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基于渐近均匀化的梯度板等效刚度数值计算

南京航空航天大学学报 2024年第2期56卷 341-349页

作者：张德纲顾铖璋韦啸齐鹏飞徐亮南京航空航天大学航空学院南京210016 上海宇航系统工程研究所结构系统研究室上海201109

基于梯度板结构的渐近均匀化方法,简化梯度板微单胞的单胞方程及等效刚度列式,并推导其有限元求解列式,实现梯度加筋板微结构等效刚度的高效数值求解。相比仅能处理矩形单胞的经典数值均匀化方法,该方法可以处理一般平行四边形微结构,... 详细信息

基于梯度板结构的渐近均匀化方法,简化梯度板微单胞的单胞方程及等效刚度列式,并推导其有限元求解列式,实现梯度加筋板微结构等效刚度的高效数值求解。相比仅能处理矩形单胞的经典数值均匀化方法,该方法可以处理一般平行四边形微结构,具有更好的普适性。数值算例通过比对梯度加筋板及其对应的等效均质板挠度,最大挠度数值相对误差均在5%以内,验证了所提数值方法的正确性及可行性。

关键词：渐近均匀化梯度加筋板映射函数等效刚度数值求解

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基于渐近均匀化的梯度加筋板结构优化设计

南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 154-162页

作者：向天宇顾铖璋张东斌徐亮南京航空航天大学航空学院南京211106 上海宇航系统工程研究所结构系统研究室上海201109

梯度加筋板结构以其优异性能广泛应用于航空航天、汽车和交通等领域。针对梯度板的渐变结构导致均匀化及两尺度优化设计计算量过大及效率过低的问题,本文采用机器学习方法搭建以微结构变形参数为输入、等效刚度系数为输出的人工神经网络... 详细信息

梯度加筋板结构以其优异性能广泛应用于航空航天、汽车和交通等领域。针对梯度板的渐变结构导致均匀化及两尺度优化设计计算量过大及效率过低的问题,本文采用机器学习方法搭建以微结构变形参数为输入、等效刚度系数为输出的人工神经网络,实现等效刚度的高效预测。在优化过程中,本文引入表征单胞变形的单元设计变量,实现梯度板局部变形的显式控制,并引入映射函数节点设计变量,保证优化过程中单胞的局部变形与映射函数一致,方便两尺度优化结果解耦。数值算例验证了本文方法的有效性和正确性。

关键词：渐近均匀化梯度加筋板等效刚度神经网络结构优化

多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性研究

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中国造船 2024年第4期65卷 230-241页

作者：巩绍东王心玉刘勇中国海洋大学工程学院

在特定频率的波浪作用下，毗连的多个浮式海工结构物间隙内的水体会发生窄缝共振现象。论文基于开源软件OpenFOAM，对波浪作用下多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性进行了直接数值模拟（DNS）研究，并开展了相应的模型试验。对比... 详细信息

在特定频率的波浪作用下，毗连的多个浮式海工结构物间隙内的水体会发生窄缝共振现象。论文基于开源软件OpenFOAM，对波浪作用下多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性进行了直接数值模拟（DNS）研究，并开展了相应的模型试验。对比共振发生时DNS得到的结果与水下粒子图像测速（PIV）测量得到的波面和速度矢量场结果，验证了数值模型的合理性。研究了波浪参数（波高和波数）和结构参数（浮箱底角型式和间隙宽度）对双浮箱间隙内自由液面响应幅度和共振频率的影响，并分析了间隙内水体能量的演化过程和浮箱的受力特性。研究表明，圆底角浮箱的量纲一共振波高Hg-max/H是矩形浮箱两倍，共振频率会随间隙宽度的变化而发生显著改变。最后，对比了波浪共振发生时不同底角型式浮箱周围复杂涡结构的特征差异，提出了一种抑制双浮体海工结构间隙内波浪共振的建议方案，可为多体浮式海工结构物的设计提供了参考。

关键词：多体浮式海工结构物波浪共振直接数值模拟 PIV

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基于胶膜转印的气动微阀及微流控芯片

微纳电子技术 2024年第10期61卷 100-107页

作者：徐校杰田浩为邱晔吴梦希刘军山大连理工大学机械工程学院高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学机械工程学院辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

微阀是微流控芯片的重要部件,然而现有的微阀存在加工复杂、不利于批量生产等缺点,限制了微流控芯片的应用范围。研发了基于胶膜转印的胶粘键合方法,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流道和聚二甲硅氧烷(PDMS)柔性薄膜制备了带有气动微阀... 详细信息

微阀是微流控芯片的重要部件,然而现有的微阀存在加工复杂、不利于批量生产等缺点,限制了微流控芯片的应用范围。研发了基于胶膜转印的胶粘键合方法,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流道和聚二甲硅氧烷(PDMS)柔性薄膜制备了带有气动微阀的微流控芯片。通过调节转印参数,在PDMS薄膜上可控地制备了厚度约为1μm胶膜,随后利用微米级的胶膜实现了PDMS薄膜与PMMA微流道层的胶粘键合,既避免了微流道的堵塞,又保证了微流道结构的精确性。设计并制备了由上层气体流道、中间柔性薄膜和下层液体流道构成的气动微阀,由上层气体流道内输入气压驱动PDMS薄膜向下层的液体流道变形以实现流体控制功能。构建了静力学模型分析微阀的关闭特性,根据薄膜变形的仿真结果优化微阀结构,确保微阀的有效截止。经测试,微阀具有优异的开关特性,关闭的响应时间为550ms,开启的响应时间为200ms。表征了不同气体和液体压强下的体积流量变化规律,验证了气动微阀可以实现对流体体积流量的精准调控。通过研发胶膜转印工艺实现了PMMA和PDMS的高效无损键合,开发了适合大规模制造的气动微阀,为微流控芯片进一步的实际应用开辟了新的途径。

关键词：气动微阀微流控芯片聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 胶粘键合转印

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一次性穴位刺灸贴的创新研发思路

时珍国医国药 2024年第5期35卷 1247-1248页

作者：金圣博李明珠董宝强张明雪辽宁中医药大学附属医院辽宁中医药大学辽宁省肿瘤医院

文章主要论述了一次性穴位刺灸贴的研发及科研构想。作为创新研发的针灸医疗器械基于温针灸防治机理，通过医工交叉合作将结构应用力学、新型材料化学等前沿学科与针灸技术有机融合，扬长补短，创新提出针刺、艾灸有机一体化构想，独特... 详细信息

文章主要论述了一次性穴位刺灸贴的研发及科研构想。作为创新研发的针灸医疗器械基于温针灸防治机理，通过医工交叉合作将结构应用力学、新型材料化学等前沿学科与针灸技术有机融合，扬长补短，创新提出针刺、艾灸有机一体化构想，独特的艾柱中空构造及热烟传导模式、极简的贴针进针方式使其操作安全、方便，更利于临床开展及自我保健防治。该研发目前已进入临床试验阶段。

关键词：一次性穴位刺灸贴针灸创新研发医工交叉

用于海洋三维温度场监测的MEMS温压一体式传感器

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微纳电子技术 2024年第10期61卷 91-99页

作者：曹书野张弛和欣黄健周继明吴梦希刘军山大连理工大学机械工程学院高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学机械工程学院辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

海水温度和深度信息的采集在水文、气象、渔业、生态保护等领域具有重要意义。基于微机电系统(MEMS)技术研制了一种用于海水温度及深度检测的温压一体式传感器。该传感器采用双面设计,利用薄膜式铂电阻传感单元和压阻式压力传感单元分... 详细信息

海水温度和深度信息的采集在水文、气象、渔业、生态保护等领域具有重要意义。基于微机电系统(MEMS)技术研制了一种用于海水温度及深度检测的温压一体式传感器。该传感器采用双面设计,利用薄膜式铂电阻传感单元和压阻式压力传感单元分别检测温度和深度信息。两种传感单元均可通过MEMS工艺进行制作,且制作工艺互相兼容,因此,该传感器具有尺寸小、易于大批量制造、可与CMOS集成等优点。经对该传感器性能进行测试,温度传感单元在0~40℃范围内的电阻温度系数为0.27%/℃,测量精度为±0.04℃,同一批次样品电阻温度系数标准偏差为±0.0049%/℃;压力传感单元的量程为0~10 MPa,在该量程范围内其有良好的线性度(R^(2)=0.9993)、灵敏度(14.14 mV/MPa)和批量一致性(灵敏度的标准偏差为±0.896 mV/MPa)。此外,利用温度传感单元信号对压力传感单元在不同温度下的输出电压进行温度-压力解耦,解耦后压力传感单元在5~35℃温度范围内的最大相对误差由8.42%降低至1.07%。开发的MEMS温压一体式传感器满足了海水温度和深度检测的性能需求,有望解决海洋三维温度场监测的难题,在海洋环境保护和水文信息采集等领域有着广泛的应用前景。

关键词：温度传感器压力传感器微机电系统(MEMS)传感器海洋环境检测多传感信号解耦

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环境行为学视域下商业空间体验性设计探析

建筑与文化 2024年第1期 16-18页

作者：张滨王硕嘉大连理工大学建筑与艺术学院

文章基于体验经济时代下对传统目的式消费空间设计的新思考,以环境行为学理论为基础,从消费体验者的行为模式和心理需求出发,结合商业空间内情景化主题的构建、互动性的设计手法对体验性空间案例进行分析,探索消费者的行为感知与商业空... 详细信息

文章基于体验经济时代下对传统目的式消费空间设计的新思考,以环境行为学理论为基础,从消费体验者的行为模式和心理需求出发,结合商业空间内情景化主题的构建、互动性的设计手法对体验性空间案例进行分析,探索消费者的行为感知与商业空间体验性设计的相互关系。通过对案例的归纳总结,从场景塑造、动线组织、功能布局三个维度,论述适合当下多元消费需求的城市商业空间体验性设计策略,打造符合主体需求和行为习惯的体验性商业空间。

关键词：环境行为学空间体验性商业空间体验性设计

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符号学理论视域下的空间导向性设计探究

建筑与文化 2024年第3期 272-274页

作者：张滨梁弘毅大连理工大学建筑与艺术学院大连理工大学当代艺术研究所

文章从视觉导向性功能最大化的角度出发,提出并分析导向性设计在当前空间中的现存问题。基于符号学理论,分别从视觉元素符号、传统文化符号和跨媒介符号三个方面,对现有导向性空间案例进行特征分析。通过对设计案例的归纳总结,得出符号... 详细信息

文章从视觉导向性功能最大化的角度出发,提出并分析导向性设计在当前空间中的现存问题。基于符号学理论,分别从视觉元素符号、传统文化符号和跨媒介符号三个方面,对现有导向性空间案例进行特征分析。通过对设计案例的归纳总结,得出符号学理论视角下的空间导向性设计策略,探寻更具识别性、文化性以及审美性的空间导向性设计。

关键词：符号学空间导向视觉符号文化符号

基于站城一体化理念的地铁站环境改造设计策略——以大连地铁蔡大岭站为例

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建筑与文化 2024年第5期 165-167页

作者：张滨宋奂宸大连理工大学建筑与艺术学院

随着城市化进程的推动和站城一体化理念的提出,城市综合体作为一个必然的产物应运而生。一种集交通、购物、休闲及商用等多种城市功能于一体的新型建筑体系开始出现。文章以大连地铁蔡大岭站为研究对象,融入大连城市本身地域文化,对大... 详细信息

随着城市化进程的推动和站城一体化理念的提出,城市综合体作为一个必然的产物应运而生。一种集交通、购物、休闲及商用等多种城市功能于一体的新型建筑体系开始出现。文章以大连地铁蔡大岭站为研究对象,融入大连城市本身地域文化,对大连蔡大岭地铁站建筑的改造进行站城一体化研究。

关键词：站城一体地铁站建筑风格地域文化改造研究