合成。研究自然界中发现的结构已经并将继续推动 3D 制造策略的发展。近年来,该领域的进展取得了巨大的进步,如今相对容易制造的结构在几十年前似乎是不可能的。新的发展,特别是在由软材料或包含软硬成分的混合结构制成的结构构造方面不断涌现。创造模仿生物材料的特性和功能或可以与生物材料相互作用、探测和控制生物材料的软合成结构继续推动该领域的研究。这里,我们重点介绍了文献和我们研究的最新贡献,并利用报告强调了在软材料功能集成到复杂形式的 3D 架构的背景下,软材料化学进展的机会和当前需求。本文考虑的方法旨在强调异质集成的最新范例——利用定向组装和打印来构建复杂功能复合材料结构的 4D 制造方法。
本研究描述了一种基于物理和数据驱动的非线性系统识别 (NSI) 方法,用于检测由于振动载荷造成的早期疲劳损伤。该方法还允许实时跟踪损伤的演变。几何刚度、立方阻尼和相角偏移等非线性参数可以根据疲劳循环进行估算,这已通过实验使用暴露于振动的柔性铝 7075-T6 结构进行了证明。NSI 用于创建和更新非线性频率响应函数、主干曲线和相位轨迹,以可视化和估算结构健康状况。研究结果表明,动态相位对早期疲劳损伤的演变比几何刚度和立方阻尼参数等非线性参数更为敏感。引入了一种改进的 Carrella - Ewins 方法,从非线性信号响应计算主干,这与数值和谐波平衡结果高度一致。提出了相位追踪方法,该方法似乎可以在疲劳寿命的大约 40% 后检测到损伤,而几何刚度和立方阻尼参数能够在生命周期的大约 50% 后检测到疲劳损伤。[DOI:10.1115/1.4052420]
对大空间结构的姿态控制的分布式磁性扭矩杆的实用性被构成。执行器的分布式阵列提供了优势,例如分布结构载荷,增加的容错性,允许模块化设计结构,此外,执行器可能会与轨道上的制造策略进行整体化。首先,显示分布式扭矩可有效旋转高度柔性的结构。这与应用于结构中心的扭矩进行了比较,该结构会导致较大的表面变形,并且可能无法实施旋转。使用带有嵌入式执行器的平面结构的弹簧质量模型来证明这一点。然后开发出分布式扭矩算法以控制一个可寻址的执行器阵列。使用阵列进行态度控制模拟,以控制大型空间结构,再次以弹簧质量系统建模。态度控制系统已被证明可以有效地挖出代表性的75×75 M柔性结构,并在存在重力级别的扭矩和现实的磁场模型的情况下执行杀伤动作。
软机器人是为了解决传统机器人在处理人和精密生物物品时的局限性而创建的。[1-4] 软气动执行器(SPA)的工作原理是将调节的正压或负压注入柔性结构内的密封腔中。这些执行器可以弯曲、扭曲、伸展或收缩。[5] 执行器对施加压力的反应取决于腔体的材料和形状。执行器的几何形状或多材料分布可以在更广泛的意义上得到改进。软执行器和机器人的自主设计可能受益于优化壁厚和改变腔体结构。由于软机器人固有的柔顺性,软执行器可以产生相对被动的变形,并根据被处理的物体的形状进行修改。[6] 因此,腔体对弯曲和驱动的影响对于增强软执行器的能力至关重要。此外,有限元法 (FEM) 还可用于改进软机器人,预测其运动,并消除制造后出现的问题。[7] 人们已经采用了各种各样的新开发来提高软机器人的效率,并且已经使用了许多新设计来实现软机器人执行器的多功能性和增强的适应性。[8 – 13]
大型孔径天线不仅可以为传统的通信服务和雷达提供帮助,还可以实现新的通信,遥感,深空探测和电力传输航天器的新方法。较高的天线孔可保证更高的信号分辨率和信噪比,而其精度则驱动其空间分辨率和灵敏度。在过去,开发高孔径天线是一项技术挑战,受到高刚度和重组件而针对发射限制的部署的限制,但最近在轨道上自主制造和组装方面的进步为直接在太空中直接开发的大型和光线结构的发展打开了大门。但是,如果许多文献中的许多作品都集中在空间中的大型天线制造上,那么[1]中的许多工程挑战,例如表面准确性,航天器稳定性和部署可靠性,仍然对这些技术的实际去风险施加限制。拟议的项目具有提出大型天线的欧洲端到端轨内组装方案的发展,并通过小规模的实验基准表明其关键技术挑战。通过利用团队中可用的技能建模和控制大型柔性结构[2,3]和天线技术[4,5],该项目将重点放在:
摘要 飞机表面可能发生气动弹性不稳定性,导致疲劳或结构故障。颤振是一种气动弹性不稳定性,会导致结构自激发散振荡行为。经典的二自由度颤振是弯曲和扭转振动模式的组合。已经开发了一种柔性支架系统,用于风洞中刚性机翼的颤振试验。这种柔性支架必须提供一个明确定义的二自由度系统,刚性机翼在该系统上遇到颤振。在进行任何风洞颤振试验之前,进行了实验模态分析 (EMA) 和有限元模型分析 (FEM),以验证固有频率和模式。使用拉格朗日方程开发了系统的运动方程。通过三种不同的方法确定临界颤振速度:稳定流的 p 方法、经典颤振分析和非稳定流的 k 方法,并与实验结果进行了比较。关键词:气动弹性、颤振、柔性结构、风洞试验、实验模态分析、有限元模型分析。1. 简介气动弹性是指研究气流中弹性结构变形与由此产生的气动力之间相互作用的研究领域。气动弹性研究主要有两个领域。首先,静态气动弹性涉及弹性力和气动力之间的相互作用,忽略
宽带隙 (WBG) 半导体引起了广泛的研究兴趣,用于开发广泛的柔性电子应用,包括可穿戴传感器、软逻辑电路和长期植入式神经调节器。传统上,这些材料在标准硅基板上生长,然后使用机械冲压工艺转移到软聚合物上。该技术可以在转移后保留宽带隙材料的优异电学性能并实现柔性;然而,与三维生物系统相比,大多数设备受到二维配置的限制,其机械拉伸性和形态有限。本文提出了一种无冲压微加工工艺,首次实现了三维柔性可拉伸宽带隙电子器件。该方法在独立纳米膜的两侧都应用光刻技术,可以直接在标准硅晶片上形成柔性结构,以调整材料的光学透明度和机械性能。随后,柔性器件从支撑基板上分离,并进行受控机械屈曲,将宽带隙半导体的二维前体转变为复杂的三维中尺度结构。制造具有三维架构的宽带隙材料的能力,这些材料具有器件级可拉伸性,并具有多模传感能力,将极大地促进先进三维生物电子界面的建立。
针对空间碎片问题,本文设计了一种薄膜捕获袋系统。与空间绳网相比,薄膜捕获袋具有更高的柔性和可靠性。薄膜捕获袋系统中含有许多柔性结构,在运动过程中易发生较大的变形和振动,这些变形对服务航天器造成较大的扰动,需要建立准确的刚柔耦合动力学模型对扰动进行定量分析。首先,采用高阶绝对节点坐标公式建立薄膜动力学模型;其次,采用快速非奇异终端滑模控制器和固定时间膨胀观测器(FxESO)设计姿态跟踪控制律;最后,结合动力学和控制原理,建立了带有薄膜捕获袋系统的航天器虚拟样机。仿真结果表明,与ABAQUS有限元分析相比,高阶绝对节点坐标公式单元具有更好的收敛性;同时,该动力学模型模拟了航天器机动过程中大型柔性结构的变形和振动状态,FxESO可以估计并补偿复杂的扰动。快速非奇异终端滑模+FxESO控制律下的误差收敛速度比非奇异终端滑模+扩展观测器控制律更快,最终航天器姿态跟踪误差约为10 −4,证明了该控制器的有效性。
先进的大翼展飞机具有更大的结构灵活性,但可能出现不稳定或操纵性差。这些缺点需要稳定性增强系统,该系统需要主动结构控制。因此,飞行中机翼形状的估计有利于控制非常灵活的飞机。本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波估计柔性结构状态的新方法,该方法利用了辅助惯性导航系统中采用的思想。将不同机翼位置的高带宽率陀螺仪角速度集成在一起,以提供短期独立惯性形状估计解决方案,然后使用额外的低带宽辅助传感器来限制发散估计误差。所提出的滤波器实现不需要飞机的飞行动力学模型,简化了通常繁琐的卡尔曼滤波调整过程,并允许在机翼偏转较大和非线性的情况下进行准确估计。为了说明该方法,通过使用瞄准装置作为辅助传感器的模拟来验证该技术,并进行可观测性研究。与文献中基于立体视觉的先前研究相比,我们发现了一种传感器配置,仅使用一个摄像头和多个速率陀螺仪分别用于卡尔曼滤波更新和预测阶段,即可提供完全可观察的状态估计。
摘要:带有尖晶石LI 4 Ti 5 O 12(LTO)电极的锂离子固态电池具有显着的优势,例如稳定性,长寿和良好的乘法性能。在这项工作中,通过大气等离子体喷涂方法获得LTO电极,并通过在LTO电极上的原位紫外线(UV)固化制备复合固体电解质。使用柔软的组合策略设计了复合固体电解质,并将电解质制备成聚(乙烯基氟化物-CO-HEXAFRUOROPYLENE)(PVDF-HFP)的复合材料(PVDF-HFP)柔性结构和高导不导率Li 1.3 Al 0.3 Al 0.3 Ti 1.7(PO 4)(PO 4)3(LATP)硬颗粒。复合电解质在30℃下表现出高达0.35 ms cm -1的良好离子电导率,而在4.0 V上方的电化学窗口显示出。原位和原位电解质被组装到LTO // Electrolete // Li Solid-State电池中,以研究其对电池电化学性能的影响。结果,组装的Li 4 Ti 5 O 12 //原位电解质// Li电池的性能速度很高,其容量保留率为90%,在300个周期后,在0.2 mA/cm 2时为0.2 mA/cm 2。这项工作为制造新型高级固态电解质和电极的新方法提供了一种新方法,用于应用固态电池。