第一百一十二期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动
（院研究生会肖凯 图/文）2025年5月07日下午，我院第一百一十二期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动在线下顺利举行。浙江师范大学工学院李梦佳老师莅临指导，主讲人分别为23级机械工程学硕的研究生赖承杰、陈顺文、彭涛、张阳、范丰光。2024级机械工程学硕的研究生积极参与了此次活动。
赖承杰同学汇报的主题是《变刚度3D打印复合材料孔边挤压失效和增强设计研究》。拟提出采用3D打印变刚度连续玄武岩纤维增强复合材料开孔板，研究不同变刚度纤维铺放路径与传统单向恒刚度纤维铺放路径的优化对比，提出研究Z-pin增强技术对3D打印连续纤维增强复合材料变刚度开孔结构件孔周局部损伤和失效行为的影响。同时构建有限元数值分析模型，销钉挤压试验为有限元分析提供了真实的验证数据，有助于优化仿真模型的准确性，减少试验成本和时间。开展传统单向0°方向、90°方向、最大主应力方向、最小主应力方向、0°/90°混合叠层以及最大主应力/最小主应力混合叠层的连续玄武岩纤维增强复合材料开孔结构销钉挤压试验研究，对最大主应力方向、最小主应力方向以及最大主应力/最小主应力混合叠层的试验件植入不同的Z-pin增强点阵，研究孔边Z-pin植入的优化效果。采用DIC数字图像技术、光学显微镜、目视检查等分析开孔耳片结构件的损伤形貌和破坏模式，以及变刚度结构的增强效果，得出相应结论。研究不同孔径对挤压强度的影响，并在此基础上同样植入第二章确定的最优Z-pin点阵，研究Z-pin对孔周局部损伤行为和裂纹扩展的影响。通过无损检测、光学照片、DIC和扫描电子显微镜等分析开孔结构件的损伤形貌以及Z-pin增强技术对孔周局部损伤和失效行为的影响。采用复合材料层内连续介质损伤力学模型和断裂力学模型，构建未增强变刚度开孔结构件和Z-pin增强变刚度开孔结构件的销钉挤压分析模型。结合试验所得到的力学动态响应和损伤形貌与数值分析结果进行对比。开展对传统单向恒刚度纤维增强和基于主应力方向的变刚度纤维增强开孔结构件的销钉挤压试验，并对试验结果进行总结分析。通过对3D打印连续纤维增强复合材料开孔结构件的销钉挤压试验分析，数值分析,研究基于主应力方向的变刚度纤维铺放方式、不同孔径大小以及Z-pin增强技术对孔周应力集中问题以及孔周局部损伤行为和裂纹扩展的影响。建立变刚度开孔结构件和Z-pin增强变刚度开孔结构件的销钉挤压分析模型。分析连续纤维增强复合材料开孔板受到挤压的损伤形式与破坏过程。给出进一步完善连续纤维增强复合材料开孔板销钉挤压强压预测模型的建议。
陈顺文同学汇报的主题是《一种复合腔体式超声合成射流驱动器的研究》，开发高性能复合腔体式超声合成射流驱动器。扩展应用场景，突破传统合成射流驱动器在散热、冷却等领域的局限性，探索其在微型化电子设备中的集成潜力。验证理论模型与仿真工具：建立机-电-气耦合系统模型，优化结构参数，确保仿真结果与实验数结果趋势的一致性。分析压电换能器振动模态与腔体压力变化的耦合机制，研究合成射流形成原理。设计层叠式结构，采用铝合金材料提升声辐射效率，优化射流孔与气体交换孔的轴心对齐。压电换能器的特征频率计算（目标20kHz模态）与声场仿真。流场仿真模拟射流孔附近的涡旋生成及湍流耗散过程。搭建实验装置，利用热敏式风速仪测量射流流速，测试不同驱动电压（如50Vpp）和结构参数下的频率响应特性。与传统结构对比，验证性能提升。确定压电换能器振动模态与腔体容积的最优匹配关系，平衡声阻抗能量传递效率。解决气体交换孔与射流孔的几何参数（直径、间距）对射流稳定性的影响。
张阳同学汇报的主题是《一种基于热力学循环的无源化热释电发电机研究》。建立基于热力学循环的无源化热释电发电机能量收集系统，对其工作原理进行理论分析；对双电容结构下铁电电荷泵浦电路进行分析，确定系统各器件参数，对系统进行优化，并对系统进行相应测试；通过实验证明基于热力学循环的无源化热释电发电机能量收集系统在收集低品位热能的可行性并进行应用。分析基于热力学循环的无源化热释电发电机能量收集系统工作原理，构建无源化热释电热力学循环的理论模型，对基于热力学循环的无源化热释电发电机能量收集系统进行参数优化及测试，通过实验证明基于热力学循环的无源化热释电发电机能量收集系统在收集低品位热能的可行性并进行应用。
彭涛同学汇报的主题是《低电压驱动介电弹性体薄膜制备与性能测试探讨低电压驱动丙烯酸酯类介电弹性体的研究进展，明确通过高极性氟基团改性提升材料介电性能的路径，分析两种软基体2-EHA和MOEMA,对驱动性能的影响，推进低电压（<100V）驱动薄膜的制备目标。开发一种在100V以下可实现稳定大变形（应变>20%）的介电弹性体薄膜，降低操作风险并简化设备结构。过化学接枝将HFBA引入丙烯酸酯主链，利用其强极性提升材料介电常数，实验显示改性后ε从6提升至7.8，显著增强电场响应效率。降低驱动电压同时保持高变形量，避免高极性基团引入导致的机械强度下降。尝试HFBA与柔性间隔基共聚，减少机械性能损失。
范丰光同学汇报的主题是《基于摩擦电的多情形安全带佩戴检测传感器设计与实现》。本研究旨在设计并实现一种基于摩擦电纳米发电机的智能安全带监测系统，可通过摩擦电效应实时识别三种典型的佩戴状态：该系统具有自供电、低功耗、高灵敏度等优势，目标是开发一个适用于复杂汽车环境的高效检测方案。TENG传感器设计与优化：选择合适材料，改进结构以提升灵敏度和稳定性。摩擦电与压力传感融合：结合压力传感机制，提高对“假插卡”“背后佩戴”等复杂状态的识别能力。系统集成与智能识别：将TENG传感器与信号处理、报警模块集成，开发完整监测系统。实验验证与优化：模拟多种佩戴状态及环境变量，验证系统稳定性与准确性。算法开发与应用逻辑构建：利用机器学习进行信号特征提取和分类判断，实现智能化分析。传感器灵敏度与环境适应性：确保在温度、湿度、振动等复杂汽车环境下的稳定输出与精准识别。伪装佩戴识别难题：有效分辨“未佩戴”、“卡片插入”和“背后佩戴”三类不规范行为。信号处理与数据分析算法开发：去除噪声、提取关键特征，实现高精度状态判断与预警。
李梦佳老师对本次活动的所有主讲人们的汇报得到了肯定容较为扎实，选择的方向较新颖，内容较为扎实，但是还是需要继续深入挖掘学习。
