国家自然科学基金(51205107)
- 作品数：26 被引量：94H指数：7
- 相关作者：王立新周强李荣廷黄风山牛虎利更多>>
- 相关机构：河北科技大学中国农业大学装备再制造技术国防科技重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河北省自然科学基金河北省高等学校科学技术研究青年基金更多>>
- 相关领域：生物学一般工业技术农业科学机械工程更多>>
- 基于虚拟仪器LabVIEW的发动机台架试验数据采集系统设计被引量：21
- 2014年
- 发动机台架试验系统是测试发动机动力性、经济性、可靠性的必要手段,其自动化水平与测试精度能够直接影响试验数据采集及分析处理的准确性。基于虚拟仪器LabVIEW设计了发动机台架试验数据采集系统,硬件部分主要包括实现发动机转速、温度、振动等信息获取的传感器,以及匹配传感器的信号调理模块和数据采集卡;软件部分是基于虚拟仪器LabVIEW编写的数据处理与界面显示程序。调试运行结果表明构建的发动机台架试验数据采集系统能够实现发动机转速特性、负荷特性、振动等信息的准确采集并能在界面窗口直观显示,能够满足发动机性能测试过程中运转特性参数信息准确获取的需求。
- 王立新李荣廷
- 关键词：发动机台架试验数据采集系统LABVIEW
- 猪笼草滑移区微纳复合结构液滴浸润程度的数值模拟被引量：3
- 2022年
- 猪笼草滑移区因具有微纳复合结构而呈现超疏水润湿特性,为超疏水表面研制提供了潜在的仿生原型,但其超疏水润湿机理仍未得到充分揭示,这源于现有技术手段不能准确获取液滴对滑移区微纳复合结构的浸润程度。构建滑移区微纳复合结构(月骨体、蜡质晶体)的三维模型,划分网格并对液滴网格单元的顶点进行受力分析;然后基于最小能量原理并采用Surface Evolver软件进行液滴对滑移区微纳复合结构浸润过程的数值模拟,获取不同浸润程度下的液滴形貌特征;基于Young-Lapalace拟合法得到液滴在滑移区表面的理论接触角,当液滴对微纳复合结构的浸润率为0.7~0.8时其值为155.0°~155.4°。为检验所构建模型的有效性,利用光学接触角测量仪测试了超纯水液滴在滑移区表面的接触角(155.1°±1.3°,n=20),这与数值模拟获取的理论接触角高度吻合,据此确定液滴对滑移区微纳复合结构的浸润率介于0.7~0.8。研究结果为液滴对超疏水微纳复合结构浸润程度的定量表征提供了可借鉴的方法,为猪笼草滑移区超疏水润湿机理的充分揭示提供理论支持,并能够促其成为仿生原型用于机械工程领域的超疏水表面研制。
- 王立新张硕研闫世兴董世运
- 关键词：超疏水表面接触角数值模拟
- 超疏水表面仿生原型制备技术研究分析被引量：4
- 2020年
- 超疏水表面(superhydrophobic surface)是指水滴静态接触角>150°且滚动角<10°的材料表面,广泛应用于自清洁、防腐蚀、疏水抑冰与船舰减阻等诸多工程领域。基于仿生工程学原理,人们对典型超疏水仿生原型进行广泛研究,以期获取超疏水表面研制的理论基础。从呈现超疏水润湿现象的典型动植物体表入手,综述其表面微形貌结构特征对超疏水润湿特性的影响机制,介绍材料表面超疏水润湿行为量化表征的数学模型;重点关注仿生超疏水表面制备技术的最新研究进展,包括传统制备方法与3D打印制备技术,以及超疏水表面制备样件的功效表征;分析指出仿生超疏水表面的低成本、大面积、功效持久性是该领域未来发展的重要方向。研究成果可加深学者对超疏水润湿特性的认知,推动超疏水表面仿生研制新思路、新方法、新技术的发展。
- 王立新张硕研纪运广张琳琳
- 关键词：材料表面与界面润湿特性超疏水表面
- 仿生原型毫-微牛级二维力测试系统研制被引量：3
- 2020年
- 为满足机械仿生学研究对测试仿生原型产生的毫-微牛级力的需要,构建了二维力测试系统。系统硬件部分主要包括自行研制的平行双簧片悬臂梁及其匹配的电涡流位移传感器、实现测试功能及测试样本简便更换的附属机构、测力传感器输出信号调理模块与能够完成A/D转换的数据采集卡,基于虚拟仪器技术LabVIEW编写了数据处理与界面显示程序。为检验系统的功能,进行了系统的运行调试并测试了仿生原型产生的摩擦力、法向力、刺穿阻力。结果表明,系统能够准确采集仿生原型的毫-微牛级力,并能在界面窗口实时、直观地显示,实现了毫-微牛级力的数据信息保存,测试精度可达50μN,量程可达800 mN。因此,所设计系统能够精确测试仿生原型产生的毫-微牛级二维力,为机械仿生学研究提供了所需的测力技术与方法。
- 李云鹏王立新闫世兴董世运
- 关键词：传感器技术LABVIEW
- 农业机械领域的工程仿生研究概况与应用前景被引量：8
- 2014年
- 工程仿生研究在农业机械领域有着较为广泛的应用,基于昆虫脱附减阻规律与食虫植物捕食现象的研究逐步形成应用于农业生产领域的工程仿生技术。本文从仿生农业机械脱附减阻及致灾农业昆虫滑移捕集滑板仿生制备的研究现状入手,主要分析了典型动植物非光滑表面形态结构对生理功能特性的表现规律与机理,阐述了工程仿生学在农业耕种机械及虫害机械化捕集防治领域的应用研究概况,并分析了工程仿生领域潜在的研究方向与发展前景。
- 王立新高雅妍
- 关键词：农业机械
- 灾害蝗虫附着系统爪尖的剪切强度测算被引量：1
- 2014年
- 蝗虫爪尖能够形成用于稳固附着的机械锁合,抑制蝗虫在捕集滑板表面的滑移行为。为获取用于蝗虫捕集滑板研制的爪尖强度信息,利用自行设计的昆虫微力测试系统测试了蝗虫前足、中足、后足爪尖的剪切力;采用扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）分析了蝗虫爪尖及其断裂面的微形貌结构与几何特征,计算了爪尖断裂面的截面积,并据此测算了蝗虫爪尖的剪切强度。结果表明爪尖的剪切力介于197.4~243.6 mN,其中前足爪尖的剪切力最大,后足居中,中足最小;爪尖断裂面表现出层状的复合结构且具有显著不同的截面积（10 847.6~13 908.5μm2）;测算结果表明蝗虫爪尖的剪切强度介于14.2~22.5 MPa。该研究可为研制具有良好滑移功能蝗虫捕集滑板提供参考,并可促进灾害蝗虫光电诱导滑移捕集技术的发展。
- 王立新崔彦平周强
- 关键词：害虫防治剪切强度蝗虫
- 离心式昆虫微力测试系统设计被引量：5
- 2014年
- 基于猪笼草叶笼滑移区表面特殊结构与良好滑移功能仿生研制致灾农业昆虫捕集滑板过程中,需要测试昆虫在仿生原型及制备滑板表面的附着力、摩擦力等毫牛尺度微力。为满足毫牛尺度微力的测试需求,依据离心力原理设计研制了一种离心式昆虫微力测试系统。该系统主要包括测试平台及附属机构、调速电机及转速控制器、视频监控系统和能够实现各部件固定安装的机座等4部分。调试运行结果表明设计研制的离心式昆虫微力测试系统能够准确采集蚂蚁、甲虫、飞蛾等体型较小昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,精度可达0.1mN,能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对昆虫微力准确测试的需求。
- 王立新翟利刚
- 关键词：测试系统调速电机
- 微小型飞行昆虫降落/起飞过程微牛级接触力测试系统设计
- 2023年
- 现阶段微小型仿生飞行器降落/起飞过程的机动灵活性与仿生原型存在差异,降低了其作业过程的安全性与应用范围的普遍性,无干扰状态下仿生原型降落/起飞过程接触力的精确表征是解决该问题的必要前提。为此设计了微小型飞行昆虫降落/起飞过程微牛级接触力测试系统,以碳纤维弹簧T300为接触力的感知器件并对其标定获取接触力-挠度-接触点位置的数学方程(拟合优度R2=0.979),选用高帧数摄像机记录微小型飞行昆虫在碳纤维弹簧降落/起飞过程的图像信息。选用苍蝇(Musca domestica)进行了接触力测试系统的运行调试,采用基于Matlab编写的图像分析处理程序提取碳纤维弹簧挠度、接触点位置等信息,计算求解接触力并进行修正以消除碳纤维弹簧重力的影响,结果显示苍蝇降落/起飞过程的接触力介于0.121~0.772 mN,为其体重(17.38 mg)的0.71~4.53倍。对于所设计的接触力测试系统,分辨力可达0.001 mN,并从模拟/实际标定、挠度精准获取、接触力修正、降落/起飞过程无干扰等4方面来提升准确度。研究结果为微小型飞行器仿生原型运动行为的定量、准确表征提供了可借鉴的技术与方法。
- 闫征王立新董世运闫世兴
- 关键词：挠度图像处理
- 基于LabVIEW的汽车刹车盘摩擦磨损特性信息采集系统设计被引量：1
- 2014年
- 良好的制动性是汽车安全行驶的必要条件,而刹车盘的摩擦磨损性能在整个汽车制动系统中起着举足轻重的作用。为便于获取用于刹车盘摩擦磨损特性表征的压力、摩擦力、转速、温度等参数信息,本文基于虚拟仪器技术LabVIEW设计了刹车盘摩擦磨损特性信息采集系统。该系统的硬件部分主要包括用于获取刹车盘特性参数的传感器,以及传感器输出信号调理模块和用于A/D转换的数据采集卡;在虚拟仪器技术LabVIEW环境下编写了信息采集及处理界面和历史信息查询界面的程序。调试运行结果表明,该信息采集系统可以实现对刹车盘摩擦磨损特性参数的准确采集与实时显示以及对所采集数据的简便查询,能够满足刹车盘摩擦磨损特性信息采集的要求。
- 王立新翟利刚高雅妍
- 关键词：信息采集系统刹车盘摩擦磨损特性
- 基于NSGA-Ⅱ的埋地聚乙烯缠绕结构壁管的优化设计方法被引量：1
- 2020年
- 设计了一种复杂截面缠绕结构壁管的优化设计方法,以实现管径环刚度、截面结构尺寸和管道质量的最优化配置。以工程设计中的性能要求、最佳经济效益为优化目标,以可制造性要求、结构尺寸合理性要求等为约束条件,实现基于精英策略非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的埋地缠绕结构壁管截面优化设计,即在管道公称直径、材料模量、环刚度取值范围等条件已定的情况下,获得缠绕结构壁管的最优截面类型和截面尺寸。结果表明,该方法满足复杂截面的缠绕结构壁管在工程设计中的选型和优化设计,同时为其他管道优化设计提供一定的参考作用。
- 刘晓阳王金业张君彩邓飞孙建坤
- 关键词：优化设计塑料管道
