-
题名蒸汽驱动下平面纸片的多模态自持续运动
- 1
-
-
作者
赵俊
孙晓蝶
左伟
-
机构
安徽建筑大学土木工程学院
-
出处
《固体力学学报》
北大核心
2025年第1期117-128,共12页
-
基金
国家自然科学基金面上项目(12172001)
安徽省高校科研项目(2024AH050237)资助。
-
文摘
自持续运动在仿生学、软机器人以及工程学等多个学科领域都取得了显著的进展,其高效性、机敏性和灵活性使其成为解决复杂问题的强大工具.然而,针对不同的环境,单一模式的自持续运动通常只适用于特定类型的任务.鉴于其运动通常缺乏对环境变化的适应能力,本文旨在发展多模式自持续系统.文章发现了热蒸汽可以驱动硅油纸产生自持续运动,构建了圆环硅油纸片多模式自持续运动的系统,实现了两种自持续运动模式:摇摆和翻滚,并对两种运动模式的机理进行分析.理论上建立了圆环硅油纸片自持续运动的几何模型,通过编程研究圆环硅油纸片的摇摆频率和振幅与热蒸汽温度、结构尺寸之间的关系.给出了运动模式转换的临界条件和相图,通过实验研究验证了理论预测的合理性.结果表明通过调整结构尺寸和蒸气温度,可以实现圆环硅油纸静止、自持续摇摆和自持续翻滚三种模式的自由转换.增大蒸汽温度、圆环的外径和内外径比值可以增大系统自持续运动的振幅和频率.文章构建的多模式自持续运动系统可以更好地适应多样化的任务和环境,同时降低成本和能源消耗.因此,在自主机器人、医疗设备、余热回收、热-机械转化等领域具备一定的应用潜力.
-
关键词
蒸汽驱动
圆环纸片
自持续运动
多模态
-
Keywords
steam-driven
circular paper sheet
self-sustained motion
multi-modal
-
分类号
O313
[理学—一般力学与力学基础]
-
