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圆柱形钢制构件表面爬壁机器人姿态估计方法

机械工程学报 2022年第5期58卷 1-17页

作者：张文丁雨林陈咏华孙振国清华大学机械工程系北京100084

针对相对封闭、磁干扰等特殊环境下传感器应用受限,导致爬壁机器人的姿态估计误差偏大的问题,提出并实现了一种基于惯性测量单元(IMU)和圆柱形状约束的爬壁机器人姿态估计方法(IMU-CC-ATE)。该方法利用爬壁机器人执行工作任务中运动状... 详细信息

针对相对封闭、磁干扰等特殊环境下传感器应用受限,导致爬壁机器人的姿态估计误差偏大的问题,提出并实现了一种基于惯性测量单元(IMU)和圆柱形状约束的爬壁机器人姿态估计方法(IMU-CC-ATE)。该方法利用爬壁机器人执行工作任务中运动状态和静止状态频繁切换的特点,使用静止状态时IMU的角速度输出值估计相邻运动状态时IMU的角速度漂移值;并结合圆柱形表面约束使机器人姿态估计的横滚角保持不变的特性,设计扩展卡尔曼滤波器(EKF)对机器人的姿态和IMU的角速度漂移进行实时估计。实验结果表明:该方法使爬壁机器人姿态估计的航向角误差从20°以上降低至3.5°,俯仰角误差保持在2°以内,横滚角误差在0.5°以内,有效地提高了机器人姿态估计精度。

关键词：姿态估计惯性测量单元扩展卡尔曼滤波器爬壁机器人圆柱形

圆柱形肋支撑的薄翼在沉浮和挥拍运动中的空气动力响应

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Acta Mechanica Sinica 2023年第9期39卷 52-65页

作者：朱博闻余永亮 Laboratory for Biomechanics of Animal Locomotion University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

本文提出了一种展向支撑肋的简化薄翼模型,用以研究蝙蝠膜翼中前肢和手指对空气动力学的影响.通过对肋增强的三维薄翼做沉浮运动和挥拍运动的数值研究,发现沉浮运动和挥拍运动产生的气动特性相似,展向安置的圆柱形肋只影响模型翼的弦向... 详细信息

本文提出了一种展向支撑肋的简化薄翼模型,用以研究蝙蝠膜翼中前肢和手指对空气动力学的影响.通过对肋增强的三维薄翼做沉浮运动和挥拍运动的数值研究,发现沉浮运动和挥拍运动产生的气动特性相似,展向安置的圆柱形肋只影响模型翼的弦向力,几乎不改变法向力.当前缘肋支撑的薄翼做中等或大幅度运动时,由于肋迎风面的大面积低压区域导致了推力的增加。当肋远离前缘放置时,影响迅速减小。在研究不同的来流条件后,发现当雷诺数大于1000时,展向肋对薄翼推力系数的增强与雷诺数无关。本研究将有助于仿生扑翼飞行器的薄翼的加强肋设计.

关键词：薄翼推力系数加强肋圆柱形空气动力学法向力迎风面雷诺数

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利用茶壶折射成像照片测定水的折射率

物理教学 2024年第1期46卷 78-80,68页

作者：张怀华焦作市第十一中学河南454000

观察发现圆柱形滤网在圆柱形茶壶中因为折射导致滤网的水下部分的视直径比水上部分的实际直径大;分析发现滤网的水下部分的视直径与水上部分的实际直径的比值恰好等于水的折射率;利用相机或手机拍照得到滤网在茶壶中的折射照片,测量折... 详细信息

观察发现圆柱形滤网在圆柱形茶壶中因为折射导致滤网的水下部分的视直径比水上部分的实际直径大;分析发现滤网的水下部分的视直径与水上部分的实际直径的比值恰好等于水的折射率;利用相机或手机拍照得到滤网在茶壶中的折射照片,测量折射照片中滤网的水下部分的视直径与水上部分的实际直径的比值,即可得到水的折射率。

关键词：圆柱形玻璃茶壶滤网折射率视半径

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封面植物介绍——总状绿绒蒿

西北植物学报 2024年第2期44卷 287-287页

作者：罗建西藏农牧学院

总状绿绒蒿(Meconopsis racemosa Maxim.)为罂粟科绿绒蒿属一年生草本,高20~50 cm,全体被黄褐色或淡黄色坚硬而平展的硬刺。茎圆柱形,不分枝。基生叶及下部茎生叶长圆状披针形、倒披针形或稀狭卵形、条形。总状花序有多达14朵花。萼片... 详细信息

总状绿绒蒿(Meconopsis racemosa Maxim.)为罂粟科绿绒蒿属一年生草本,高20~50 cm,全体被黄褐色或淡黄色坚硬而平展的硬刺。茎圆柱形,不分枝。基生叶及下部茎生叶长圆状披针形、倒披针形或稀狭卵形、条形。总状花序有多达14朵花。萼片长圆状卵形,外面被刺毛,早落。

关键词：总状绿绒蒿罂粟科狭卵形倒披针形绿绒蒿属圆柱形基生叶茎生叶

新型加固圆柱形负刚度超材料的力学性能研究与应用

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新型加固圆柱形负刚度超材料的力学性能研究与应用

作者：潘怡东南大学

学位级别：硕士

冲击是工程中常见的恶劣环境,随着航空航天技术的发展,精密仪器的数量也随之增加,所以降低冲击保证设备部件的可靠性和安全性有着重要意义。负刚度超材料具有负刚度、双稳态、可重复等特殊性能,在抗冲击吸能等领域有着广泛的应用前景。... 详细信息

冲击是工程中常见的恶劣环境,随着航空航天技术的发展,精密仪器的数量也随之增加,所以降低冲击保证设备部件的可靠性和安全性有着重要意义。负刚度超材料具有负刚度、双稳态、可重复等特殊性能,在抗冲击吸能等领域有着广泛的应用前景。负刚度超材料一般基于屈曲梁来实现,目前较多的研究集中于二维负刚度蜂窝结构和三维立方体负刚度结构,只有较少学者提出了圆柱形框架的负刚度结构,很多应用场景需要采用圆柱形的负刚度结构,并且当应用安装空间小时需要设计抗冲击和吸能水平更高的结构。本文在前人研究的基础上,为实现航天器非火工分离装置安装空间的充分利用以及圆柱形缓冲空间的应用需求,提出了一种加固圆柱形负刚度超材料,提高了抗冲击吸能水平以及刚度可调范围。本文还建立了理论、试验及仿真体系来评价和表征结构的性质,主要研究内容如下:(1)两种斜梁单元屈曲特性的研究。本文提出的负刚度结构由平面斜梁单元和圆柱面斜梁单元组成,对两种斜梁单元的负刚度、双稳态性能进行了理论解析。通过有限元仿真对获得解析公式进行验证,分析了高厚比、斜梁跨度、曲率等参数对斜梁单元力学性能的影响,发现主要影响参数为高厚比,为后文负刚度结构性能研究打下基础。(2)新型加固圆柱形负刚度结构的力学性能研究。主要从准静态压缩力位移曲线、吸能性能、抗冲击动力学性能三个方面对负刚度结构进行研究和评价。准静态和动态两种工况下的研究结果表明负刚度结构的力学性能不受应变速率的影响,动力学的加速度响应和准静态下的负刚度区力最大值之间存在线性关系。为了验证准静态仿真的可靠性,进行了3D打印和压缩试验。同时,利用吸能水平对负刚度结构进行评价时,为了获得更好的吸能性能,进行了基于Kriging代理模型的优化设计。(3)非火工星箭分离装置缓冲结构的应用与优化。将本文设计的加固圆柱形负刚度结构应用于非火工分离装置的圆柱形缓冲空间中,通过LS-DYNA建立显式动力学有限元模型并进行仿真,直接冲击的加速度峰值为269.3g,安装负刚度结构后下降到72.8g,下降约72.9%。为获得更好的缓冲效果,建立优化数学模型,对优化结构进行动力学仿真获得外壳加速度峰值为57.9g,较优化前降低了20.5%。本文的研究结果表明,新型加固圆柱形负刚度结构具有较好的抗冲击吸能性能,且在非火工分离装置中的应用具有较明显的效果,有望在更多领域得到广泛应用。

关键词：负刚度结构圆柱形斜梁单元力学性能优化设计抗冲击

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毫米波圆柱形介质谐振器天线的研究

毫米波圆柱形介质谐振器天线的研究

作者：赵思雨天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

现代通信系统通过无线电波来传递信息,无线电波依靠天线进行辐射和接收。随着工作频率的提高,传统的微带贴片天线由于损耗大、辐射效率低等缺点已不能适应毫米波段的需求。介质谐振器天线由于尺寸小、重量低、增益高、带宽较宽、易于激... 详细信息

现代通信系统通过无线电波来传递信息,无线电波依靠天线进行辐射和接收。随着工作频率的提高,传统的微带贴片天线由于损耗大、辐射效率低等缺点已不能适应毫米波段的需求。介质谐振器天线由于尺寸小、重量低、增益高、带宽较宽、易于激励等优点,被认为是传统低增益金属天线的替代。无线通信技术已经发展到了第五代(5G),在5G中毫米波频段作为了主要研究对象之一,以满足高速率的应用需求。本文旨在构建能应用于毫米波段的辐射效率较高的天线,通过U形微带线馈电结构、缺陷地结构、中空结构以及开槽等优化方式优化其性能。本文主要工作如下:(1)介绍介质谐振器天线的相关理论。(2)设计一种通过U形微带线进行馈电的圆柱形介质谐振器天线,该天线通过缺陷地结构等优化结构使得天线拥有良好的性能参数,且天线工作在毫米波规划频段。用HFSS软件仿真结果表明,该天线的方向图最大增益为7.4dBi,工作频率为42.5GHz,频段在41.8-43.4GHz,其相对带宽为3.76%。(3)设计一种中空结构的圆柱形介质谐振器天线。通过对圆柱形介质谐振器上部设计四个大小相同的不规则矩形槽,实现天线的圆极化。仿真结果表明,天线实现了圆极化性能,且轴比带宽为15.3%,天线的工作频段为47.5-54.7GHz,增益能够达到8.644dBi。(4)设计一种堆叠式结构的圆柱形介质谐振器天线。该天线由两个尺寸不同的圆柱形介质谐振器堆叠而成,通过微带-缝隙馈电结构进行馈电。与传统的天线相比,该天线采用两层不同参数介质板堆叠结构、嵌入圆柱形介质谐振器使天线拥有好的性能参数,且设计有灵活性。仿真结果表明,天线工作在两个频段,分别为23.39GHz-24.89GHz和28.85GHz-30.84GHz、天线的增益高达7.958dBi、天线的工作模式为TE模式。

关键词：介质谐振器天线毫米波圆极化圆柱形缺陷地矩形槽堆叠双频

腔壁弹性对充水亥姆霍兹共振器声学特性的影响：圆柱形腔等效集中参数模型

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声学学报 2007年第5期32卷 426-434页

作者：周城光刘碧龙李晓东田静中国科学院声学研究所北京100080

研究了充水亥姆霍兹共振器的弹性壁对其声学特性的影响。建立了考虑壁面弹性的圆柱形共振器的等效集中参数理论模型,并在静水管路上进行了实验验证。从共振器的共振频率、激励声压与腔内声压的传递函数以及共振器的传递损失等方面阐述... 详细信息

研究了充水亥姆霍兹共振器的弹性壁对其声学特性的影响。建立了考虑壁面弹性的圆柱形共振器的等效集中参数理论模型,并在静水管路上进行了实验验证。从共振器的共振频率、激励声压与腔内声压的传递函数以及共振器的传递损失等方面阐述了弹性壁的影响,并对刚性壁假设和弹性壁结果进行了比较。理论和实验都证明了腔壁弹性对亥姆霍兹共振器的声学特性有很大的影响。

关键词：集中参数模型声学特性亥姆霍兹共振器弹性壁圆柱形等效充水

竖直圆柱形水箱保温过程热分层现象与机理研究

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中国电机工程学报 2015年第6期35卷 1420-1428页

作者：杨征陈海生王亮盛勇李文左志涛谭春青中国科学院工程热物理研究所北京市海淀区100190

对竖直圆柱形水箱在保温过程中热分层现象及其形成机理进行了研究。重点考察保温层条件下蓄热水箱温度场和流场的变化。主要针对各外壁面为第三类边界条件、内部流动为层流状态的情况。通过实验和数值计算2种方法进行研究。通过计算结... 详细信息

对竖直圆柱形水箱在保温过程中热分层现象及其形成机理进行了研究。重点考察保温层条件下蓄热水箱温度场和流场的变化。主要针对各外壁面为第三类边界条件、内部流动为层流状态的情况。通过实验和数值计算2种方法进行研究。通过计算结果和实验结果的对比,验证了数值计算方法的有效性。研究结果表明:圆柱形水箱的保温过程可以分为非稳态和准稳态2个阶段。在非稳态阶段,水箱内部的流动和温度变化主要是受到侧壁面和上壁面散热的控制,而保温层温度从内向外逐渐升高,之后保温层温度整体上升。在准稳态过程中,水箱内部可分为下部的热分层区和上部的热流体区。保温层温度分布相对稳定,随时间整体下降。保温层外壁面温度达到最高值可以作为划分非稳态阶段和准稳态阶段的标志。

关键词：圆柱形蓄热水箱保温过程热分层现象机理研究

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圆柱形壳体最小质量可靠性优化设计

机械科学与技术 1995年第5期14卷 72-76页

作者：宋保维西北工业大学

给出了圆柱形壳体的主要失效模式判据和失效应力的计算方法，然后按照壳体的设计要求和工作条件，建立了可靠性优化设计的目标函数（壳体质量最小）和约束条件的数学模型，最后给出了分别加Ｔ形、Ｉ型和Ｚ型肋壳体的可靠性优化设计实例... 详细信息

给出了圆柱形壳体的主要失效模式判据和失效应力的计算方法，然后按照壳体的设计要求和工作条件，建立了可靠性优化设计的目标函数（壳体质量最小）和约束条件的数学模型，最后给出了分别加Ｔ形、Ｉ型和Ｚ型肋壳体的可靠性优化设计实例。结果表明：在满足可靠性要求条件下，本文方法具有使圆柱形壳体的质量减小、尺寸合理和性能提高的优点，是一种有效的工程设计方法．

关键词：可靠性最小质量优化设计壳体圆柱形