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Experimental study of solid-liquid origami composite structures with improved impact resistance

Theoretical & Applied Mechanics Letters 2024年第2期14卷 118-123页

作者： shuheng wang Zhanyu wang Bei wang Zhi Liu Yunzhu Ni Wuxing Lai Shan Jiang Yong An Huang AML Department of Engineering MechanicsLaboratory of Flexible Electronics TechnologyTsinghua UniversityBeijing 100084China Institute of Advanced Structure Technology Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-functional Composite Materials and StructuresBeijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Hangzhou Institute of Technology Xidian UniversityHangzhou 311200China Nanjing Research Institude of Electronics Technology Nanjing 210039China The Institute of Engineering Thermophysics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China

In this paper,a liquid-solid origami composite design is proposed for the improvement of impact *** this design strategy,Kresling origami composite structures with different fillings were designed and fabricated,namely air,water,and shear thickening fluid(STF).Quasi-static compression and drop-weight impact experiments were carried out to compare and reveal the static and dynamic mechanical behavior of these *** results from drop-weight impact experiments demonstrated that the solid-liquid Kresling origami composite structures exhibited superior yield strength and reduced peak force when compared to their empty ***,the Kresling origami structures filled with STF exhibited significantly heightened yield strength and reduced peak *** example,at an impact velocity of 3 m/s,the yield strength of single-layer STF-filled Kresling origami structures increased by 772.7%and the peak force decreased by 68.6%.This liquid-solid origami composite design holds the potential to advance the application of origami structures in critical areas such as aerospace,intelligent protection and other important *** demonstrated improvements in impact resistance underscore the practical viability of this approach in enhancing structural performance for a range of applications.

关键词： Solid-liquid design Origami structure Impact resistance Shear thickening fluid

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六自由度波浪补偿平台的神经网络自适应反馈线性化控制

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上海交通大学学报 2022年第2期56卷 165-172页

作者：丁明孟帅王书恒夏玺上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中国船舶重工集团公司第七一一研究所上海201203

六自由度波浪补偿平台所采用的大长径比非对称液压系统在深海区需完成大跨度、高速度的波浪补偿任务,这为控制系统的控制精度和抗干扰能力带来严峻的挑战.引入径向基神经网络(RBFNN)辨识,提出一种自适应反馈线性化控制策略.首先,建立六... 详细信息

六自由度波浪补偿平台所采用的大长径比非对称液压系统在深海区需完成大跨度、高速度的波浪补偿任务,这为控制系统的控制精度和抗干扰能力带来严峻的挑战.引入径向基神经网络(RBFNN)辨识,提出一种自适应反馈线性化控制策略.首先,建立六自由度波浪补偿平台非对称液压系统的非线性模型.然后,基于RBFNN辨识利用反馈线性化设计自适应控制器.最后,利用MATLAB/Simulink开展五级海浪(90°遭遇角恶劣工况)作用下和外力干扰下的仿真分析.结果表明:相比于经典比例系数-积分系数-微分系数(PID)和滑模控制,新型控制器控制精度和抗干扰能力明显提高,更适合用于复杂海况下六自由度波浪补偿平台的控制,且具有很好的跟踪效果和较强的稳健性,可为深海区六自由度波浪补偿平台控制系统设计提供参考.

关键词：波浪补偿平台径向基神经网络液压系统反馈线性化自适应控制

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矩形盒拉深成形的数值模拟与实验

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华中科技大学学报（自然科学版） 2006年第12期34卷 80-82页

作者：王元勋王书恒沈为李荣峰华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 武汉钢铁公司技术中心湖北武汉430080

建立了矩形盒拉深成形的有限元三维模型,对其进行了数值模拟分析,并把数值模拟结果和实验结果进行了对比分析,讨论了在有限元数值模拟过程中虚拟冲压速度对模拟结果的影响,发现增加虚拟冲压速度会带来系统的惯性效应,当虚拟冲压速度大... 详细信息

建立了矩形盒拉深成形的有限元三维模型,对其进行了数值模拟分析,并把数值模拟结果和实验结果进行了对比分析,讨论了在有限元数值模拟过程中虚拟冲压速度对模拟结果的影响,发现增加虚拟冲压速度会带来系统的惯性效应,当虚拟冲压速度大于一定值时,会使模拟结果严重失真.板材拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度建议设定在2 000 mm/s范围内.

关键词：数值模拟拉深成形虚拟冲压速度

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松辽盆地富拉尔基油田油气输导体系

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石油勘探与开发 2014年第5期41卷 554-562页

作者：辛仁臣杨波王树恒梁江平李瑾中国地质大学(北京)海洋学院长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学地球科学学院大庆油田有限责任公司勘探开发研究院

通过对松辽盆地西斜坡北部300余口探井的沉积学和石油地质学分析,研究下切谷充填体对富拉尔基油田油气成藏的输导作用。富拉尔基油田的主力产层是姚家组二、三段砂岩,油气主要来源于80 km以东的齐家—古龙凹陷,油气远距离运移的输导层... 详细信息

通过对松辽盆地西斜坡北部300余口探井的沉积学和石油地质学分析,研究下切谷充填体对富拉尔基油田油气成藏的输导作用。富拉尔基油田的主力产层是姚家组二、三段砂岩,油气主要来源于80 km以东的齐家—古龙凹陷,油气远距离运移的输导层主要为充填下切谷的逐层超覆砂岩复合体。向盆地方向,下切谷充填体与齐家—古龙凹陷的三角洲砂体叠覆衔接;向盆地边缘方向,下切谷充填体与最大湖泛期形成的滨浅湖砂质滩坝叠覆衔接,形成三角洲—下切谷充填沉积体—滨岸砂质滩坝叠覆的富砂沉积体系。向盆地方向,三角洲砂体分叉尖灭在泥岩(成熟烃源岩)中,将有效烃源灶生成的油气输导至下切谷充填体中,沿下切谷底界面溯源逐层叠置超覆的下切谷充填沉积体远距离输导油气,上倾尖灭的滨浅湖砂质滩坝岩性圈闭捕集油气,形成富拉尔基油藏。与下切谷充填体相关的富砂沉积体系中,有效油气输导体系局限于杜412井—杜71井—杜65井—江39井—江41井及富拉尔基油田一线。单纯油气输导通道为油气浸染程度高、残余油饱和度低的产水层,北西向串珠状分布的白音诺勒、二站、阿拉新、江桥等油气田的形成与这一油气有效输导体系密切相关。

关键词：松辽盆地富拉尔基油田姚家组下切谷油气输导体系

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矩形盒拉深时变压边力的数值模拟

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中国机械工程 2007年第10期18卷 1226-1229页

作者：王元勋王书恒沈为祝洪川李荣峰华中科技大学武汉430074 武汉钢铁公司技术中心武汉430080

建立了矩形盒拉深成形的三维仿真分析模型,并将其与实验结果进行了对比验证。在概述压边力在生产过程中的用途和意义的基础上,讨论了变压边力对薄板拉深成形过程的影响,利用DY-NAFORM模拟软件研究了随拉深时间和压边圈位置变化的压边力... 详细信息

建立了矩形盒拉深成形的三维仿真分析模型,并将其与实验结果进行了对比验证。在概述压边力在生产过程中的用途和意义的基础上,讨论了变压边力对薄板拉深成形过程的影响,利用DY-NAFORM模拟软件研究了随拉深时间和压边圈位置变化的压边力对拉深成形质量的影响,得到了相应的数值模拟结果,为实际生产过程中合理调节压边力的大小提供了理论依据。研究表明,采用变压边力控制技术可以显著改善矩形盒的成形性能。

关键词：板料拉深成形变压边力数值模拟成形极限图

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汽车横梁拉深成形的有限元分析

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润滑与密封 2006年第11期31卷 123-126,129页

作者：马怀波陈建桥王书恒华中科技大学力学系湖北武汉430074

建立了汽车横梁拉深的有限元三维模型,对其拉深成形过程进行了数值模拟,并与实验结果对比分析,说明数值模拟方法的可行性。在此基础上讨论了摩擦润滑条件、压边力和凸模的虚拟冲压速度对板料拉深过程的影响。通过有限元模拟分析方法得... 详细信息

建立了汽车横梁拉深的有限元三维模型,对其拉深成形过程进行了数值模拟,并与实验结果对比分析,说明数值模拟方法的可行性。在此基础上讨论了摩擦润滑条件、压边力和凸模的虚拟冲压速度对板料拉深过程的影响。通过有限元模拟分析方法得到最佳压边力数值,然后通过综合分析数值模拟结果和拉深实验结果确定了实际拉深过程中的最佳压边力。结果表明,在实际拉深过程中要尽量减小模具和板料的摩擦;在模拟拉深成形时,当虚拟冲压速度大于一定值时,会使模拟结果严重失真,因此,汽车横梁拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度不要大于2 000 mm/s。

关键词：数值模拟拉深成形摩擦因数压边力虚拟冲压速度

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西秦岭甘肃夏河县腾布—日周早白垩世玄武岩年代学、地球化学及构造意义

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地学前缘 2019年第5期26卷 304-316页

作者：蒲万峰仲新徐永斌王舒恒汪宏涛甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院甘肃兰州730050 甘肃地质博物馆甘肃兰州730030 甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院甘肃酒泉735000

甘肃省夏河县腾布-日周一带发育早白垩世多禾茂组(K1d)火山岩地层,该套地层属于典型的陆内裂谷沉积组合。岩石组成主要为玄武岩,底部偶见复成分砾岩。岩相学及岩石地球化学特征表明腾布-日周玄武岩为钠质碱性橄榄玄武岩,富集LREE及Nb、T... 详细信息

甘肃省夏河县腾布-日周一带发育早白垩世多禾茂组(K1d)火山岩地层,该套地层属于典型的陆内裂谷沉积组合。岩石组成主要为玄武岩,底部偶见复成分砾岩。岩相学及岩石地球化学特征表明腾布-日周玄武岩为钠质碱性橄榄玄武岩,富集LREE及Nb、Ta、La、Zr等,亏损Rb和K等,稀土元素球粒陨石标准化配分曲线及微量元素原始地幔标准化蛛网图,均与世界典型的OIB型玄武岩相似。但是Th/Nb=0.055~0.060,平均为0.057(OIB为0.08),Zr/Nb=6.9~8,平均为7.25(OIB为5.83),Th/La=0.07(OIB为0.11),又与之不同,表明玄武岩岩浆来自软流圈地幔,同时受到地壳物质混染。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为(106.27±1.3)Ma,另外麦秀山一带多禾茂组中产以Classopollis-Osmundacidites为主的孢粉组合。认为该玄武岩是西秦岭晚中生代大陆裂谷岩浆作用的产物,但是未发育典型的双峰式火山岩,多禾茂组有陆相红层建造,上部万秀组发育类磨拉石建造。因此裂谷作用很可能夭折于岩石圈拉张的早期阶段,并未发展到陆间裂谷阶段。

关键词：西秦岭夏河早白垩世玄武岩构造意义

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蒙脱土协同膨胀阻燃环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

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高分子材料科学与工程 2014年第11期30卷 139-144页

作者：卢林刚陈英辉王舒衡杨守生董希琳中国人民武装警察部队学院科研部中国人民武装警察部队学院研究生队中国人民武装警察部队学院消防工程系河北廊坊065000

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、磷腈为基础单元合成阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC),将其与聚磷酸铵(APP)复配添加至环氧树脂(EP)制备出阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)。为进一步提高阻燃环氧树脂的阻燃... 详细信息

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、磷腈为基础单元合成阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC),将其与聚磷酸铵(APP)复配添加至环氧树脂(EP)制备出阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)。为进一步提高阻燃环氧树脂的阻燃及力学性能,添加不同质量分数的蒙脱土(MMT)制出新型阻燃环氧树脂材料(DOPOMPC/APP/MMT/EP)。通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧、锥形量热、扫描电子显微镜观察等方法研究了蒙脱土与DOPOMPC的协同效应。实验结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%MMT/77%EP)各项燃烧参数得到了最佳改善,复合材料综合表现最优。其中LOI值达到38.2%;热释放速率峰值较未经MMT处理的阻燃复合材料EP1(10%DOPOMPC/10%APP/EP)下降了29.1%;比消光面积平均值和一氧化碳释放率平均值分别降低了72.7%和65.5%;火势增长指数、发烟指数和毒性气体生成速率指数较EP1降幅分别达到38.2%、13.1%和34.0%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP1分别提高了25.4%、12.7%和1.97倍,呈现出良好的阻燃、抑烟、抑毒性能。炭层宏观和微观形貌表明,添加MMT的阻燃材料在燃烧初期能够形成更致密、坚硬的优质炭层。

关键词：膨胀阻燃剂蒙脱土环氧树脂协同作用力学性能

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考虑材料各向异性的熔丝制造PLA点阵结构弹性各向同性设计

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力学学报 2022年第5期54卷 1291-1302页

作者：王书恒戴时吴鑫伟马永彬邓子辰西北工业大学工程力学系西安710129 复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室西安710072

增材制造技术的兴起激发了国内外学者对结构创新设计的热情.然而,增材制造材料的各向异性为结构力学性能的预测与设计带来了一定的困难.为了准确预测熔丝制造聚乳酸(PLA)材料和点阵结构的弹性性能,并实现点阵结构的弹性各向同性设计,首... 详细信息

增材制造技术的兴起激发了国内外学者对结构创新设计的热情.然而,增材制造材料的各向异性为结构力学性能的预测与设计带来了一定的困难.为了准确预测熔丝制造聚乳酸(PLA)材料和点阵结构的弹性性能,并实现点阵结构的弹性各向同性设计,首先,本文采用正交各向异性弹性模型来描述PLA材料的弹性行为,通过实验和计算得到了正交各向异性模型需要的9个独立的弹性常数.然后,设计了一种力学性能可调的二维组合桁架点阵结构,基于代表体元法,在不考虑材料各向异性的情况下推导出了其平面内等效弹性性能的解析表达式及弹性各向同性条件.最后,根据PLA材料的各向异性调整点阵结构内部杆件的弹性模量和厚度,并基于代表体元法重新推导出了点阵结构平面内等效弹性性能的解析表达式及其弹性各向同性条件.研究结果表明,正交各向异性弹性模型适用于描述熔丝制造PLA材料的弹性行为,基于该模型能够准确预测PLA材料在任意方向上的弹性模量.在预测与设计熔丝制造点阵结构的力学性能时需要充分考虑材料的各向异性.在考虑材料的各向异性之后,基于代表体元法调整点阵结构的几何尺寸,能够实现部分点阵结构的弹性各向同性设计.

关键词：熔丝制造正交各向异性点阵结构代表体元法弹性各向同性设计

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新型磷氮膨胀性阻燃剂/OMMT协同阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能

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材料研究学报 2014年第6期28卷 455-461页

作者：卢林刚陈英辉王舒衡杨守生董希琳中国人民武装警察部队学院科研部廊坊065000 中国人民武装警察部队学院研究生队廊坊065000 中国人民武装警察部队学院消防工程系廊坊065000

在新型膨胀性阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC)与聚磷酸铵(APP)复配作用的环氧树脂(EP)膨胀阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)的基础上,添加有机改性蒙脱土(OMMT)制备了新型磷氮膨胀性阻燃剂/OMMT协同阻燃环氧树脂。用极限氧指... 详细信息

在新型膨胀性阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC)与聚磷酸铵(APP)复配作用的环氧树脂(EP)膨胀阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)的基础上,添加有机改性蒙脱土(OMMT)制备了新型磷氮膨胀性阻燃剂/OMMT协同阻燃环氧树脂。用极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)、电子显微镜(SEM)观察等方法研究了OMMT与DOPOMPC的协同效应。结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%OMMT/77%EP)复合材料的各项燃烧参数综合表现最优,其LOI值达到36.8%,热释放速率峰值(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、一氧化碳释放率平均值(av-CO)较纯EP(EP0)分别下降了78.4%、62.2%、57.8%和50.0%,呈现出更加优良的阻燃和抑烟性能。其原因是,添加OMMT的阻燃材料在燃烧初期形成的炭层更致密、坚硬。

关键词：复合材料膨胀阻燃剂环氧树脂有机改性蒙脱土阻燃性能协同效应

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