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华中科技大学:“工程实践创新”特色活动

中国科技教育 2024年第6期 54-55页

作者：王正伦华中科技大学

“工程实践创新”特色活动,依托华中科技大学工程实践创新中心,开展为期1天的动手实践活动。华中科技大学工程实践创新中心是学校工程实践教学公共平台和学校创新教育实践平台,是国家级双创示范基地,正朝着“建设成为世界一流工程创新... 详细信息

“工程实践创新”特色活动,依托华中科技大学工程实践创新中心,开展为期1天的动手实践活动。华中科技大学工程实践创新中心是学校工程实践教学公共平台和学校创新教育实践平台,是国家级双创示范基地,正朝着“建设成为世界一流工程创新训练中心”目标砥砺奋进。中心以智能制造为引领,应用国产智能装备、国产数控系统、国产工业软件,实现工程实践条件平台化、工程训练模块单元化、工程教学方案个性化,用“华中大科研”“华中大制造”服务于“华中大本科实践教学”,引导青年大学生动手“做好一件产品”,探索“做好一批产品”,塑造工程观、质量观、系统观。

关键词：本科实践教学实践平台动手实践智能制造公共平台工程实践教学双创平台化

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水压泵柱塞密封性能实验装置的设计

中国机械工程 2024年第2期35卷 229-235页

作者：罗龙君贺小峰刘珣张洽璇黄贺文华中科技大学工程实践创新中心武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

为解决油水分离式柱塞泵的柱塞与缸套的密封可靠性及选型设计问题,研制了模拟水压柱塞泵实际运行工况的柱塞密封性能实验装置及其加载系统,并对实验装置进行了动平衡设计。在建立实验装置加载系统的仿真模型后,通过仿真对比确定了合理... 详细信息

为解决油水分离式柱塞泵的柱塞与缸套的密封可靠性及选型设计问题,研制了模拟水压柱塞泵实际运行工况的柱塞密封性能实验装置及其加载系统,并对实验装置进行了动平衡设计。在建立实验装置加载系统的仿真模型后,通过仿真对比确定了合理的加载方式。该实验装置的加载实验和稳定性实验表明,实验装置运行稳定可靠,且容积效率在合理范围内。

关键词：柱塞密封水压柱塞泵加载系统实验装置

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基于正逆向设计结合的3D打印实践教学

实验室研究与探索 2024年第2期43卷 217-221页

作者：周琴吴志超罗龙君李兰王瞳华中科技大学工程实践创新中心武汉430074 武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

以装配体零件为载体,以正逆向设计结合为思想,以项目式教学为依托的3D打印实践教学项目,引导学生自主创新,注重产品质量。实践过程中部分零件采用正向设计并打印制作成型,其余零件则采用逆向设计并打印制作成型,组装获得完整装配体。教... 详细信息

以装配体零件为载体,以正逆向设计结合为思想,以项目式教学为依托的3D打印实践教学项目,引导学生自主创新,注重产品质量。实践过程中部分零件采用正向设计并打印制作成型,其余零件则采用逆向设计并打印制作成型,组装获得完整装配体。教学实施效果表明,实践环节中的产品废品率显著下降,同时学生的课堂参与度显著提升。基于正逆向设计结合的教学方法突破传统的3D打印实践教学思路,锻炼了学生项目管理、自主创新、主动思考解决问题等综合能力,贯彻落实了学生质量观意识的培养。

关键词： 3D打印质量观正逆向设计项目式教学自主创新

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激光加工技术在掐丝珐琅画中的应用

实验科学与技术 2024年第3期22卷 130-133页

作者：李兰华中科技大学工程实践创新中心武汉430074

掐丝珐琅画传统以手工制作为主,描图不仅速度慢,若质量低还会影响画作艺术效果,因此有较大的局限性。激光加工技术具有精度高、速度快、自动化程度高的特点,可应用在掐丝珐琅画的制作过程中。该文研究激光加工技术在掐丝珐琅画制作中的... 详细信息

掐丝珐琅画传统以手工制作为主,描图不仅速度慢,若质量低还会影响画作艺术效果,因此有较大的局限性。激光加工技术具有精度高、速度快、自动化程度高的特点,可应用在掐丝珐琅画的制作过程中。该文研究激光加工技术在掐丝珐琅画制作中的应用方法,以南宋吴炳的绢本设色画《出水芙蓉图》为例,具体阐述了激光加工制作掐丝珐琅画板从画稿设计、调试加工到参数设置的流程,为今后掐丝珐琅画工艺品的个性化定制和批量化生产提供了思路和借鉴。

关键词：掐丝珐琅画激光加工个性化设计线稿提取批量化生产

面向散热性能的多孔结构多尺度等几何拓扑优化

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机械工程学报 2024年第1期60卷 54-64页

作者：黄明喆肖蜜刘喜亮沙伟周冕高亮华中科技大学国家智能设计与数控技术创新中心武汉430074 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

多孔结构具有轻质、散热快等特点,在航空航天、信息电子等领域应用广泛,提出了一种面向散热性能的多孔结构多尺度等几何拓扑优化方法。在微观尺度,采用水平集函数描述三周期极小曲面点阵的几何构型,构建了Kriging元模型,预测点阵的宏观... 详细信息

多孔结构具有轻质、散热快等特点,在航空航天、信息电子等领域应用广泛,提出了一种面向散热性能的多孔结构多尺度等几何拓扑优化方法。在微观尺度,采用水平集函数描述三周期极小曲面点阵的几何构型,构建了Kriging元模型,预测点阵的宏观等效热学属性,从而降低计算成本;在宏观尺度,以最小散热柔度为目标,建立了多孔结构的多尺度拓扑优化模型,引入等几何分析提高了结构性能分析的计算精度,结合等几何映射技术开展了非规则几何结构的多尺度拓扑优化设计,避免了非规则设计域中点阵裁剪导致的几何特征缺损等问题;最后,通过数值算例验证了所提出方法的有效性。结果表明,提出方法可实现非规则几何结构的散热性能优化设计,优化得到的轻质梯度多孔结构具有较好的散热性能,在实际工程中具有广阔的应用前景。

关键词：等几何分析多尺度拓扑优化三周期极小曲面 Kriging元模型散热性能

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工程教育背景下的综合性工程训练课程开发

中国现代教育装备 2024年第3期 93-96页

作者：汪琦孙祥仲罗龙君华中科技大学工程实践创新中心湖北武汉430074

工程教育的出发点是与工程实际接轨,满足工程需求。为更好地发挥工程训练课程在工程教育中的重要作用,开发了开放式、研究型、综合性工程训练项目。以工程教育专业认证中的毕业要求为指导,综合性工程训练项目面向解决复杂工程问题,以CDI... 详细信息

工程教育的出发点是与工程实际接轨,满足工程需求。为更好地发挥工程训练课程在工程教育中的重要作用,开发了开放式、研究型、综合性工程训练项目。以工程教育专业认证中的毕业要求为指导,综合性工程训练项目面向解决复杂工程问题,以CDIO工程教育模式设计教学环节,融合多个实训工种,力求与工程实际接轨,培养学生遵循工程逻辑进行实践的能力。

关键词：工程实训综合训练工程教育专业认证 CDIO

柔性压阻应变传感技术在结构健康监测领域的研究进展

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 242-261页

作者：翁顺张之越高珂朱宏平华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并... 详细信息

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并总结了3种典型压阻传感原理的传感机制、传感器结构设计和制备方法以及在结构健康监测中的应用等三方面的研究现状。通过探讨材料选择、导电网络优化设计对传感性能调控的影响,发现采用复合导电填料和微观结构设计能一定程度提高传感性能;现阶段制造高性能且适应工程环境的柔性压阻应变传感器面临长期使用过程的性能下降、工程环境下的稳定性、监测系统集成维护等挑战;对于柔性压阻传感器的选择策略,建议选择碳系导电材料,选择不同主导的导电效应来满足对不同应变监测的需求;同时,展望了柔性压阻应变传感器在建筑结构智慧运维中的发展趋势。

关键词：结构健康监测应变感知柔性压阻传感器纳米复合材料

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地外建造研究进展与科学技术挑战

土木工程学报 2024年第6期57卷 26-42页

作者：丁烈云周诚高玉月韩文彬华中科技大学湖北武汉430074 国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074

随着深空科学与深空探测技术的不断发展,NASA、ESA以及其他一些国家纷纷提出地外空间中长期驻留设想及其地外建造相关计划。该文梳理了国内外地外建造相关战略,系统分析了地外建造的概念内涵及其发展;总结了地外建造结构设计、材料制备... 详细信息

随着深空科学与深空探测技术的不断发展,NASA、ESA以及其他一些国家纷纷提出地外空间中长期驻留设想及其地外建造相关计划。该文梳理了国内外地外建造相关战略,系统分析了地外建造的概念内涵及其发展;总结了地外建造结构设计、材料制备和建造工艺装备三方面研究进展;进而分析指出地外建造关键科学技术挑战。期待更多的学者关注地外建造这一新的研究领域,为我国深空探测贡献土木工程学科智慧。

关键词：地外建造极端环境资源利用结构设计材料成形

考虑局部过热约束的自支撑结构等几何拓扑优化

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机械工程学报 2024年第11期60卷 41-52页

作者：宗子凯肖蜜周冕沙伟高亮华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074 华中科技大学国家智能设计与数控技术创新中心武汉430074

等几何拓扑优化方法实现结构几何、分析和优化模型的统一,在结构优化领域具有重要的应用潜力。拓扑优化设计的结构构型复杂,通常需要采用增材制造加工成型。为确保结构的可制造性,其必须满足特定的工艺条件,因此,在优化设计阶段考虑制... 详细信息

等几何拓扑优化方法实现结构几何、分析和优化模型的统一,在结构优化领域具有重要的应用潜力。拓扑优化设计的结构构型复杂,通常需要采用增材制造加工成型。为确保结构的可制造性,其必须满足特定的工艺条件,因此,在优化设计阶段考虑制造工艺约束显得尤为重要。针对金属增材制造中常见的局部过热现象和悬垂角要求,提出一种约束局部过热的自支撑结构等几何拓扑优化方法。采用基于等几何分析的变密度法,引入可打印密度的概念,将不满足打印要求的单元过滤,实现结构自支撑;采用稳态热过程模拟模型近似评估结构的局部过热程度,并将其引入等几何拓扑优化模型中加以约束。数值算例和仿真结果表明,相比于传统等几何拓扑优化方法和仅考虑自支撑特性的等几何拓扑优化方法,该方法设计的结构在满足自支撑特性的基础上,能有效缓解增材制造中结构的局部过热现象,从而减小结构的热变形,提高尺寸精度。

关键词：等几何拓扑优化悬垂角约束局部过热约束增材制造