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关键词： 动态静电吸附   软材料   气体驱动   有限元仿真  

摘要： 静电吸附是由电场引起的两个表面之间的静电吸引效应。静电吸附技术具备适应性强、结构和控制简单、低能耗和可实现无损吸附的独特优势,已在机器人末端执行器、爬壁机器人和可穿戴设备等领域广泛应用。静电吸附力是静电吸附技术的一个关键指标,通过建模和实验的方法,对静电吸附力影响因素的系统性研究与分析至关重要。由于电介质极化存在介电弛豫,静电吸附是一个有时间依赖性的动态过程。然而,大多数已有的理论模型和有限元仿真模型都是基于静态静电吸附建立的,忽略其是一种固有的动态现象。目前关于实验验证的考虑界面极化的动态静电吸附力理论模型研究仍不完善,也缺少动态静电吸附的有限元仿真模型。静电吸附结构不仅需要吸附平面物体,而且需要适形贴合并吸附曲面物体。针对上述问题,本文提出动态静电吸附机理与气动可变形静电吸附结构研究,具体内容如下: 基于静态静电吸附力理论模型,分析电介质极化的形式和机理,结合德拜模型近似描述动态极化,建立动态静电吸附力理论模型,使用点匹配法数值计算动态静电吸附力。基于多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics建立平面静电吸附结构的力电耦合模型,厘清输入电压和结构参数对其吸附力的影响,为可拉伸静电吸附结构的有限元仿真奠定基础。 设计平面静电吸附结构的形状和尺寸,探究不同的电极制备方法,搭建动态静电吸附力表征平台。测试不同基底材料制备的静电吸附结构在通电不同时间后与玻璃表面的脱附力,将实验动态静电吸附力变化曲线与理论结果和有限元仿真结果相互佐证。 与可拉伸软材料相结合的可变形静电吸附结构可以实现适形吸附。选取同心圆作为可拉伸静电吸附结构电极形状,气体驱动结构至不同曲率,搭建实验平台测试结构不同曲率下通电不同时间的动态静电吸附力。对可拉伸材料进行单轴拉伸测试,拟合应力应变曲线得到材料参数并应用到有限元模型中,仿真结果和实验结果的一致性验证了仿真模型建立的合理性和正确性。

关键词： 环形编织   工艺参数反解   编织角   复合材料制造   纱线变形模型  

摘要： 环形编织是一种用于生产管状预成型件的复合材料制造工艺,广泛应用于工业领域,通过该技术编织得到的编织增强体的编织角等几何结构参数对最终的复合材料固件性能有直接影响。因此,生产前需要根据预期编织角反解出芯轴卷取速度及负责牵引芯轴的机械臂的轨迹等工艺参数。为解决这一问题,本文在考虑纱线间相互作用和编织过程中会聚区长度变化的基础上分别提出了任意截面芯轴卷取速度反解算法及芯轴牵引机械臂轨迹规划及控制程序设计方法,从而实现根据编织增强体的预期编织角求解相关工艺参数并设计编织所需的机械臂程序。 首先提出一种考虑纱线摩擦的环形编织任意截面芯轴卷取速度反解算法。先通过所建立的纱线变形模型对会聚区内纱线间相互作用进行力学分析,根据预期编织角求出理想运动学模型下的等效编织角,再通过对环形编织过程的运动学分析根据等效编织角求出相应的芯轴卷取速度。通过该方法可在考虑编织过程中纱线间相互作用的情况下,对任意截面的芯轴进行卷取速度求解。 然后提出一种基于会聚区长度变化的环形编织牵引机械臂轨迹规划及控制程序设计方法。通过所建立的纱线变形模型计算编织过程中的实时会聚区长度,基于在纱线间相互作用影响下会聚区长度的变化和芯轴中心线始终与编织平面垂直的空间几何关系,解出芯轴坐标系下的轨迹点坐标,再通过一系列坐标系变换得到在机械臂坐标系下的轨迹点坐标,并结合卷取速度曲线设计机械臂程序。 最后分别设计了环形编织过程的有限元仿真模型和搭建了环形编织的实物系统作为验证平台。通过将纱线建模为杆单元链模型来模拟其在编织过程中发生的柔性形变,并按照前述方法解出的芯轴卷取速度及运动轨迹设定有限元仿真的分析步和边界条件。同时,搭建了可完成多类型芯轴编织任务的环形编织实物系统。在有限元仿真模型和实物系统中分别以多种芯轴和多个预期目标编织角进行环形编织仿真和实物实验,测量得到的编织增强体的编织角,并与预期值进行对比,以验证前述方法的有效性。 仿真和实验结果表明,根据由本文方法解出的环形编织工艺参数进行编织得到的编织增强体的编织角相比预期值的误差可在编织全过程控制在±2°之内,相比传统的理想运动学方法显著缩小,可有效满足实际编织生产需求。

关键词： 不燃烧卷烟滤嘴   覆膜PLA/CA编织圆带织物   制备工艺   降温性能  

摘要： 加热不燃烧卷烟抽吸口感与传统卷烟相似,抽吸时产生的有害物质相较传统卷烟少,可作为传统卷烟替代品。但加热不燃烧卷烟烟支结构较短在抽吸过程中存在入口温度较高的问题,影响抽吸口感。本论文以醋酸长丝((CA)和聚乳酸长丝((PLA)为原料,采用编织工艺织造成型,通过对圆带织物上浆覆膜提高其硬挺度制备出覆膜圆带织物降温元件;对采用的长丝原料进行力学及热学性能测试,依据纺织浆料测试方法对覆膜浆料进行配方优化;以降温元件的综合性能作为参考指标,采用极差分析方法对编织工艺进行优化分析;将覆膜圆带织物作为降温段接入烟支,并与包含其他烟气降温段的烟支产品进行性能对比分析,探究其作为降温段元件的烟支综合性能和现有产品的可替代性。 实验结果表明: (1)聚乳酸长丝其强力相对醋酸长丝较大,通过两种长丝原料复合编织的方式制备降温元件可提高醋酸长丝的可编织性。醋酸长丝具有优异的过滤性能可过滤烟气中的有害物质,而聚乳酸长丝相变温度处于烟气变化区间内可达到降温效果。通过复合编织方式制备的圆带织物降温元件热导率有所提高有利于烟气温度在降温通道内的传输。 (2)对几种常用的绿色环保可食性淀粉进行性能分析发现,醋酸酯淀粉的综合性能优于其他淀粉,但由于浆膜脆性大,单一组分淀粉无法满足滤棒覆膜性能要求。添加甘油作为柔软剂和CMC作为增韧剂改善覆膜性能,对浆料配方优化。当醋酸酯淀粉与CMC淀粉的比例为85∶15,甘油添加量相对淀粉质量为15%时,浆料综合性能最为适合,且覆膜后的圆带织物作为降温滤棒综合性能相对较好;覆膜浆液浓度为6%,圆带织物通过4次上浆覆膜后的综合效果最好。 (3)对编织工艺参数的优化实验数据显示,当聚乳酸长丝∶醋酸长丝原料锭数比例为12∶20,编织机转速为600 r/min,编织机齿轮比为40∶46时,圆带织物的孔隙率约为54.5±1.2%,其径向压缩承受最大载荷值为8.9 N。将其覆膜后用作降温元件时烟气温度均值可降至35.2℃,降温元件压降均值为54 Pa,且接入烟支抽吸时的烟气浓度均值为76.4±2.1%。 (4)为研究覆膜圆带织物作为降温元件的综合性能,以未覆膜圆带织物、PLA褶皱薄膜、纯醋酸丝束为对比样进行测试分析。测试结果表明,覆膜圆带织物的硬挺度与对比样相当,接入烟支后压降优于对比样,主流烟气温度降温至40℃以下。

摘要： 非遗手工编织艺术作为人类文化遗产的重要组成部分，承载着丰富的历史与文化内涵。然而在现代化进程的冲击下，这一传统技艺面临着传承断层、市场需求下降等挑战。探讨非遗手工编织艺术的可持续发展策略，对于保护和传承这一文化遗产具有重要意义。本文从传承与保护、创新与发展、市场与渠道三个方面入手，提出具体的可持续发展策略，以期为非遗手工编织艺术的焕新与发展提供有益参考。

关键词： Public policy \u0026 environmental management  

ISBN: (数字)9781837972807 ISBN: (纸本)9781837972814

摘要： This book contains an Open Access chapter. In unveiling the realities of how policy is made, this deeply meaningful and thoughtfully constructed collection argues that the formal is only part of the story of policymaking, and thus only part of the solutions it seeks to create.