单兵爬墙装备作为一种新型作战辅助装备，在反恐、救援、城市作战等领域有很高的实用价值。该装备主要由负压发生装置、传输管路、真空吸盘和控制模块4个单元组成，如图1所示。通过真空吸盘内部与大气压产生的内外压力差，将吸盘紧紧地压在墙面上。通过吸盘与壁面间的摩擦力和人体自身重力达成平衡，使用时作战人员交替提升吸盘，实现辅助攀爬垂直外墙壁的功能。
图1 单兵爬墙装备示意图
Fig 1 Schematic of a single soldier climbing wall equipment
单兵爬墙装备使用时的安全问题作为其最重要的性能要求应该放在首位来加以研究解决。因该装备通过离心风机在真空吸盘中产生负压使作战人员吸附在墙壁上，为了提高其安全性，在现有离心风机能够提供的真空度条件下，应该尽量减少真空吸盘的气体泄漏量，来保证其吸附的可靠性[1-2]。
1 现用真空吸盘密封结构的建模与仿真
现用真空吸盘的结构如图2所示，即在轻质高强度合金骨架的外沿加上一圈丁腈橡胶材料的裙座。合金骨架与丁腈橡胶密封裙座形成真空腔，其产生的内外压力差将吸盘紧紧地压在墙壁上，裙座和墙壁产生的摩擦力抵消人自身的重力。丁腈橡胶是一种高弹性、非线性材料，在压力的作用下会发生形变，在理论上能够起到一定的密封作用。下面通过Abaqus有限元软件模拟吸盘受压过程，分析密封裙座对墙壁分格缝的填充能力，从而确定该密封结构性能的好坏。
我国城镇化建设速度不断加快，在一定程度上推动了农村房地产市场的改革。《不动产登记条例》已经得到了有效实施，但在登记集体土地不动产的过程中，依然存在着一些问题[1]。
在信息化时代的发展进程中，进一步加快对物联网技术的运用与推广，对于畜牧产业的长远发展起到重要的作用，一方面，从行业企业角度分析，为企业能及时掌握畜牧信息资讯扩宽渠道，加强企业内部的产品信息监管以及企业之间的资源交流程度，形成良好的共赢局面打下坚实的基础；另一方面，从物联网技术发展角度分析，使电子讯息技术的发展内容进一步丰富，体系更加完善。
图2 现用真空吸盘结构剖面图
Fig 2 Profile of present vacuum sucker
1.1 密封结构简化力学模型
在吸盘安全工作的前提下，为了方便进行受力分析，对该模型进行简化，如图3所示。假设稳定工作时，离心风机可以维持吸盘内外压差Δp=-70 kPa，目标负重G=1 500 N，安全系数S=3。设吸盘密封唇边和墙壁的摩擦因数μ=0.4，密封条宽30 mm，高20 mm，重心与墙面距离d=0.4 m，吸盘为矩形吸盘，且各边长度L相同，与墙壁之间的摩擦力为f。为了使吸盘能安全稳定地吸附在墙面，既要保证吸盘不滑落，也要保证吸盘不倾覆[3]。
图3 吸盘受力二维简化模型
Fig 3 Two-dimensional simplified force model of sucker
摩擦力为
f≥GS
其中 f=μ·Δp·L2
(1)
倾覆力矩为
其中
(2)
综合以上两式，出于安全性考虑，取吸盘面积为0.16 m2。此时吸盘受到的正压力为11 200 N。
“是这样，过去在这三个孩子里她最疼爱的是罗瑞，男孩子嘛，可是最让她操心、失望的也是他。她最欣赏、信赖的是大侄女罗云，但是她很讨厌罗云的爱人，觉得他是个小人，认定了罗云跟着他不会有好结果，可是人家夫妻恩爱得很，她也没办法。老太太说，好在她也对得起罗云了，花钱培养她上了大学也嫁了人，也算有个交代了，总之罗云是受了她老公的连累。至于那个小女儿，一直很不听话，老太太觉得她有点钱几天就会折腾光，给她钱没什么好处。”
1.2 城市建筑物外墙面类型简介
目前城市建筑物外墙面的材料主要有以下4种[4]：
(1)镶面类，如天然石材、人造石材、面砖、陶瓷砖、玻璃制品、铝塑板、金属板等；
(2)石碴类，如水刷石、干黏石、刹斧石等；
(3)砂浆类，如水砂浆(用作拉毛灰、甩毛灰)、聚合物水泥砂浆或水泥浆(用作喷漆、滚涂、弹涂)；
(4)色浆涂料，如水泥色浆、乳胶漆。
首先以书育德是书法教学的核心价值。任何一种学习首先是一种习惯。书法是我国古代历代名家为我们后人留下的珍贵财富。“在书法教育中培养学生发现美、欣赏美、表现美、创造美的能力，从而达到以字育德、以字正人、以字启智、以字益美、以字健身，书法育人的目的。”其次培养审美能力是书法核心素养的重要内容。初中恰好青春萌芽时期特有的脆弱和敏感。此时利用书法的学习让孩子们养成坐得下、坐得住、坐得稳的良好学习习惯有着至关重要的作用，同时还能提高学生的分析能力、审美能力、观察能力等各方面素质，可以说是静心学习、育德育人的良好学习手段。最后文化理解与传承是书法核心素养的组成部分。
其中，色浆涂料、玻璃制品、金属板的表面情况最好；然后是砂浆和石渣类，其表面相对粗糙，但是凹凸不太明显；石材、面砖类外墙表面情况最差，单个表面上不仅存在凹凸，而且由于每一个单元的表面小，所以彼此之间的连接处存在较多的缝隙。因此，文中将分析对象定为气体泄漏情况最严重的砖面墙，根据外墙面施工规定，选择最大的分格缝尺寸：长10 mm，宽5 mm。
1.3 吸盘简化密封模型的仿真
橡胶是一种超弹性、可高度变形的材料，所以密封结构具有高度非线性[5]。在进行仿真前做如下几点假设：
五是得益于强化项目管理。水利部会同财政部等有关部局制定了项目建设管理、资金管理暂行办法，国家防办印发了项目建设管理相关文件，组织开展平台软件及山洪预警专用产品技术测评，及时通报项目建设进度，并派出了4批次共56个专家工作组检查督导项目建设工作，对8个省（市）进行了专项稽查。通过强化项目建设管理，保障了项目建设质量和进度。
①由于橡胶材料泊松比接近0.5，可以视为不可压缩材料；
②材料的拉伸与压缩蠕变性质相同；
③材料行为是各项同性。
在Abaqus中建立如图4所示的简化密封结构的有限元模型并进行网格划分，且对重点研究区域进行网格加密。其中，合金材料弹性模量为70 GPa，泊松比为0.3；壁面材料弹性模量为72 GPa，泊松比为0.49。接触问题采用罚函数，摩擦模型为库仑模型，将吸盘骨架与密封材料设置为Tie接触。丁腈橡胶使用Mooney-Rivlin模型描述其作为超弹性材料的力学特性，其函数表达式[6]为
W=C10(I1-3)+C01(I2-3)
(3)
式中：材料常数C10和C01分别取1.87、0.47 MPa。
图4 密封结构网格模型
Fig 4 Grid model of seal structure
仿真过程建立3个分析步[7]：第一，对吸盘骨架施加一个极小的位移载荷，使该接触问题更容易收敛；第二，对其施加正压力模拟吸盘内外压力差；第三，施加表面力模拟吸盘受到的重力。
1.4 密封唇边变形仿真结果及分析
通过Abaqus对吸盘密封条与墙壁接触时受力情况进行仿真，得到在等效压力和重力的作用下，密封条的变形情况如图5所示。在平行于墙壁的方向，密封条的切向变形量约为0.164 mm，不会造成橡胶材料的松弛；在垂直于墙壁的方向，密封条的法向变形量约为0.262 mm，密封填充率约为2%。真空吸盘泄漏的墙壁缝隙基本没有得到改善，所以该橡胶材料的密封条在防止因分格缝而引起的空气泄漏上基本处于失效状态。
高中阶段是学生最为关键的发展阶段和学习阶段，所以在进行课程教学方法应用的过程中，广大教师更需要根据学生的实际情况，结合其身心特点，制订良好的培养和教育方案。学科培养的本质就是学科素养，这一工作在高中历史课程教学中同样占据着十分重要的位置，能良好地促进学生全面开展历史学科的学习。历史素养的主要组成环节有知识、能力、正确的价值观、历史意识等。课标指出：普通高中在进行历史课程教学中要将历史唯物主义作为指导思想，使学生逐渐掌握人类历史的发展情况，对学生的人文素养进行培养，从而促进学生得到更有效的发展。因此，在当前教育背景下，教师如何对学生进行历史素养培养就是当前最为关键的问题。
图5 密封结构受力变形图
Fig 5 Mechanical deformation diagram of seal structure
2 新型吸盘密封结构的设计
针对现有单兵爬墙装备专用吸盘存在的问题，其密封结构进行了重新设计，使其既可以提供足够大的摩擦力，又能够比较好地改善因墙壁缝隙的存在而导致的空气泄漏。新结构采用双层材料的组合密封结构：外层使用丁腈橡胶，内层使用硅泡沫橡胶。外层丁腈橡胶在提供足够大的剪切强度的同时[8]，又可以保证吸盘真空腔空间的稳定，维持内部流场的稳定性；内层硅泡沫橡胶是一种可压缩的超弹泡沫材料，相比于丁腈橡胶，泡沫橡胶更加柔软、易变形，在受到压力的情况下，泡沫橡胶可以更好地补充墙壁的缝隙，减少真空吸盘的气体泄漏量。新型密封结构的二维剖面图如图6所示，内层密封材料的高度超出外层密封材料10 mm。
图6 新型密封结构二维剖面图
Fig 6 Two-dimensional profile of the new seal structure
2.1 泡沫橡胶本构方程
为了研究泡沫橡胶的力学性能，首先应建立有效且可靠的本构方程。国内外学者针对橡胶建立了Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型、Flory-Erman模型和Ogden模型。泡沫橡胶材料同时拥有泡沫和橡胶材料的特性，其本构行为也具有超弹特性，但是因为泡孔的存在使材料变得可压缩。
根据文献[9]，由于泡沫橡胶的可压缩超弹性特性，假设它的应变能函数为
W=WA(I1,I2,J)+WB(J)
(4)
式中：第一项是由构型熵的变化引起的应变能；第二项是由热力学性能的变化引起的应变能；J是变形梯度张量F的Jacobi行列式。
目前，国内关于志愿者服务的研究主要的关注点在于志愿服务在国内的发展历程、发展阻碍因素与解决办法以及如何建立健全志愿服务机制、完善关于志愿服务的法律法规和如何激励参与者积极参与志愿服务等等问题。而笔者的论述主要以大学生为调查对象，从大学生个人发展意义的角度出发来论述参与志愿服务活动的必要性。所谓志愿服务的含义：就是参与志愿服务活动的个人自愿贡献自己的时间及精力，在不计报酬的情况下，所从事或参加的服务他人、奉献社会的社会公益实践活动。
WA(I1,I2,J)=UA(I1,I2)+WA(J)
(5)
式中：第一项为等容部分，第二项为体积部分。
UA(I1,I2)=α(I1-3)+β(I2-3)+γ(I1-3)(I2-3)
(6)
式中：α、β、γ为材料参数，是由实验数据拟合确定的。
WA(J)=δ[1+(1-φ)1/2]2(1-φ)2×ES(J-1)lnJ
(7)
式中:φ为孔隙度；ES为基材橡胶的弹性模量；δ是反映泡沫橡胶材料孔隙结构缺陷的常数，由实验数据拟合确定。
WB(J)=A/2[(J2-1)/2-lnJ]
(8)
式中:A是由实验数据得到的材料参数。
综上所述，可以得到泡沫橡胶材料的应变能函数：
W=α(I1-3)+β(I2-3)+γ(I1-3)(I2-3)+
在此案例中，教师破除自身的权威性，鼓励学生自主思考，表达自己的观点，发表自己的意见。这种平等民主的对话方式，不但让学生获得了解决问题的多样性答案，而且有利于和谐共生的师生关系的创建，他们都体验了积极的情感，知识在对话中潜移默化地生成，犹如“随风潜入夜,润物细无声”。
总而言之，体验式学习的应用对于提高小学生的学习兴趣以及数学教学质量具有积极作用。在应用体验式学习的过程中，教师首先应该明确小学数学的教学目标，同时秉承以学生为主体的教学理念，通过情境教学和游戏教学方法的合理运用强化学生的自主学习，切实提升课堂教学效果。与此同时，教师应该注重学生动手操作能力的培养，可以通过动手操作推进学生的参与，并且应该在课堂中加强学生之间的探讨交流，从而高效发挥体验式教学的优势。
特别是在教学中能够较好地和物理学知识相结合，从学生实际出发，让学生领会技术动作后再因地制宜设置练习，通过教师和学生的共同努力，一定能够提高教学效果。
δ[1+(1-φ)1/2]2(1-φ)2×ES(J-1)lnJ+
A/2[(J2-1)/2-lnJ]
(9)
2.2 组合密封结构有限元分析
吸盘内层密封材料选用的硅橡胶泡沫，其等轴试验数据如表1所示。
根据实验结果对内层的泡沫橡胶的材料属性进行设定，外层材料属性和之前保持一致，分析步的设置和之前一致；在平行于墙壁的方向上，根据丁腈橡胶的仿真结果，对其边界条件多施加一个约束；同时由于变形量更大，所以在划分网格时要更加细化，使计算过程更加容易收敛。
表1 泡沫橡胶等轴试验数据
Table 1 Bearing test data of foaming rubber
应力σ/MPa00.2560.5120.7681.0241.2841.5401.7962.0522.564应变00.1410.1990.2450.2860.3240.3560.3820.4030.436应力σ/MPa3.7063.5884.1044.6165.1285.6406.1526.6687.0367.692应变0.4620.4830.4990.5130.5260.5370.5460.5530.5620.567
Abaqus仿真结果如图7所示，在平行于墙壁方向，密封结构由于外层丁腈橡胶的限制，最大切向变形量基本保持在0.164 mm；在垂直于壁面方向，密封材料补偿墙壁缝隙的最大变形量约为2.92 mm。新型密封结构补偿墙壁缝隙的占比率约为40%，使真空吸盘在工作时泄漏面积大大减小。
在对数据库表进行编辑(增删改)操作时，所有与表对应的VO(值对象)类都附加一个操作码，以代表是何种编辑(增加、删除、修改)。由此，从VO类中抽象出一个所有VO类的共同父类AbstractData，此类为抽象类。如图2所示。
图7 组合密封结构受力变形图
Fig 7 Mechanical deformation diagram of combined seal structure
3 吸盘内部流场仿真分析
针对普通吸盘和新型吸盘密封结构，利用Fluent对吸盘内部流场进行仿真，对比2种密封结构内部的压力分布。计算域三维模型如图8所示，由于在气体进口处的压力、速度和流量等情况都是未知的，所以要在物理模型的基础上增加扩展区[10]，与未密封的泄漏缝隙相连。使用ICEM对模型进行网格划分，网格数量级达到106。将结果导入到Fluent中进行分析，扩展区入口处边界条件设为一个标准大气压(101 kPa)，排气出口处压力为-70 kPa。离散方法使用有限体积法，求解算法采用SIMPLEC。计算过程求解N-S方程，采用k-ε标准双方程作为湍流计算模型。
根据马斯洛的需要层次理论可知，老人有娱乐、交友和求知等方面的需要，从而实现自我价值，充实自我、发展自我。这就要求有平台来为老人提供交友服务，可以学习与时俱进的新知识、参与丰富多彩的社会活动。无论是身处城市还是身处农村的空巢老人，都面临着子女不能陪伴照顾的困境，但二者在面临这个困境上存在很大的差异，城市空巢老人居住的环境条件比农村空巢老人好很多，有各种各样的公共休闲娱乐设施，而农村一些地区很少甚至没有这些公共娱乐设施。因此，农村空巢老人的休闲娱乐生活方式有待改善。
图8 真空吸盘流场物理模型
Fig 8 Physical model of vacuum sucker flow field
通过仿真计算，得到了2种密封结构在Y方向流场的压力云图，如图9所示。
审计作用是指审计职能在审计实践中所发挥的客观影响及产生的实际效果。我国审计的作用主要有4个方面：监督被审计单位的财政财务收支和会计资料的真实、正确；监督被审计单位遵守国家的财经法规和财经纪律；督促被审计单位加强经济核算，改善经营管理，提髙经济效益；为宏观经济控制和管理服务。
图9 吸盘流场Y-Coordinate切面压力云图(kPa)
Fig 9 Pressure cloud map of the shear surface of the suction cup flow field Y-Coordinate (a)current sealing structure;(b)new sealing structure (kPa)
两者对比可知，普通吸盘的真空度是[-60.1,56.6]，使用新型密封结构吸盘的真空度为[-65.7,63.2]，真空度提高了约10.3%。所以新型组合式密封结构可以有效地提高且保持吸盘内真空度，改善了单兵爬墙装备在使用过程中的安全性。
4 结论
(1)针对现有单兵爬墙装备专用吸盘存在的问题，对其密封结构进行优化，利用Abaqus软件分别对单兵爬墙装备专用吸盘优化前后的密封结构进行有限元分析，结果表明，在保证切向变形在要求范围的情况下，优化后密封结构的缝隙补偿率约为40%，大大高于原密封结构密封裙座缝隙补偿率的2%。
(2)新型组合式密封结构大大降低了真空吸盘在使用时的泄漏面积。Fluent分析结果表明，新结构的真空度提高了10%左右，因而可以更好地贴合墙壁缝隙，起到更好的密封作用，在工作过程中保持吸盘内真空度水平，从而保证在单兵爬墙装备能够安全有效地工作。
