陈骐
,
熊克
,
卞侃
,
金宁
,
王帮峰
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2009.02.003
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的柔性驱动器.传统的IPMC都是采用昂贵的铂做表面电极.为了,降低铂微粒的高度密集引入的大表面电阻,采用渗透还原法,提出基于无电镀银制备表面电极的方法.通过对所制备的银基IPMC的微观形貌、致动效果以及表面电阻等的测试实验表明,金属银在离子交换膜Nafion 117内部呈梯度分布,在1.5 V驱动电压下可以产生90°的弯曲变形.银基IPMC表面电阻较小,在一定时间内稳定.
关键词:
柔性驱动器
,
离子聚合物金属复合材料
,
智能材料
,
SEM分析
周春华
,
王帮峰
,
刘曌
,
陈珩
,
牟常伟
兵器材料科学与工程
doi:33-1331/TJ.20111226.2235.003
为满足变体机翼蒙皮连续光滑以及大变形要求,提出一种可主动变形的波纹型蒙皮构型,并进行驱动试验.试验中使用恒流源控制激励电流强度,在驱动试验数据的基础上建立一个以电流强度为输入参量,驱动位移为输出参量的RBF神经网络模型.该模型逼近曲线较为准确和贴近实际驱动特性,最大预测相对误差小于6％.
关键词:
主动变形
,
波纹蒙皮结构
,
形状记忆合金增强复合材料
,
人工神经网络
胡玮
,
王帮峰
,
芦吉云
,
刘俊兵
兵器材料科学与工程
介绍了应用于空间航天器展开机构的几种驱动方式,并对各种驱动方式进行分析比较,得出一种基于形状记忆合金扭簧来驱动展开空间机构.采用形状记忆合金丝制备SMA扭簧,对SMA扭簧进行了性能测试,得出SMA扭簧的扭矩-角度关系,确定SMA扭簧的圈数.利用合页铰链将SMA扭簧与太阳能帆板连接,在10.5V电压的激励下测试SMA扭簧驱动太阳能帆板,得出太阳能帆板展开角度与时间的关系.实验结果表明:SMA扭簧驱动太阳能帆板展开180°的时间约为15.4 s,在4.0 s时,太阳能帆板展开角度明显增大;在帆板展开180°后,SMA扭簧的扭矩为8.54 N· mm.这种驱动器的驱动效果较好,且响应时间较快.
关键词:
形状记忆合金
,
SMA扭簧
,
驱动
,
太阳能帆板
宁素娟
,
王帮峰
,
卢吉云
,
陆孟雄
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2011.01.002
探索波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮的可行性,推导复合材料的密度、各相所占的分数、复合材料中的孔隙含量以及材料拉伸弹性模量的计算公式,研究结构纵向变形能力和横向承载能力.分析实验数据,并根据复合材料理论分析模型,得出试件理论拉伸曲线和三点弯曲载荷下的理论挠曲线,分别与实验数据进行比较.结果表明:复合材料中的孔隙含量小于1%,证明试件的有效性;弹性模量实验值与理论值误差约为5%;该结构有较好的纵向变形能力和横向承载能力,在弹性变形段内,理论曲线与测试曲线基本吻合,误差小于10%,证明波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮可行.
关键词:
变体机翼
,
碳纤维增强复合材料
,
波纹式柔性蒙皮
陈珩
,
王帮峰
,
芦吉云
,
郝银凤
兵器材料科学与工程
对爆炸成型弹丸(EFP)成型和侵彻的数值模拟采用两种解决方法,一是将成型和侵彻分两步计算,二是采用ALE法模拟整个成型及侵彻过程.采用纯Lagrange法对此进行数值模拟,将炸药、药性罩和靶板建成一个完整的计算模型,借助LS-DYNA中重启动技术,计算成型时删除靶板部分和侵彻时删除炸药部分.模拟结果得到的EFP外形和侵彻效果与实验结果基本吻合,验证了该计算方法的可行性.重启动技术可以对多个物理过程进行纯Lagrange法计算,可直观重现物质变形引起的网格变形.
关键词:
Lagrange算法
,
爆炸成型弹丸
,
药型罩
,
侵彻
牟常伟
,
王帮峰
,
葛瑞钧
,
宁素娟
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.02.004
论述一种适用于变体机翼的具有主动变形能力的波纹式柔性蒙皮基体制备方法,并制作了拉伸测试件,进行拉伸实验.实验结果显示,当伸长量小于4%时,蒙皮基体线性伸长,在此范围内.可利用蒙皮自身的弹性使其恢复到原始形状.测试基于形状记忆合金(SMA)驱动器的波纹式蒙皮的主动变形效果,给SMA驱动器通以电流,利用SMA的形状记忆效应驱动蒙皮基体变形,试验测试不同电流下基体伸长2%所需的时间,及利用自身弹力回复时的残余变形量,蒙皮基体自身产生的变形将大大降低变体机翼蒙皮变形时对驱动力的要求.
关键词:
变体机翼
,
波纹式柔性蒙皮
,
制备方法
,
SMA
刘刚
,
王帮峰
,
卞侃
,
金宁
,
陈骐
,
熊克
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.04.006
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种典型的电活性聚合物.以Nafion117离子交换膜为基体,用化学沉积方法制备利用金属铂(Pt)作为电极的IPMC材料(Pt-IPMC),并利用扫描电镜对Pt-IPMC样件的微观形貌进行观察.结果表明,Pt-IPMC的电极具有良好的沉积效果,样件的电极层厚达20μm;在3 V直流电压的驱动下,电致动位移达到900°.实验对基膜和样件含水率进行了测试,并搭建IPMC力学测试平台,对IPMC静态输出拉力进行测试.测试结果表明:在0～5.5 V直流电压范围内,样件的输出拉力与直流驱动电压近似呈线性关系,最大拉力可达到159.05 mN;当电压超过5.5 V时,输出拉力发生跃变.
关键词:
IPMC
,
化学沉积
,
含水率
,
输出拉力
牟常伟
,
王帮峰
,
葛瑞钧
,
周勇
材料科学与工程学报
本文以一种可作为变体机翼蒙皮的复合材料波纹结构为对象,研究了其横向承载能力,为其结构参数优化提供理论基础.提出了一个理论分析模型,计算了试件横向的抗弯刚度及三点弯曲载荷下的挠曲线,并计算了同等材料厚度、宽度的平板结构的抗弯刚度,比较发现,波纹结构在纵向有远大于平板结构的承载能力.模仿蒙皮实际受载情况,计算了均布载荷作用下波纹试件弯曲的挠曲线方程.制作了波纹基体承载试件及平板试件,用三点弯曲法对两种试件进行了弯曲测试,测试结果表明,在弯曲的弹性变形段内,理论计算值与测试值基本吻合,误差小于10%,证明了理论分析模型的正确性.
关键词:
变体机翼
,
蒙皮
,
波纹复合材料
,
承载能力
,
计算模型
金宁
,
王帮峰
,
卞侃
,
陈骐
,
熊克
功能材料
基于二次渗透还原法对IPMC材料的制备进行研究.探索3种不同的基膜表面粗化方法对IPMC材料特性的影响.表面粗化方法包括手工打磨、砂光机打磨以及等离子体表面处理方法.通过样件实测对3种不同粗化条件下获得的IPMC材料的外观特征、微现形貌、驱动变形特性以及表面电阻特性进行了测试和比较.实验结果表明,随着表面粗化均匀程度的提高,基膜表面及内部金属沉积均匀与致密性增高,材料的驱动变形能力降低.在一定的驱动电压范围内,IPMC材料的变形与电压近似成线形增加的关系.在相同的尺寸、约束以及驱动电压(3V)条件下,手工打磨的样件能够产生60°的弯曲变形,砂光机打磨样件为45°,而等离子体处理的样件只有15°.
关键词:
IPMC
,
表面粗化
,
SEM分析
陈骐
,
熊克
,
卞侃
,
金宁
,
王帮峰
材料科学与工程学报
为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极.基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件.对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯度分布;对样件的致动效果以及表面电阻特性测试结果表明Ag基IPMC驱动器具有最好的致动变形能力和最低的表面电阻.在相同尺寸与约束条件下,Ag基IPMC在1.5V时产生90°变形,Pt型与Pt-Ag型IPMC分别在3V和4V驱动电压下产生60°变形.
关键词:
智能材料
,
离子聚合物金属复合材料(IPMC)
,
驱动器
,
化学沉积
