了这些结构对电池性能、稳定性和可穿戴性的影响。最后,针对FAZIBs在智能可穿戴设备中的应用挑战及未来发展方向,明确了多功能化、可扩展性和大规模生产等关键问题,并提出了未来的研究重点,包括提升能量密度、延长电池寿命以及增强器件稳定性,以促进FAZIBs在智能可穿戴纺织品领域的广泛应用。 展开更多
关键词 纤维状水系锌离子电池 可穿戴设备 智能纺织品 电极材料 器件结构
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SMAF-FRCC抗折性能及循环加载性能研究
11
作者 徐龙飞 刘世玺 +1 位作者 李艳杰 杨令强 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第7期2378-2387,共10页
将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)以随机分布的方式添加到改性聚丙烯(PP)纤维增强水泥基复合材料(FRCC)混合料中,制成具有自定心的形状记忆合金纤维增强水泥基复合材料(SMAF-FRCC)复合梁试件。本文研究了SMAF的直径、掺量和长度对SMAF-F... 将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)以随机分布的方式添加到改性聚丙烯(PP)纤维增强水泥基复合材料(FRCC)混合料中,制成具有自定心的形状记忆合金纤维增强水泥基复合材料(SMAF-FRCC)复合梁试件。本文研究了SMAF的直径、掺量和长度对SMAF-FRCC复合梁试件抗折强度、自定心性能、耗能能力等性能的影响。结果表明,添加SMAF可明显提高SMAF-FRCC复合梁试件的抗折强度、自定心性能和耗能能力,增强材料的延性和韧性。其中当SMAF的长度为25 mm、掺量为0.50%(体积分数)时,试件抗折强度最高,与对照组相比提升了21.84%;当SMAF的长度为20 mm、掺量为0.75%(体积分数)时,试件自定心性能整体表现最佳,在循环加载抗折试验的最后一轮循环中,自定心比相比于对照组提高了19.57%。研究可为今后开发具有裂缝自修复、挠度自定心的SMAF-FRCC智能材料系统提供一定的试验依据。 展开更多
关键词 纤维增强水泥基复合材料 形状记忆合金纤维 超弹性 抗折强度 自定心 耗能
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高双折射类菱形纤芯光子晶体光纤的特性研究
12
作者 孙宏森 靳清清 +5 位作者 岳京歌 刘凯 蒲俊宇 闫煜鹏 宋锡策 余先伦 《激光技术》 北大核心 2025年第4期551-555,共5页
为了在光子晶体光纤中产生高双折射,设计了一种特殊结构的光子晶体光纤,纤芯区域设计为菱形,包层则采用六边形排列的圆形空气孔。采用全矢量有限元法进行计算,理论分析了这种光纤的双折射、约束损耗、色散、非线性系数和模场面积等传输... 为了在光子晶体光纤中产生高双折射,设计了一种特殊结构的光子晶体光纤,纤芯区域设计为菱形,包层则采用六边形排列的圆形空气孔。采用全矢量有限元法进行计算,理论分析了这种光纤的双折射、约束损耗、色散、非线性系数和模场面积等传输特性,并通过了仿真实验验证。结果表明,在波长为1.55μm时,双折射高达0.0524,x偏振方向上的约束损耗仅为2.49×10^(-6)dB/m,非线性系数可达52.512 W^(-1)·km^(-1),模场面积为2.4703μm^(2);在0.95μm~1.85μm波长范围内,x偏振方向上的色散为(0.775±2.645)×10^(-12)ps/(nm·km)。此高双折射光子晶体光纤在光通信、光传感等领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 菱形纤芯 高双折射
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复合材料T型加筋壁板的一体化结构设计与成型工艺探索
13
作者 陈金传 尹保林 +5 位作者 贾汝锋 李庆涛 冯跃战 黄明 杨建辉 刘春太 《航空制造技术》 北大核心 2025年第17期89-98,共10页
T型加筋壁板一体化成型技术是实现复合材料制件轻质、高强、低成本的重要手段。基于复合材料铺层过程中结构的变化,设计了蒙皮–加强筋一体化T型加筋壁板结构,并通过实体建模,结合复合材料的杨氏模量、剪切模量和泊松比以及线弹性本构模... T型加筋壁板一体化成型技术是实现复合材料制件轻质、高强、低成本的重要手段。基于复合材料铺层过程中结构的变化,设计了蒙皮–加强筋一体化T型加筋壁板结构,并通过实体建模,结合复合材料的杨氏模量、剪切模量和泊松比以及线弹性本构模型,对一体化T型加筋壁板结构的服役行为进行了有限元模拟预测。有限元模拟分析结果表明,相比于传统的筋壁分离T型加筋壁板,蒙皮–加强筋一体化T型加筋壁板结构的静态力学性能优于传统T型加筋壁板结构。同时,通过调控蒙皮厚度,一体化T型加筋壁板的动态抗冲击能力可以达到传统T型加筋壁板相似水平。此外,为了验证所设计T型加筋壁板一体化成型技术的可行性,设计了一套易于操作、成本低廉、温度分布均匀、热变形可控的一体化模压成型模具,并对T型加筋壁板一体化模压成型工艺进行了探索。研究结果对T型加筋壁板一体化成型质量的控制具有指导意义。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 T型加筋壁板 一体化成型 模具设计 有限元模拟
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基于粒子群算法的支撑臂形态光纤辨识方法
14
作者 卢李 曾捷 +4 位作者 严刚 陈亮 张音旋 季宏丽 徐志伟 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第4期811-818,850,851,共10页
为了研究桁架式支撑臂形态在线监测方法,实现结构姿态精确感知与健康状态评估,提出了一种基于光纤Bragg光栅传感器的支撑臂结构形态监测与反演方法。首先,借助ANSYS Workbench有限元仿真软件,得到空间桁架式支撑臂在静态载荷作用下的应... 为了研究桁架式支撑臂形态在线监测方法,实现结构姿态精确感知与健康状态评估,提出了一种基于光纤Bragg光栅传感器的支撑臂结构形态监测与反演方法。首先,借助ANSYS Workbench有限元仿真软件,得到空间桁架式支撑臂在静态载荷作用下的应变响应规律;其次,研究了基于斜率和位移方程的支撑臂结构形态重构算法,结合粒子群算法提升了支撑臂形态重构精度;最后,构建了桁架式支撑臂结构形态分布式光纤监测与反演系统,通过沿支撑臂纵杆粘贴的光纤Bragg光栅传感器,获取支撑臂关键节点应变响应特征,实现了桁架式支撑臂形态实时监测、反演及可视化。所提出的基于光纤传感器的粒子群形态重构优化方法,能够为未来航天器结构形状自感知、姿态调整以及形变重构提供技术支撑。 展开更多
关键词 桁架式支撑臂 光纤传感器 形态重构 粒子群算法
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软硬混编预制体窄缝通道连续碳纤维束引纬系统的设计及实验验证
15
作者 邢力鹏 董九志 +2 位作者 陈云军 李锐 蒋秀明 《中国机械工程》 北大核心 2025年第7期1512-1519,共8页
为解决软硬混编预制体成形过程中窄缝通道引纬环节手工操作导致的劳动强度大、成形效率低的问题,设计出一种基于连续碳纤维束S形引纬轨迹的自动化引纬系统。通过分析S形引纬轨迹的形成机理,建立了碳纤维束位置与各机构动作的协同关系,... 为解决软硬混编预制体成形过程中窄缝通道引纬环节手工操作导致的劳动强度大、成形效率低的问题,设计出一种基于连续碳纤维束S形引纬轨迹的自动化引纬系统。通过分析S形引纬轨迹的形成机理,建立了碳纤维束位置与各机构动作的协同关系,并据此设计了以递纬机构、电子引纬机构、已引纬纱控制机构为核心的系统架构。样机实验表明该系统能在窄缝通道中实现12.5纬/分钟的连续稳定引纬。 展开更多
关键词 软硬混编预制体 窄缝通道引纬 连续碳纤维束 S形轨迹 引纬系统
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多轴向叶片预制体三维织造成形工艺研究 被引量：1
16
作者 边金帅 王尧尧 +3 位作者 孙正 郭子桐 檀晨晨 郭科宏 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期100-108,共9页
为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形,开展多轴向复合材料预制体微观结构研究,发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异,提出三维模型非等厚度分层准则,基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序,对叶片模型进行切片测试... 为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形,开展多轴向复合材料预制体微观结构研究,发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异,提出三维模型非等厚度分层准则,基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序,对叶片模型进行切片测试,获取每层纱线织造范围,根据切片结果进行分层织造。试验结果表明,根据非等厚度切片算法对三维模型进行切片所得到的各层织造轮廓进行织造可以实现样件预制体的近净成形,对于多轴向异形构件近净成形具有重要工程意义。 展开更多
关键词 三维织造 多轴向叶片 碳纤维复合材料 近净成形 预制体
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基于楔形光纤的微管腔折射率传感器特性分析
17
作者 陈炜垠 武向农 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期23-28,共6页
针对现有的锥形光纤耦合微管腔回音壁模式(WGM)存在耦合区域锥腰部分的机械强度不高及鲁棒性较弱的问题,提出了一种基于楔形光纤(WSF)的微管腔折射率传感器。通过引入WSF端面来激发倏逝场并与微管腔耦合形成WGM,采用时域有限差分法(FDTD... 针对现有的锥形光纤耦合微管腔回音壁模式(WGM)存在耦合区域锥腰部分的机械强度不高及鲁棒性较弱的问题,提出了一种基于楔形光纤(WSF)的微管腔折射率传感器。通过引入WSF端面来激发倏逝场并与微管腔耦合形成WGM,采用时域有限差分法(FDTD)建立理论模型,深入研究了楔角、管壁厚度及微管腔外径对折射率传感特性的影响。仿真结果表明:当楔角为20°,管壁厚度为1μm,微管腔外径为110μm时,传感器的折射率灵敏度为326.5 nm/RIU,品质因子为3.236×10^(3),分辨率为6.12×10^(-5)RIU;该传感器用于葡萄糖浓度检测时,灵敏度为0.085 nm/mM,分辨率为0.23 mM。 展开更多
关键词 折射率传感 回音壁模式 楔形光纤 微管腔
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4D打印结构参数对负泊松比蜂窝结构PLA材料形状记忆性能的影响
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作者 张宪超 刘少岗 +2 位作者 王鹏飞 王心悦 邱丹丹 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第6期96-102,共7页
随着3D打印技术和智能材料的完善,使得4D打印技术快速发展。采用熔融沉积成型(FDM)技术制备聚乳酸(PLA)和碳纤维增强聚乳酸复合材料(CF/PLA)负泊松比蜂窝结构工件,利用材料的热响应机制,使用模具对工件施加弯曲变形,然后通过改变结构单... 随着3D打印技术和智能材料的完善,使得4D打印技术快速发展。采用熔融沉积成型(FDM)技术制备聚乳酸(PLA)和碳纤维增强聚乳酸复合材料(CF/PLA)负泊松比蜂窝结构工件,利用材料的热响应机制,使用模具对工件施加弯曲变形,然后通过改变结构单元的个数奇偶性排列、壁厚尺寸、角度以及工件弯曲变形程度,探索结构参数对工件形状记忆性能的影响规律,并进一步建立起结构参数与负泊松比蜂窝结构相对密度的关系,进而揭示负泊松比变化对工件4D形状记忆性能的影响规律。结果表明,结构单元奇偶个数的不同会导致弯曲变形点位置不同,进而导致形状记忆性能发生变化,当弯曲变形发生在负泊松比结构长边时,工件的形状恢复率较高,形状恢复速度较快;随着结构单元壁厚的增加,结构相对密度增大,负泊松比减小,导致工件形状恢复率降低,形状恢复时间也相应地延长;随着结构单元角度增加,工件的形状恢复率变化范围较小,但由于结构相对密度减小,负泊松比增大,形状恢复率依然表现出升高的趋势,形状恢复时间缩短;弯曲变形程度增大,导致工件形状恢复率降低,形状恢复所用时间增加。保持各结构参数不变的情况下,PLA的形状恢复率相较于CF/PLA更高,但形状恢复时间更长。 展开更多
关键词 4D打印 负泊松比 聚乳酸 碳纤维增强聚乳酸复合材料 形状恢复率 形状恢复时间
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嵌入式SMA-CFRP复合板材加固RC梁有限元模拟及理论分析 被引量：1
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作者 余洁 陈星宇 +3 位作者 王宇航 余周 沈琪雯 薛尚铃 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期92-102,共11页
为研究碳纤维复合材料(CFRP)与形状记忆合金(SMA)采用内嵌(NSM)和外贴(EB)等不同加固方式组合加固钢筋混凝土(RC)梁后的抗弯性能,通过有限元软件ABAQUS创建有效的SMA以及CFRP加固RC梁模型,对其加固性能进行分析,研究了不同SMA直径与数... 为研究碳纤维复合材料(CFRP)与形状记忆合金(SMA)采用内嵌(NSM)和外贴(EB)等不同加固方式组合加固钢筋混凝土(RC)梁后的抗弯性能,通过有限元软件ABAQUS创建有效的SMA以及CFRP加固RC梁模型,对其加固性能进行分析,研究了不同SMA直径与数量对钢筋混凝土梁加固效果的响应;建立了嵌入式SMA加固RC梁的有限元模型,并基于有限元模拟结果推导加固梁的抗弯承载力计算公式。结果表明:提升SMA直径对试验梁加固效果有积极影响,加固梁开裂荷载提升了33%~133%,极限承载力提升了8%~31%;嵌入式SMA-CFRP复合板材加固梁能很大程度提升加固效果,极限承载力提升了92.7%,开裂荷载增长31.9%,屈服荷载增长33.3%;与外贴加固相比,嵌入式复合板材可以有效延缓端部剥离破坏,使加固材料充分发挥强度;提出的组合加固梁抗弯承载力计算公式的理论计算结果与有限元模型结果吻合良好,可为后续相关研究提供参考。 展开更多
关键词 结构加固 形状记忆合金 有限元分析 碳纤维板材 抗弯性能 钢筋混凝土梁
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Fe_(3)O_(4)-NdFeB/形状记忆聚氨酯复合纤维膜的制备及其热/磁/超声响应致动性能
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作者 侯园园 马豪 +2 位作者 邰艳龙 朱珊珊 夏茹 《塑料工业》 北大核心 2025年第8期160-166,共7页
为开发一种能够响应非接触刺激、无需外部能源持续供给即可锁定临时形状,并能在特定条件下解锁重构的软执行器,本文基于软磁性、硬磁性材料和形状记忆纤维的优点,通过静电纺丝法将四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))和钕铁硼(NdFeB)负载在半晶型... 为开发一种能够响应非接触刺激、无需外部能源持续供给即可锁定临时形状,并能在特定条件下解锁重构的软执行器,本文基于软磁性、硬磁性材料和形状记忆纤维的优点,通过静电纺丝法将四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))和钕铁硼(NdFeB)负载在半晶型各向同性形状记忆聚氨酯纤维(SMF)网络中制备了一种磁性形状记忆复合纤维膜(M-SMF)。测试结果表明,M-SMF中Fe_(3)O_(4)低矫顽力粒子能够有效吸收超声波能量转化为热能,通过声-热能量转换使自身温度达到50℃,热响应的SMF通过晶体的“结晶-熔融”转变可实现临时形状锁定及记忆效应,NdFeB作为高剩磁粒子填料,经过预定磁化曲线处理后,可使得M-SMF在30 mT驱动磁场(Ba)作用下实现复杂可编程形变,三者共同作用于M-SMF的形变、锁定和解锁。该工作证明了单一材料体系的M-SMF具备热/磁/超声响应致动的多重响应机制,并且可实现收缩、弯曲、折叠、螺旋等复杂形变。 展开更多
关键词 磁性形状记忆复合纤维膜 热响应 磁响应 超声响应
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