開始日期: 2024-07-13

　　課時(shí)安排: 7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時(shí)論文指導(dǎo)學(xué)習(xí)

　　適合人群

　　適合年級(jí) (Grade): 大學(xué)生及以上

　　適合專業(yè) (Major): 機(jī)械工程、土木工程、結(jié)構(gòu)工程、機(jī)械工程、航空航天工程、生物工程等專業(yè)的學(xué)生;對(duì)可展結(jié)構(gòu)器械設(shè)計(jì)與研究感興趣的學(xué)生;

　　學(xué)生需要具備基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、工程力學(xué)基礎(chǔ);

　　建議選修: 物理：經(jīng)典力學(xué)

　　導(dǎo)師介紹

　　Z.Y.

　　牛津大學(xué) University of Oxford終身正教授

　　Z.Y.導(dǎo)師現(xiàn)任牛津大學(xué)工程科學(xué)終身正教授，主要從事可展結(jié)構(gòu)和折紙結(jié)構(gòu)研究，涵蓋設(shè)計(jì)、模擬以及工程應(yīng)用。他提出了利用已知機(jī)構(gòu)構(gòu)建大型可展結(jié)構(gòu)的新方法，發(fā)明了基于二維、三維連桿機(jī)構(gòu)的可展結(jié)構(gòu)，研究成果在《科學(xué)》等一流雜志發(fā)表，獲BBC、Financial Times等國(guó)際媒體爭(zhēng)相報(bào)道，并被選錄代表英國(guó)研究最高水平的皇家協(xié)會(huì)(the Royal Society)在白金漢宮(皇宮)的科學(xué)日展覽。導(dǎo)師的部分研究成果收錄于專著Motion Structures中。

　　任職學(xué)校

　　牛津大學(xué)(University of Oxford)建校于1167年，是世界范圍內(nèi)歷史最為悠久的大學(xué)之一，是英國(guó)Top2高校、G5名校。牛津大學(xué)享有世界聲譽(yù)，在英國(guó)社會(huì)和高等教育系統(tǒng)中具有極其重要的地位，同時(shí)具有廣泛的世界性影響。許多青年學(xué)子都以到牛津大學(xué)深造為理想。牛津大學(xué)在2020年QS世界大學(xué)綜合排名位列第4。導(dǎo)師所在的工程科學(xué)系在最近英國(guó)政府組織的研究評(píng)估中榮獲全國(guó)第一。

　　項(xiàng)目背景

　　傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常指構(gòu)件構(gòu)成的承重骨架，形式穩(wěn)固不變。不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可展結(jié)構(gòu)是一種新穎獨(dú)特的工程結(jié)構(gòu)，可在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行包裝運(yùn)輸和擴(kuò)展，它們保留了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能，但也能夠進(jìn)行大的幾何變換。 它能夠完成多樣幾何形狀變化，可以折疊展開，方便收納儲(chǔ)存、運(yùn)輸組裝，因通用性高、應(yīng)用范圍廣，逐漸成為土木結(jié)構(gòu)工程的研究前沿。同時(shí)，它在我們的日常生活中也存在許多可展開的結(jié)構(gòu)。 傘、檐篷、無線電天線甚至發(fā)網(wǎng)都是可展開結(jié)構(gòu)的例子。 需要放入太空的組件(例如衛(wèi)星)必須包裝得盡可能小以裝入運(yùn)載火箭。因此，航空航天工程師總是追求具有良好封裝效率和操作可靠性的可展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但可展開結(jié)構(gòu)的使用不僅限于航空航天組件。在醫(yī)學(xué)工程中，它們用于治療病變動(dòng)脈，如腦動(dòng)脈瘤的修復(fù)，通過遠(yuǎn)程血管的插入，將可展開的交織管放入患病動(dòng)脈。在機(jī)器人技術(shù)中，可展開結(jié)構(gòu)最流行的應(yīng)用是軟機(jī)器人，而在土木工程中，可伸縮屋頂也是一個(gè)重要應(yīng)用?？烧归_結(jié)構(gòu)至今仍然處于科學(xué)的最前端研究學(xué)科，是世界各國(guó)的研究重點(diǎn)。

　　項(xiàng)目介紹

　　本項(xiàng)目將從空間可展開結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)和物理學(xué)原理展開，具體內(nèi)容包括可展結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性與分析方法、四連桿機(jī)構(gòu)、三維機(jī)構(gòu)等。并研究可展結(jié)構(gòu)在航空航天太陽能電池板、天線陣列等領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生將在項(xiàng)目中使用Matlab，設(shè)計(jì)可展結(jié)構(gòu)，在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

　　個(gè)性化研究課題參考：

　　剪式單元可展機(jī)構(gòu)的間隙動(dòng)力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究

　　空間可展結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)成及力學(xué)分析

　　桁架可展天線展開過程分析 The project will start from the mathematical and physical principles of deployable structures in space, including deployable structures and mechanisms, mechanism kinematics and analysis methods, four-bar mechanisms, three-dimensional mechanisms, etc. The applications of deployable structures in aerospace solar panels, antenna arrays and other fields are also studied. Students will use Matlab in the project to design the deployable structure. At the end of the project, they will submit the project report and display the results.

　　項(xiàng)目大綱

　　可展結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)， 計(jì)算一個(gè)機(jī)制的移動(dòng)性，命名和描述各種機(jī)制，并分析及其在航空航天工程、機(jī)器人技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程和土木工程中的應(yīng)用 Deployable structures and mechanisms, introduce concepts of structures and mechanisms and their applications. Calculate the mobility of a mechanism, name and describe various mechanisms and appreciate their uses in aerospace engineering, robotics, biomedical engineering and civil engineering

　　平面可展結(jié)構(gòu)、由二維結(jié)構(gòu)建造的3D可展結(jié)構(gòu)，由剪刀狀結(jié)構(gòu)元件制成的平面可展開結(jié)構(gòu)，利用環(huán)閉包方程設(shè)計(jì)平面可展開結(jié)構(gòu),及其作為空間天線支持框架的潛在應(yīng)用 Planar deployable structures, 3D Deployable Structures constructed from 2D Mechanisms, planar deployable structures made from scissor-like elements. Use of loop closure equations to design planar deployable structures

　　由三維結(jié)構(gòu)建造的3D可展結(jié)構(gòu)，引入空間連接，貝尼特連桿的幾何條件及其組合 3D Deployable Structures constructed from 3D Mechanisms, introduce spatial linkages. Geometrical conditions of the Bennett linkage and their combinations

　　折紙結(jié)構(gòu)及其在航空航天工程中的應(yīng)用(太陽能電池板和反射射線天線) Origami structures and their applications in aerospace engineering (solar panels and reflectarray antennas)

　　項(xiàng)目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

　　論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

　　項(xiàng)目收獲

　　7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時(shí)論文指導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

　　項(xiàng)目報(bào)告

　　優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

　　EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表指導(dǎo)(可用于申請(qǐng))

　　結(jié)業(yè)證書

　　成績(jī)單

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