【从太极图中获取内部结构设计灵感,超“听话”的超材料诞生了!】记者9月12日从国防科技大学获悉,该校的研究者们提出一种原创性的智能超材料设计方法,实现了金属基材料刚度和形状的大范围、连续、快速调节,具有重要的科学意义和工程应用价值。

相关研究作为8月封面文章https://t.cn/A6SEOJHF近日发表于《自然—材料》,并被《自然》评为今年6月全球重要科技进展(全球共4项)。

齿轮簇实现机械性能调节

近年来,智能材料广受关注,它是智能装备与结构设计的基础。材料弹性的调节对于智能机器、机器人、飞机和其他系统非常必要。然而,常规材料一旦制备,特性就几乎不能改变,部分材料在高温相变时才能呈现一定的调节性,但不具备工程实际可操作性。

“机械/力学超材料是具有超出常规材料力学性能的结构功能材料,为高性能装备设计提供了前沿技术支撑,但传统超材料设计方法依然无法实现稳定连续的参数控制,需要颠覆性设计思维才能突破该瓶颈。”该校智能科学学院振动与噪声控制研究团队带头人、论文共同通讯作者温激鸿表示。

“限制力学超材料实现智能化调节的根本原因在于传统超材料的设计都遵循同一种模式,即将梁、杆、板等单功能的承载基元用固定或屈曲结点连接构成确定性拓扑结构,这种模式下,当受到应力、热或电磁场的刺激时,超材料会因为屈曲或旋转铰链而发生重构,从而改变刚度,同时会造成塑性变形且变化不连续,调节过程十分困难。”论文第一作者兼共同通讯作者、研究团队副研究员方鑫说。

为解决这个难题,研究团队提出了基于多功能动态基元和易变—牢固耦合模式的智能可编程机械/力学超材料设计范式,设计了系列基于齿轮的智能超材料,突破了宏观与微观、金属基和复合材料基超材料的集成一体化制造和集成驱动技术,实现了金属基材料的大范围、连续、快速调节。

通俗地说,该团队设计了一个由齿轮制成的智能材料,它可以根据不同的“命令”,在齿轮旋转时,使坚固的材料变得更坚硬/更柔软或变形。

“这是一种前所未有的设计方法。”方鑫表示,可调性能够通过组装具有内置刚度梯度的元件实现。要实现机械性能可调但坚固的固体,需要确保在大作用力下的可调性和强耦合(可靠连接),同时避免在调整时发生塑性变形。“我们发现,这种可变而又强的耦合可以通过齿轮簇实现。”

方鑫透露,除了尝试以齿轮作为基元外,团队还尝试过很多其他构型,比如广泛关注的折纸构型、各类弹性屈曲构型、双稳态/多稳态构型,但都无法实现他们想要的这种调控特性。

为什么是齿轮簇?“可靠的齿轮啮合可以平稳地传递旋转和沉重的压缩载荷。”方鑫说,刚度梯度可以内置到单独的齿轮体中,也可以通过分层齿轮组件实现。齿轮组可以组装成单元组,而单元做恰当排列就可形成超材料。

从太极图中获取内部结构设计灵感

既然齿轮是可被利用的元件,那它的内部结构该如何设计?

超材料的可调性取决于其内置中空部分的形状。“想要实现可调但坚固的材料,需要确保在大作用力下的可调性和鲁棒可控性,同时避免调谐中塑性变形。”方鑫表示,在众多设计方案中,团队从太极图中获取灵感,最终设计了形似太极图的齿轮,其形状以螺旋方向为特征,可以提供平滑的变化和极性。

“太极图的灵感是从中国传统文化中获得的。当时我在用笔构思各种简单大气又有用的形状,脑子里突然闪现《易经》中‘两仪生四象,四象生八卦’这句话,随之就想起了太极图。因为太极的核心思想就是‘变化’,而我们想要的材料特性也是‘变’。”方鑫说,“引入太极理念后,我们设计的构型具有正极性和负极性,提供了一个很好的设计维度。”

在此基础上,该团队使用紧密耦合的周期齿轮和两个格子框架(前和后)将齿轮排列成简单的图案,外部形成两个弹性臂,其径向厚度随旋转角度θ平滑变化。在压缩载荷作用下,臂部的变形以弯曲为主。

“任何两个啮合齿轮的自转方向都是相反的。正面和背面太极图案的螺旋方向是相反的。因此,一对齿轮的啮合模式有两极。当图案的螺旋方向相反时,极性为正,反之则具有负极性。”方鑫说。

为了验证这一构想,团队采用投影显微立体光刻3D打印技术制作了5行6列的太极齿轮组成的集成微型超材料。太极齿轮的直径和齿厚分别为3.6毫米和235微米,最粗的臂为75微米。样品由杨氏模量为3.5GPa的光敏树脂制成。

“这种微型试件的等效模量Ey(θ)可以平滑地调整35倍(从8.3MPa到295MPa)。用金属材料制备的样品调节范围则可达到75倍。”方鑫说,这意味着即使是在微尺度上,基于齿轮的集成超材料也可以通过三维打印直接制造。这种集成制造的主要挑战是确保啮合齿不会融合在一起,但仍能有效地参与啮合。

旋转变速器行星齿轮即可“变身”

该团队设计的第一种超材料仅在压缩载荷下可调。“我们期望找到一种设计方法,使其压缩模量和拉伸模量均可调,同时保持结构完整性。”方鑫介绍,团队探索发现,这可以通过将行星齿轮系统组织为元胞来实现。团队使用行星齿轮簇创建了一个层次分明的超材料,其可调性来自元胞内齿轮的相对旋转。

“我们设计的行星齿轮超材料的变刚度来自每个行星齿轮内部。齿轮环产生弹性弯曲变形,其内部的行星齿轮是齿环变形的支点,通过旋转行星齿轮改变齿轮环的位置就可以改变它的变形刚度,从而对超材料参数进行调节。”方鑫说,对于组装的超材料,所有的太阳齿轮通过轴连接到传递转动的齿轮上,这些传动齿轮紧凑地耦合在一起。因此,只需要旋转其中的几个传动齿轮就可以实现对所有元素的重新配置和调节。

“有趣的是,我们设计的超材料可在很大的压缩力下保持稳定,并在剪切时显示出较大的刚度。支撑稳定性的因素之一是一种齿轮组的自锁机制,另一因素则是轮齿的咬合力。”方鑫表示。

该团队提出了几个可展示齿轮基超材料广泛应用潜力的场景。“对于机器人,可调刚度腿/执行器能够提供高刚度以在行走时稳定支撑重物,低刚度则在跳跃或跑步时提供减震保护。航空发动机挂架系统中需要类似的可调刚度隔离器,以在不同飞行阶段保持最佳性能和效率。”温激鸿表示。

“人们还可以通过使用锥齿轮、将平面齿轮组装成分层结构或合成不同类型的齿轮来设想3D超材料,利用集成制造将这些可调特性连接起来,以生产坚固的多用途设备。以微型超材料为例,高分辨率和大规模的3D打印,使基于齿轮的超材料进一步小型化和延伸成为可能。” 方鑫说。

《自然》审稿编辑认为,这种基于齿轮的力学超材料是使机器部件实现刚度可调的同时保持结构强稳定的可行途径,比如通过使机器人的结构变软或变硬来更好地适应跳跃和抓取物品等动作。https://t.cn/A6SEOJHs

8月份,哈弗品牌发布了自己的新能源战略,将向新能源领域转型。

对于一家老牌的国产燃油车制造企业,之所以想要切换到新能源赛道,我认为对于哈弗品牌而言,挑战和机遇是共存的。挑战是来自于同行业中的其他汽车制造品牌,有比它走的更快的也有与它齐头并进,只不过是换了一条赛道,各自重新出发;同时,消费者认可度、新能源市场格局,也都会成为品牌转型道路上的挑战。

机遇,在上涨的新能源渗透率中。

从今年1-7月比亚迪转型新能源之后的迅速崛起,再到中国汽车市场上半年新能源车渗透率超过28%,消费者心中的购买决策正在发生改变。接下来,传统燃油车的市场占有率,会逐渐降低,越早的转型,赢得新能源市场机会就越大。

但是,zui重要的原因还得看是否能得到消费者的认可?

哈弗新能源认可度还行,都在等绿牌?

从8月底放出消息要开始新能源的转型计划,先上市了一款哈弗H6 HEV车型,另外的哈弗H6 PHEV要等到第四季度,预售价16.88万起。除了哈弗H6 PHEV之外,在第四季度内,哈弗还有两款新车发布。

消费者们,对哈弗的新能源转型,认可么?

距离哈弗H6的插混车型上市,还有一段时间,根据这段时间部分哈弗终端店铺的真实反馈来看,日均到店的消费者有所增多,而预计购买的目标车型,大部分集中在了哈弗H6的插混车型,大部分购买人群都表示有意向等待哈弗H6的插混版本上市之后再购车。

华北区域的经销商表示,店内对哈弗H6 HEV/PHEV印象很好,空间大、豪华感不差,现在单店每天有10-15组人来看哈弗H6 HEV,而更多的人有意向等着哈弗H6 PHEV车型。

结合终端实际情况来看,一方面是因为哈弗H6之前积累了不错的市场影响力,另一方面或许是因为比亚迪宋PLUS DM-i等车时间太久,之后相对来说吉利星越L雷神Hi·X声浪还不太高;在紧凑型suv消费市场中,消费者对于哈弗H6 HEV/PHEV的认可度还算不错。

从这几年的SUV市场变化来看,哈弗的zui大竞品不再是传统燃油车市场中的制造企业,而是今年转型新能源的比亚迪。本质上,比亚迪正是因为换了一条新能源赛道,才能让产品快速崛起和渗透,抓住了近几年的新能源市场增量,成绩不错。

新能源领域的增量已经达到高峰?

显然不是,新能源汽车市场增量才刚刚开始,不可否认的是这些新能源产品,在消费者心中已经发生了很大的变化,市场格局也正在改变。带电的车型,包括混动、插混和纯电市场,在消费市场中的占比越来越大,纯电高续航的插混产品越来越受消费者的欢迎,伴随的是新能源购车政策扶持正在逐步退坡。

所以对于哈弗来说,想要延续燃油车领域的成功,赛道和产品这两方面,必须得做出改变。插混这条赛道上,目前算得上头部玩家的,一家比亚迪、一家理想;7月份,比亚迪插混车型销量8万台,销量zui好的是宋PLUS DM-i,理想汽车占了1万台。

我们可以这么理解,插混的市场销量已经让两个头部企业带动起来。接下来哈弗只需要拿出一款产品,精准的找到消费人群,即可获得不错的市场反应。

哈弗,选择用什么产品来打开市场?

对哈弗来讲,拿出哈弗H6 PHEV这张牌挺好理解,拿旗下zui畅销的产品是打开市场、迅速提升市场占有率zui好的方法。7月份长城破10万销量的月份,哈弗H6贡献了2.76万台销量数据;在2021年之前,哈弗H6是国产紧凑型SUV市场中标杆的存在,现在虽然也能月销2万多台,但和以前已经有所差距,撼动它的正是7月份卖出3万多台的宋PLUS DM-i以及一众新能源产品。根据哈弗终端店的反馈,目前看车人群都在观望,等哈弗H6 PHEV车型的实车到店。

等哈弗H6 PHEV的新车正式上市、度过产能爬坡,或许能迎来一个不错的销量增长。至少目前16.88万到17.68万的预售价,看起来与比亚迪宋PLUS DM-i非常接近,有一定竞争力。

转型新能源,底气从何而来?

zui重要的,哈弗能够依托长城汽车的新能源自主供应链,蜂巢能源的电池供应、毫末智行的自动驾驶系统,从成本控制上有了一定的底子,可能目前还无法和比亚迪的成本控制相提并论。

上文提到的预售价格已经非常接近,这或许能从侧面说明一些长城在成本控制上取得的成绩;另外,哈弗能借助自身现有的销售渠道,把新能源产品快速推向消费终端。而哈弗拿出H6作为品牌旗下首款搭载柠檬混动HEV/PHEV技术的车型,是zui稳的做法。

热销的车型,结合目前市场格局,也给了哈弗一定的机会。

长城在新能源领域,有什么目标?

可以比较清晰的预测,哈弗切入新能源市场的核心发展路线是HEV和PHEV两条线路,主要依靠的核心技术是柠檬混动DHT,短期内的目标将会是实现在10-20万级别市场大面积的产品渗透,抢占混动市场这部分空白市场。

据介绍,哈弗H6 PHEV在满油满电的状态下,纯电续航110km,综合工况续航可达1150公里,匮电状态下,百公里油耗也能低至5.6L。综合续航和匮电油耗来看,两方面数据都与现在市场中的标杆产品,非常接近。首先这套混动系统的实力,账面数据上来看,过关了。

在当前中国新能源汽车市场尚未形成稳固的头部格局之时,哈弗H6 HEV/PHEV有着不错的机会。同时,当前新能源领域的紧凑型SUV中,更多聚焦在高价市场,销量zui好的是10-20万级的比亚迪宋PLUS DM-i;而更受众人群更广的10-20万级这个市场,还没有得到充分的开发。

目前来看,哈弗H6 HEV和PHEV的入市形式一片明朗,只要保证排产效率就能获得不错的销量;但是,难点同样存在。例如,现在已经上市的哈弗H6 HEV版本,售价14.98万元,相比之下比亚迪宋PLUS DM-i插混的入门版,售价为15.28万元,两者售价上只差3千元。

成本控制,依旧是摆在哈弗新能源转型路上的一个难题。

短期内解决这个难题的方法,是,压低单车利润率;但这个方法不适用于长期发展,拉低单车利润率的同时,还得像比亚迪一样,研发高度集成的零部件缩减造车成本。只能说这个问题,短期内可以解决,但无法解决好,接下来的哈弗新能源的第二条发展线路应该是加大、加快研发投入和研发速度。

传统五仁月莲蓉月最受欢迎

中秋将至,白云区各大卖场的月饼也迎来销售小高峰。今年白云区各卖场月饼销售价格基本与往年持平,价格在100元到200元之间的月饼最受欢迎。在各卖场,传统的五仁月饼、莲蓉月饼依然是市场销售主力。

价格和销售额均平稳

9月2日,在嘉禾街金铂天地广场的苏铂超市,尽管是工作日,超市内还是有不少顾客在选购月饼。据超市营运经理周艳姣介绍,今年超市共销售广州酒家、金九等八个品牌的月饼,价格集中在100元~300元之间,其中价格在100元~200元之间的月饼占主导,整体销售情况较为平稳。农历八月初一前,月饼销售以企业客户为主,用于员工福利发放和赠送客户。

“农历八月初一后,月饼的销售主要以散客为主。”周艳姣介绍,今年该卖场举办了“第五届月饼节”,不同时段都有折扣,同时还与快递公司合作,推出邮资折扣,消费者购买月饼后,可以在卖场直接邮寄。“除了非本地消费者在这里购买月饼直接寄给亲戚朋友,一些企业老客户会直接通过微信将地址发给我们,直接由我们帮忙邮寄。”周艳姣说,从目前来看,该卖场今年月饼的总销售额比去年略有增长。

在卜蜂莲花三元里店,入口处张贴了各品牌月饼的价格表。今年该卖场打造了一条月饼街,共有十几个月饼品牌在这里销售,价格从十几元到300多元不等,给消费者提供多元选择,其中100元到200元之间的月饼最受消费者欢迎。卜蜂莲花三元里店相关负责人邹宇告诉记者,今年该卖场月饼销售情况与去年基本持平。“今年月饼销售,我们推出了团购价,线上线下销售同步且包邮。除了月饼,今年卖场还推出水果等节日礼品搭配销售。”

9月3日和4日,记者走访了沃尔玛、百佳等多个卖场。中秋节前的最后一个周末,各卖场纷纷推出打折、买一送一等促销活动,现场选购月饼的消费者较多。促销人员表示,从现在到中秋节当天,都是月饼销售的小高峰。

传统月饼依然是送礼主力

对于传统月饼和新型口味月饼,消费者的态度是怎样的呢?于女士是广州酒家在卜蜂莲花的一名促销员,从事月饼促销工作十几年。“卖得最好的一直都是传统铁盒装的莲蓉月饼,传统口味,价格也比较实惠。”于女士告诉记者,近年来,来穗务工的外地人购买广式月饼寄回家的越来越多,包含了五仁、莲蓉等多个口味的“七星伴月”最受青睐;流心月饼、水果月饼等,一般是年轻人购买较多。”

记者在卜蜂莲花采访时,遇到了前来购买节日礼品的曾女士。“老人家喜欢五仁和莲蓉,所以我各买一盒,送其他亲戚朋友的月饼一般会选购价格200元以内的。” 记者了解到,在每个卖场,基本上都提供现场邮寄服务。在位于黄石路的沃尔玛超市,孙女士告诉记者,他们夫妻俩一个来自湖南,一个来自江西,每年都会给亲戚朋友寄广式月饼,以五仁和莲蓉为主,亲戚朋友都很喜欢。


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • [#沫沫信息#][广告]新枝网咖-电竞生活馆本网咖作为西宁市优质的网咖,服务标准为舒心的理念,有着空气氧吧的美誉,落座在西宁市西关大街纺织品大楼11楼内,我们有
  • *【北京中医医院 】、【广安门中医科学研究院,简称广安门中医院】治前列腺感染挺好的,费用低见效快。 【北京协和医院(西院) 】、【 武警总医院 】、 【 北京佑
  • 人生的梦想并不能建立在别人的身上,教授学者的身份掩盖了虚伪冷漠的心灵,如果有朝一日幡然醒悟,年轻的时光早被哄骗殆尽,只剩下冷言碎语和积重难返。他们是世人眼中的“
  • 库里接受采访谈到如何看待季后赛进行到现在已经没有詹姆斯、杜兰特了:“这就是联盟的发展规律,不断有新人冒出来,我们也曾经是这样。”“现在联盟里的天赋已经达到了历史
  • #卓文远下线# [玉兔]#任豪发文告别卓文远# 亲爱的卓文远[羞嗒嗒] 今天终于大结局啦~ 从刚开始无比的期待 到定档后的忐忑 再到看剧时被任豪演技惊艳到 现
  • 镜中行:诗中本意是指到了山阴县以后,可以在像镜子一样的镜湖中坐船游行。 越天:越地的天空。
  • ”内心OS:呵呵[微笑][微笑][微笑] (哦对了,今晚小帅哥,就是冬天微博提到那个也来了,更帅了,真是天菜[爱你])前一秒还在问我“高山滑雪靴”和“冬季两项滑
  • 还有原本在爆红剧《知否知否应是绿肥红瘦》中,刘孜是被导演选中的,等到了刘孜为了该剧增肥后,去和导演见面,发现自己的状态和剧组不符,于是,她就辞演了这部作品。而在
  • #无量寿经[超话]##悟显法师开示# (未完,待续,)所谓“忆佛念佛”不只是想佛的形象,还要想佛的行持、佛的威仪、佛的知见。再来是要“信他”相信西方极乐世界确实
  • 这个数字背后有太多的标准和期待~​29岁的剩女诶,不再是小女孩儿了,应该是一名成熟的打工人,应该有婚姻有家庭,有稳定的物质基础,有体面的社会形象,这些现实的社会
  • 又又又没忍住买了贴纸 已经第n次发誓是最后一次了hhhh真的不能再买了 买了又不贴就放那摆起都快没地放了 真就收到的那一刻最开心 然后就积灰 就给他说以后我讲要
  • 一般情况下,地下室大面积渗漏水治理无法迎水面进行,只能在背水面处理,故在施工前,应进行引排水,以防止新做的防水面层被有压水冲坏。此外,还可采用“面层封闭注浆”的
  • #看婚姻# #生辰八字命理姻缘# #生辰八字命理姻缘##星座闪光季# #十二星座# #好运2022# 我们有时候在学命理的时候往往忽略了八字当中五行的原始形态,
  • 而在国内,谷爱凌很短暂,就像烟花一样,最终还是要回到美国发展,这让网友们对她的选择,深感痛心,总归还是有一点爱而不得。当然了,这或许也是谷爱凌即将面临的问题,这
  • 请立刻放下对体重的执念晚上去食堂的时候还没有蔬菜,但是买的这几个菜都很好吃[哇]我不知道做饭对于我老公的乐趣或者说意义在哪里,他总是很爱看d音看小红薯想着如何把
  • 虽说是1v1,但是有点买股那意思,每一个都好好磕~攻是A装O,偶然间信息素紊乱被受救了之后就慢慢爱上了受,他是受在异世界最依赖的人。他努力的伪装成这个世界的原住
  • 每天晚间,太原古县城北城墙和魁星楼都会准时上演灯光秀,一幅幅表现山西和太原悠久历史文化的画面吸引众多游客打卡观赏。文化赋能的范例在太原古县城里,有晋剧、绛笔、传
  • #佛教[超话]#今为各皈依者,各取法名,祈为抄而交之。祈为彼等说,必须要敦伦尽分,闲邪存诚。诸恶莫作,众善奉行。存好心,说好话,行好事。生真信,发切愿,吃素念佛
  • 소소한 것에서도 만족감과 즐거움을 발견할 줄인다. 即使是小事也能满足并发现它的乐趣진지할 땐 진지하되 일상에서는 심각하지 않고 유머스하다. 真挚的时
  • 为融合2021春节的喜气年味氛围,会稽山与古茗奶茶双方联合开展了“酒香沁乌龙,有爱味更浓”的营销新玩法,通过“牛年寻牛人、发抖音打卡视频、会稽山经典黄酒溯源、自