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考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计
被引量：
3
1
作者
张横
丁晓红
+1 位作者
沈磊
徐世鹏
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第20期2403-2410,共8页
三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料...
三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料的连接性,通过组合强制性连接约束法和非线性扩散法,构建了连接性约束下的阻尼复合材料微结构的优化设计模型,并结合3D打印技术实现了三明治阻尼复合结构的制造。运用所提方法对典型结构进行优化设计,得到了刚度相保持连接的阻尼复合结构,且优化后的结构阻尼变大,结构的频率响应变小,实现了三明治阻尼复合结构材料结构设计制造协同优化设计。仿真和实验结果表明,在微结构上存在最优的阻尼材料体积分数使优化后的三明治结构频率响应最小。
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关键词
三明治结构
阻尼复合材料
微结构设计
拓扑优化
连接的
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职称材料
复合材料计算机辅助定量化结构设计
被引量：
1
2
作者
魏勤学
刘旺玉
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
2002年第7期51-54,共4页
主要阐述计算机辅助复合材料定量化设计的基本方法、力学模型和关键技术,综述了如何采用细观结构计算设计方法描述复合材料的细观结构对宏观响应之间的定量关系,全面分析了面向计算机的复合材料定量结构设计的软件系统组成。
关键词
复合材料
有限元建模
定量化
结构设计
计算机辅助设计
细观结构
软件
力学模型
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职称材料
电容式柔性压力传感器的性能优化原理及研究进展
被引量：
8
3
作者
田玉玉
何韧
+2 位作者
吴菊英
钟卫洲
张凯
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023年第16期9-22,共14页
作为可穿戴电子器件的重要分支,柔性压力传感器在人机交互、健康监测等方面具有广阔的应用前景。随着新型材料与新的器件制备策略的不断开发,柔性压力传感器的力学与电学性能不断被优化以适应不同的应用需求。相较于其他传感器,电容式...
作为可穿戴电子器件的重要分支,柔性压力传感器在人机交互、健康监测等方面具有广阔的应用前景。随着新型材料与新的器件制备策略的不断开发,柔性压力传感器的力学与电学性能不断被优化以适应不同的应用需求。相较于其他传感器,电容式柔性压力传感器具有灵敏度高、功耗低、响应快的优势。电容式柔性压力传感器的性能优化主要通过改变器件的结构参数来实现,如电极有效正对面积、电极间距、有效介电常数等。主要方法策略包括新型纳米材料的应用、新型微结构设计和新型复合材料的开发。主要优化原理有四种:(1)通过改变电极表面粗糙度来改变电极有效正对面积;(2)在电极或介电层中引入空气层以降低弹性模量;(3)在介电层中引入空气或高介电常数材料来改变有效介电常数;(4)通过复合材料在介电层中形成微电容以改变总体电容变化。在电容式柔性压力传感器的性能优化研究中存在一个共性问题,即高灵敏度与宽检测范围之间总是存在一种制约关系。在一定压力范围内,尤其是低压范围,灵敏度提升往往会使器件较易达到压缩饱和而使检测范围有限,即线性度较差。近年来,研究者们着眼于高灵敏度与宽检测范围之间的制约问题,对介电层的梯度结构设计及混合响应机制进行探索,取得了丰硕的成果,在保证高灵敏度的前提下大幅提升了器件的检测范围。然而,迟滞、稳定性及阵列优化仍是电容式柔性压力传感器面向实际应用时存在的问题。本文系统归纳了电容式柔性压力传感器的性能优化原理,分别对电极和介电层的结构设计与材料优化方法进行了介绍,分析了电容式柔性压力传感器在性能优化研究中面临的难题,并进行了展望,以期为设计和制备满足应用需求条件的高性能柔性压力传感器提供参考。
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关键词
柔性压力传感器
电容式
微结构设计
复合材料
多级结构
混合响应
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职称材料
题名
考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计
被引量：
3
1
作者
张横
丁晓红
沈磊
徐世鹏
机构
上海理工大学机械工程学院
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第20期2403-2410,共8页
基金
国家自然科学基金(51975380,52005337)
中国博士后科学基金(2020M681346)。
文摘
三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料的连接性,通过组合强制性连接约束法和非线性扩散法,构建了连接性约束下的阻尼复合材料微结构的优化设计模型,并结合3D打印技术实现了三明治阻尼复合结构的制造。运用所提方法对典型结构进行优化设计,得到了刚度相保持连接的阻尼复合结构,且优化后的结构阻尼变大,结构的频率响应变小,实现了三明治阻尼复合结构材料结构设计制造协同优化设计。仿真和实验结果表明,在微结构上存在最优的阻尼材料体积分数使优化后的三明治结构频率响应最小。
关键词
三明治结构
阻尼复合材料
微结构设计
拓扑优化
连接的
Keywords
sandwich
structure
damping
composite material
micro
structure design
topology optimization
connective
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
复合材料计算机辅助定量化结构设计
被引量：
1
2
作者
魏勤学
刘旺玉
机构
华南理工大学机电系
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
2002年第7期51-54,共4页
基金
国家自然科学基金(编号19902004)
文摘
主要阐述计算机辅助复合材料定量化设计的基本方法、力学模型和关键技术,综述了如何采用细观结构计算设计方法描述复合材料的细观结构对宏观响应之间的定量关系,全面分析了面向计算机的复合材料定量结构设计的软件系统组成。
关键词
复合材料
有限元建模
定量化
结构设计
计算机辅助设计
细观结构
软件
力学模型
Keywords
composite material
,
quantiative
,
structure design
,
computer-aided
,
microstructure
分类号
TB33 [一般工业技术—材料科学与工程]
TP399 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
电容式柔性压力传感器的性能优化原理及研究进展
被引量：
8
3
作者
田玉玉
何韧
吴菊英
钟卫洲
张凯
机构
中国工程物理研究院总体工程研究所
出处
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023年第16期9-22,共14页
基金
国家自然科学基金(12172344)。
文摘
作为可穿戴电子器件的重要分支,柔性压力传感器在人机交互、健康监测等方面具有广阔的应用前景。随着新型材料与新的器件制备策略的不断开发,柔性压力传感器的力学与电学性能不断被优化以适应不同的应用需求。相较于其他传感器,电容式柔性压力传感器具有灵敏度高、功耗低、响应快的优势。电容式柔性压力传感器的性能优化主要通过改变器件的结构参数来实现,如电极有效正对面积、电极间距、有效介电常数等。主要方法策略包括新型纳米材料的应用、新型微结构设计和新型复合材料的开发。主要优化原理有四种:(1)通过改变电极表面粗糙度来改变电极有效正对面积;(2)在电极或介电层中引入空气层以降低弹性模量;(3)在介电层中引入空气或高介电常数材料来改变有效介电常数;(4)通过复合材料在介电层中形成微电容以改变总体电容变化。在电容式柔性压力传感器的性能优化研究中存在一个共性问题,即高灵敏度与宽检测范围之间总是存在一种制约关系。在一定压力范围内,尤其是低压范围,灵敏度提升往往会使器件较易达到压缩饱和而使检测范围有限,即线性度较差。近年来,研究者们着眼于高灵敏度与宽检测范围之间的制约问题,对介电层的梯度结构设计及混合响应机制进行探索,取得了丰硕的成果,在保证高灵敏度的前提下大幅提升了器件的检测范围。然而,迟滞、稳定性及阵列优化仍是电容式柔性压力传感器面向实际应用时存在的问题。本文系统归纳了电容式柔性压力传感器的性能优化原理,分别对电极和介电层的结构设计与材料优化方法进行了介绍,分析了电容式柔性压力传感器在性能优化研究中面临的难题,并进行了展望,以期为设计和制备满足应用需求条件的高性能柔性压力传感器提供参考。
关键词
柔性压力传感器
电容式
微结构设计
复合材料
多级结构
混合响应
Keywords
flexible pressure sensor
capacitive
micro
structure design
composite material
s
gradient
structure
hybrid response
分类号
TH-39 [机械工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计
张横
丁晓红
沈磊
徐世鹏
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
复合材料计算机辅助定量化结构设计
魏勤学
刘旺玉
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
2002
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
电容式柔性压力传感器的性能优化原理及研究进展
田玉玉
何韧
吴菊英
钟卫洲
张凯
《材料导报》
CSCD
北大核心
2023
8
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职称材料
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