国家自然科学基金(90605003)
- 作品数：8 被引量：45H指数：4
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- 铂型离子聚合物金属复合材料的制备及驱动位移测试被引量：8
- 2011年
- 探索了离子聚合物金属复合材料(IPMC)的制备工艺,利用化学沉积的方法成功制备了铂型IPMC(Pt-IPMC)试样。采用SEM对试样表面电极形貌进行研究,对Pt-IPMC试样在4种波形激励信号(幅值2～4 V,频率0.06～0.14 Hz)下的致动位移进行了测试。结果表明:金属Pt在离子交换膜内部及外表面具有良好的沉积效果,内、外电极厚度均有不同程度的减小;随着激励信号幅值的增加,IPMC试样的变形能力增强,响应速度加快;在4种波形信号的激励下,试样均在频率为0.1 Hz时达到最大位移,且在方波信号驱动下具有最好的响应速度和变形量。
- 卞侃熊克刘刚陈骐王帮峰
- 关键词：离子聚合物金属复合材料铂电极
- 碳纤维复合材料T型接头的脱粘损伤监测实验被引量：10
- 2012年
- 将压电传感与主动Lamb波监测技术相结合,研究在静拉伸加载状态下碳纤维复合材料T型接头(T700/BA9916)界面脱粘及扩展过程中的信号特征,并采用改进后的BP神经网络系统对接头损伤状态进行识别。实验结果表明:T型接头脱粘首先发生在三角填充区,后向突缘扩展;接头失效前,信号能量和最小二乘峰值因子随时间呈线性递减,能够表征脱粘程度,利用自适应微粒群算法改进后的网络训练值与实验观测值之间的误差为3.8%～4.7%。
- 朱程燕熊克卞侃盛仪芦吉云
- 关键词：碳纤维复合材料T型接头界面脱粘特征提取LAMB波
- 银型离子聚合物金属复合材料传感性能被引量：3
- 2012年
- 利用化学沉积的方法,在反应温度为23℃和10℃的条件下,制备银型离子聚合物金属复合材料(Ag-IPMC)。SEM和EDAX观测结果表明:反应温度10℃下制备的试样与23℃的试样相比,具有更好的电极沉积效果,其内、外电极厚度分别增加25%和34%,且外电极的开裂和剥落现象得到抑制。对10℃条件下制备的三种不同厚度的试样(0.2mm、0.4mm、0.8mm)的传感特性研究表明:随着厚度的增加,试样输出电压和灵敏度增强趋势明显;三种试样均对低频激励敏感,在0.3～0.8Hz时试样具有最高的灵敏度,其中0.8mm试样在0.65Hz时的传感电压为17.82mV,灵敏度可达1030.06mV/mm。
- 卞侃熊克朱程燕顾莉莉陈骐
- 关键词：离子聚合物金属复合材料银电极反应温度传感
- 一种离子聚合物金属复合材料拉伸试验研究被引量：3
- 2009年
- 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电致激活功能材料。为了研究IPMC的驱动特性,需要掌握其基本力学性能。通过化学镀方法,在一种与Nafion 117相似的离子交换膜表面镀金属铂(Pt),制备了IPMC拉伸试样;测定了不同含水量情况下,IPMC试样尺寸的变化;通过拉伸试验和扫描电镜(SEM)形貌观察,研究IPMC含水量与拉伸性能之间、含水量与弹性模量之间的变化关系。研究表明:在聚合物基底溶胀状态下,试样各向尺寸变化相同,IPMC的弹性模量随其含水量的增加而降低,呈幂指数趋势下降;针对表面金属(Pt)镀层厚度为5～20μm的IPMC试样,表层金属产生龟裂,且Pt元素在厚度方向上分布不均匀,若仍采用层合板理论对其弹性模量进行预测,将导致较大的误差。本文结果可为IPMC的力学建模、失效形式等研究提供有益的参考。
- 安逸熊克顾娜
- 关键词：离子聚合物金属复合材料弹性模量含水量溶胀
- 多壁碳纳米管改性铂型IPMC的试验研究被引量：2
- 2012年
- 将一种全氟磺酸树脂(Nafion)与多壁碳纳米管(MWCNTs)分别按质量比100∶1、100∶3、100∶5进行配比,采用溶剂浇铸法配合超声波分散法制备MWCNTs/Nafion型离子交换膜(IEM),在此基础上利用化学沉积法制备铂型离子聚合物金属复合材料(Pt-IPMC),考察三种MWCNTs负载量对IEM及Pt-IPMC性能的影响。采用SEM配合EDAX研究Pt的沉积效果,对IEM及Pt-IPMC试样进行拉伸测试,采用数字信号发生器为激励源测试Pt-IPMC的动态位移。结果表明:添加MWCNTs使Pt-IPMC的内、外电极厚度分别增加200%～250%和180%～200%,使IEM及Pt-IPMC的弹性模量分别提高57.92%～140.85%和9.06%～52.85%;MWCNTs有效修饰了Pt-IPMC的内电极,并明显提升其动态位移量、动态响应及变形速度。
- 卞侃熊克刘刚陈骐王帮峰
- 关键词：离子聚合物金属复合材料多壁碳纳米管铂电极
- 含有SMA弹簧驱动器的可变倾斜角翼梢小翼研究被引量：11
- 2012年
- 针对传统翼梢小翼在非设计状态减阻效果不佳的缺点,提出一种含有形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变体翼梢小翼结构,它能根据飞行状态主动调整小翼的倾斜角,实时优化飞机的阻力特性。采用力-热-应变耦合法设计了所需的SMA弹簧驱动器,并通过有限元仿真与风洞试验验证了变体翼梢小翼的变形能力,最后初步研究了变体翼梢小翼的闭环控制方法。研究结果表明,在飞机的起飞阶段(自由来流流速为26 m/s,迎角为3°),变体翼梢小翼的倾斜角能在1min内自主完成预定变化过程,倾斜角的最大变化量为23°,控制精度的最大误差为12%,各项指标均符合设计要求。
- 李伟熊克陈宏张绪苏永刚任智毅
- 关键词：自适应系统机翼形状记忆效应
- 用于变体翼梢小翼的伸缩栅格研究被引量：3
- 2011年
- 翼梢小翼能抑制翼尖涡流形成、降低机翼的诱导阻力,翼梢小翼的高度是对减阻效果影响较大的参数之一。传统翼梢小翼仅针对巡航状态设计,而在起降、爬升等非设计状态减阻效果不佳。变体翼梢小翼能根据飞行状态主动改变几何外形和尺寸,实时优化减阻效果。为了实现变形,设计了一种用于变体翼梢小翼的伸缩栅格,通过步进电机驱动,可使翼梢小翼的高度主动变化。采用机械系统动力学自动分析软件(ADAMS)研究了伸缩栅格的动力学特性。仿真结果表明:伸缩栅格在970.9N.mm的电机转矩作用下,高度变化率可达13.9%,伸缩周期小于4.4s;模型试验验证了该结果。以飞机起飞阶段的流场特性(马赫数Ma=0.1,迎角α=6°)为例,采用计算流体力学(CFD)与风洞试验相结合的方法,分析了变体翼梢小翼高度的变化对机翼翼尖尾涡流动结构和升阻特性的影响,结果表明:增大翼梢小翼的高度可显著降低翼尖尾涡强度,最大降幅约为47.7%;并可将机翼的升力系数提高3.5%,阻力系数降低4.8%。因此,采用伸缩栅格的变体翼梢小翼具有改善飞机起飞性能的潜力。
- 李伟熊克陈宏王帮峰顾蕴松
- 关键词：计算流体力学风洞试验减阻
- 采用梯度功能方法的IPMC弹性模量改进模型被引量：8
- 2009年
- 采用梯度功能材料力学方法,通过改进层合板理论模型来预测材料的力学性能。将饱和掺杂金属原子的外层作为表面镀层,将无掺杂的基体作为中间层,两层之间掺杂的金属原子含量逐渐变化,作为梯度层;使用EDS方法得到了Pt型金属/离子聚合物复合材料(IPMC)沿厚度方向的Pt原子含量分布,证明了模型分层的合理性;采用ASTM标准测定了IPMC材料的拉伸和弯曲弹性性能。本模型采用Mori-Tanaka方法预测表面镀层和梯度层的弹性性能,采用梯度力学方法,最终得到IPMC材料整体的弹性性能。用本文中模型预测常态下和含水饱和态下的IPMC拉伸性能与实验值相比,误差分别为0.69%和-2.05%;预测常态下IPMC的表观弯曲弹性模量与实验值相比,误差为-0.99%。
- 安逸熊克顾娜
- 关键词：本构关系梯度功能
