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关键词： Z曲线   盘绕结构   声学超材料   低频宽带吸声   实验测试  

摘要： 船舶在运行过程中会产生大量低频噪声,这些噪声主要来自于动力系统、液压系统及其他辅助设备,导致船舶运行风险增加、海洋生态环境受到危害,解决低频噪声问题是船舶的设计目标之一。在船舶的舱壁、机械设备周围等关键部位敷设吸声材料是解决低频噪声问题的有效手段。传统吸声材料在中高频段具有较好的吸声效果,但对于低频噪声,需要更大的结构尺寸进行吸收。吸声超材料改变了传统吸声材料在处理低频噪声时依赖大尺寸的情况,通过对吸声超材料内部结构进行合理设计,可实现低频声波在较小尺寸内的高效吸收。其中空间盘绕型声学超材料通过在紧凑空间内延长声波传播路径的方式吸收低频噪声,因此,需要合理设计基于空间填充的盘绕型结构,获得具有更好性能的低频宽带吸声材料。 本文基于计算机信号处理领域中的空间填充曲线,利用其连续填充并全面覆盖整个空间的特性,构建了Z曲线空间盘绕型声学超材料的几何模型,发展了多阶多胞元组合方式,采用有限元方法建立了结构仿真模型并对其分析计算,利用立体光固化成型技术对Z曲线空间盘绕型超材料进行制备,测试样件吸声性能,获得了具有低频宽带吸声性能的新型空间盘绕型结构。本论文具体研究内容和成果如下: (1)Z曲线空间盘绕型声学超材料设计。将空间盘绕型声学超材料作为研究对象,以计算机信号处理领域中的空间填充曲线为基础,基于其能够连续填充并最终实现空间全覆盖的特性,建立一阶Z曲线空间盘绕型声学超材料的几何模型及有限元计算模型,利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对其进行具体计算,与单一赫姆霍兹共振腔吸声系数计算结果对比,验证一阶Z曲线空间盘绕型超材料在低频段的吸声能力;与典型Hilbert曲线吸声系数曲线对比,验证该材料在低频吸声性能方面的优越性。 (2)Z曲线空间盘绕型超材料吸声性能分析。基于空间填充曲线能够通过改变排布方式以完善搜索路径的特性,结合低频声波在传播过程中的需要更长衰减路径的特点,以一阶盘绕方式为基础,提出二阶Z曲线空间盘绕方式并建立几何模型。利用COMSOL Multiphysics软件进行有限元分析,分析一阶、二阶两种Z曲线空间盘绕型超材料的吸声性能。分析多个结构参数(腔体高度H,穿孔板厚度h,入射孔径r,通道壁厚a)对一阶、二阶两种Z曲线空间盘绕型超材料胞元吸声性能的影响。结合胞元吸声性能的变化规律,将一阶胞元进行耦合,分析多胞耦合时的吸声特性与机理,得到在较小尺寸下具有低频宽带吸声性能的Z曲线空间盘绕型声学超材料。 (3)Z曲线空间盘绕型超材料制备与吸声性能实验验证。基于增材制造中立体光固化(SLA)成型技术,以水洗树脂为打印原料,利用Nova Maker 3D打印机制备了若干实验样件。基于双传声器传递函数法,测试各组Z曲线空间盘绕型声学超材料的吸声性能,并与仿真结果做对比,结果表明仿真与测试结果整体变化趋势一致,吸声峰几乎重合,验证仿真结果的准确性。

摘要： 纳迪亚·穆罕默德正在她面前的织布机上用绿色的线织挂毯。不远处，棕榈树的树枝层层叠叠，鸽子飞向它们棕色的鸽舍。“你在这项工作上投入的时间和精力越多，它给你的回报就越多。”这位60岁的老人在工作时说。穆罕默德和拉姆西斯·维萨·瓦瑟夫艺术中心的其他织女一样，在11岁时就开始学习这门手艺，这门手艺也塑造了她的生活。“我们在这里的时间比在自己家里的时间还多。”

关键词： L型悬臂梁结构   三维编织压电复合材料   振动能量收集   力-电耦合   压电效应  

摘要： 在微力-电系统技术的推动下,结合对能源需求的不断增长和环保意识的提升,环境能量捕获技术已成为一种备受青睐的持续能源供应解决方案。特别是压电能量采集技术,凭借其结构的简洁性、长久的使用寿命、便于集成高效的能量转换效率等特点,已经在健康监控、结构完整性评估以及智能住宅管理等多个领域得到了广泛的应用和研究。L型梁式压电能量收集器代表了一种对传统悬臂梁式压电能量收集技术的结构性创新,它通过改良的设计优化了能量转换效率和稳定性。其特点在于能够在较低的谐振频率下有效工作,对多维度的振动激励具有较高的感应率,并且在输出响应方面表现出了增强的特性。作为一种纤维增强型复合材料,三维编织复合材料因其在多方向上展现出的优异力学性能,被认为是一种具有巨大潜力的智能复合材料。本研究将三维编织方法与压电振动能量收集装置相结合,构建了两种L型三维编织压电复合材料振动能量收集装置,目的是提升装置的力学性能和电能输出效率。本文的主要研究包括: 首先,应用三维四步法编织工艺精确设计并理论分析了三维编织复合材料的纤维构型。通过三维建模软件SOLIDWORKS细致构建了纤维模型,并基于此模型建立了代表性体积单元(RVE)。通过有限元软件ABAQUS,通过对代表性体积元素应用周期性边界条件并执行数值仿真,本项研究探讨了编织角和纤维体积比例如何影响材料的弹性特性以及该类材料在压电方面的电弹性表现。 其次,建立了L型三维编织压电复合材料振动能量收集设备的理论模型。利用哈密顿原理,推导了系统的振动控制方程。通过分离变量法,求解了这些方程,得到了振动位移的特解,并使用高斯定律和基尔霍夫定律计算了压电层的电流和电场分布,推导了系统的模态电压输出响应的解析表达。利用COMSOL软件分析了不同纤维体积分数和横梁长度下激励频率、负载电阻和外在激励加速度对L型振动能量收集器电压和功率输出响应的影响。 最后,本文建立了双晶L型三维编织压电复合材料振动能量收集设备模型,由三维编织复合材料弹性层和上下压电层组成。运用高斯定律与基尔霍夫定律得到了系统在简谐激励下的模态电压输出解析表达式。本研究还探讨了编织角度对双晶L型能量收集器电压和功率输出的影响,并利用有限元软件COMSOL模拟了特定编织角度下的电压和功率输出。此外,还研究了质量块B的质量和横梁长度对L型能量收集器输出性能的具体影响。

摘要： 小茶老师:您好！为了提升自己指导儿童游戏的能力，我一口气儿买了五本关于学前儿童游戏的书。但糟糕的是，拥有了这五本书之后，我却发生了阅读的混乱。因为作者不同，这五本书里对各种概念的解释并不完全相同，对各种游戏的分类维度也不同，甚至对同一种游戏中现象的解释也不同。对于我这样的新手老师，我应该用什么样的方法入手阅读呢？

关键词： 宾阳竹编技艺   非物质文化遗产   乡愁  

摘要： 竹编作为一种民间技艺,是地方生活经验的沉淀,承载着厚重的历史记忆和乡土情怀。广西宾阳县太守社区是一个主要由汉族人聚居的乡村,当地人的竹编技艺远近闻名。长久以来,由于人多地少,农业产出难以维持家庭生计,在农闲时节竹编以贴补家用,成为当地的一种传统。丰富的竹资源、出色的编织技艺以及设计独特的竹编制品,为太守社区赢得了良好的社会声誉,是当地有名的“竹编之乡”。 进入21世纪以后,随着市场经济的发展以及城市化进程的急剧推进,太守社区传统的竹编技艺受到了较为强烈的冲击。为保护和传承太守社区的竹编技艺,当地政府采取培养传承人、将非物质文化遗产引入校园等措施进行扶持和引导,试图通过建立竹编非遗基地让人们深入了解竹编这一文化表达形式在当地社区的历史记忆,唤起人们对故土情感的延续。然而,由于传统技艺与现代生活存在冲突,当地缺乏专业化的竹编技艺人才,市场对传统手工艺产品的需求降低,导致编织“乡愁”的初衷被资本化的需求所湮灭,竹编产品逐渐演变成一种文化上的奢侈品。广西宾阳太守社区竹编技艺传承的个例表明,在经济全球化的大背景下,只有在乡土文化中深入挖掘地方性知识、让更多的民众深度参与,才能在当前“跨文化时代”中促进非物质文化遗产的再生产,实现民间技艺与现代经济之间的共存。

ISBN: (纸本)9787572513770

关键词： 机器人缝纫   机器视觉   面料变形   机器人运动   协作机器人  

摘要： 当前服装生产中主要依靠操作工人工完成缝纫,工人一直重复着无技术性的缝纫工作,且存在着服装生产车间环境差、劳动强度大、工人短缺等问题,因此使用机器人代替工人完成缝制是未来的必然选择。但传统的工业机器人无法满足服装行业的生产需求,面对小批量、多种类的个性化消费市场,使用基于视觉的压板式协作缝制机器人是未来服装生产的必然选择。基于视觉的压板式协同缝制机器人借助视觉辅助设备提取裁片边缘轮廓,并根据裁片边缘轮廓信息规划压板式机器人的运动轨迹,然后通过压板按压裁片移动与缝纫机配合实现裁片的缝制。因此,提取的裁片边缘轮廓精度和压板按压裁片移动缝纫过程中裁片的平整度都直接影响着缝制精度。故论文首先对裁片边缘轮廓信息的提取与优化进行研究,然后对压板式机器人按压缝纫裁片过程中织物的变形问题进行研究,保证裁片的缝纫质量。 首先,针对传统轮廓提取方法无法快速准确提取裁片边缘轮廓的问题,本文提出使用传统轮廓检测算法结合深度学习提取裁片边缘轮廓。先对相机进行标定,再采集大量面料图像并标注制作数据集,其次通过卷积拆分和融合损失函数对VGG-UNet模型进行优化,提高模型的推理速度以及分割精度,然后使用优化VGG-UNet模型训练并构建的最优面料检测模型快速精准分割裁片与桌面背景,接着使用自适应开运算去除裁片毛边,最后采用Canny算子进行轮廓检测,获得精确的裁片边缘轮廓。 其次,针对压板按压裁片移动缝纫过程中裁片的受力变形问题,构建驱动力模型和裁片临界屈曲模型。论文以平纹机织面料为例,根据织物的屈曲变形理论,通过能量法对压板按压织物移动缝制时前端织物的临界屈曲变形进行分析,计算最小压板尺寸与最小驱动力值;然后根据织物剪切变形情况对压板按压裁片移动过程中两侧未被按压的织物进行临界弹性变形分析,计算最大驱动力值,从而获得压板按压移动裁片的驱动力模型,并对模型进行仿真、实验验证,结果证明驱动力模型可以提高裁片的缝纫质量,并且获得的最小压板尺寸可以使一种尺寸的压板适配更多尺寸的裁片,以此提高压板的通用性并降低生产成本。 再次,针对压板式机器人协同缝纫机缝制的运动轨迹问题,对DobotMG400机器人进行手眼标定,根据DobotMG400协作机器人的D-H参数,建立了机器人的正向运动学方程,并使用代数法建立了机器人逆向运动学方程,并在MATLAB软件中仿真验证,然后根据缝纫任务要求对机器人进行合理的路径规划,最后在笛卡尔空间下对路径进行轨迹规划,并在MATLAB软件中仿真验证。 最后,搭建基于视觉的压板式协同缝制机器人实验平台。该实验平台由1台全自动电脑平车缝纫机、1台Intel RealSense d435i相机、1台计算机和1台协作型机器人组成。通过USB接口实现相机与计算机间的通讯,并通过网线实现机器人与计算机间的通信,使用PLC对缝纫机转速、压脚进行控制,实现机器人与缝纫机间的协同配合,实验结果表明,本文提出的基于视觉定位的压板式协作缝制机器人能够保证裁片缝纫质量,获得均匀、整齐的缝迹。 基于视觉的压板式协同缝制机器人研究,实现了服装行业无人化、自动化的生产方式,并且满足未来服装行业小批量、多种类化发展的趋势,提高了面料缝纫质量。