学科研究动态报告（八）
题目：
Large Deformation and Nonlinear Dynamics of Dielectric Elastomers
报告人： Dr. ZHU Jian (National University of Singapore) 时间： 2013年01月18日，星期五， 12:30 pm 地点：院南高厅 报告内容：
Large Deformation and Nonlinear Dynamics
of Dielectric Elastomers
In response to a stimulus, a soft material deforms, and the deformation provides a function. Such a material is called a soft active material (SAM). This seminar focuses o-n one class of soft active materials: dielectric elastomers. When a membrane of a diel-ectric elastomer is subject to a voltage through its thickness, the membrane reduces thickness and expands area, possibly straining over 100%. The dielectric elastomers are being developed as transducers for broad applications, including soft robots, ada-ptive optics, Braille displays, electric generators, and acoustic equipments. For dielec-tric elastomers, one of the most conspicuous attributes is large deformation of actua-tion induced by voltage. However, electromechanical instability may limit their defor-mation. I will illustrate how dielectric elastomers survive or eliminate electromechan-ical instability, through mechanical designs. In addition, I will discuss oscillation of di-electric elastomers, which is nonlinear due to large deformation and nonlinear electr-omechanical coupling. Interesting phenomena are found, such as hysteresis, superh-armoincs, and subharmonics. Applications exploiting dynamic behavior of dielectric e-lastomers include loudspeakers, active noise control, and frequency tuning. 心得体会以及相关论文研习：
介电弹性体(Dielectric Elastomers)是具有高介电常数的弹性体材料，其在外界电刺激下可改变形状或体积；当外界电刺激撤销后，又能恢复到原始形状或体积，从而产生应力和应变，将电能转换成机械能。介电弹性体是一种新型电致感应智能材料，具有较高的机电转换效率，具有质量轻、价格低、运动灵活、易于成形和不易疲劳损坏等优点，因此自20世纪9O年代以来，吸引了不少国内外学者的关注，并且从性能到模型以及在航空航天、医疗卫生和机器人等方面开展了相关的实验研究。R．Pelrine等人的研究结果表明，介电弹性体电致应变可以超过100%，这一发现极大地促进了介电弹性体的相关研究与进展。
介电弹性体驱动器的工作原理来源于麦克斯韦力。当在介电弹性体驱动器的上下表面施加电场时，上下表面的异性电荷互相吸引，而在平面上的同性电荷互相排斥，从而产生径向方向上扩展，平面方向上压缩。尽管目前研究的介电弹性体驱动器能产生较大的电致变形，但是均需在较高电场下才能产生（电场高达150MV/m），这严重影响了介电弹性体的使用，尤其是在生物医学领域，对人体和设备存在潜在的危险。因此，将介电弹性体发展成性能可靠、可广泛应用的微驱动技术，具有小驱动电压下产生大电致形变的性能成首要关键。
学科研究动态报告（九）
题目：人因可靠性分析发展历程及最新发展
报告人：张力 教授
时间： 2013年05月14日，星期二， 14:00 pm 地点：院南高厅 报告内容：
人因可靠性分析发展历程及最新发展
人因事故已是大规模复杂人机系统主要的事故源之一，因而人因可靠性分析（HRA）日益重要。该报告将介绍HRA的主要功能和作用；介绍国际上主要的十余种HRA方法，并评析其优缺点；还介绍HRA的研究前沿、发展动态，特别是在数字化人机系统中相关进展；报告人还将介绍自己在HRA领域所做的工作。 心得体会以及相关论文研习：
人因失误机理(或模型)是研究人因可靠性的理论基础。对历史灾难性事故原因的认识，经历了从技术、人误到组织错误这样一认识过程，认为灾难性事故的产生源于人误，人被视为问题的起源，并对人误开展了广泛研究，发展了各种人因失误模型来描述人因失误机理，大致可归结为：个体失误模型、班组失误模型、组织错误模型以及复杂社会—技术系统模型。这几种模型都存在着局限性。由于人的固有缺陷，决定了人在不同条件下行为的不确定性和随机性，而现今发展的个体失误模型都是基于假设和经验建立起来的，对操纵员的复杂认知过程的认识可谓不尽人意。对班组认知行为机理和失效的研究只停留在面上，且未进一步深入到班组的复杂机理和可靠性研究。班组错误模型仅给出了大概的分析框架，未对各模块中因素间的因果关系进行说明，也未说明屏障存在何处、屏障如何被突破。复杂社会—技术系统模型中各组分的构成过于粗糙，更具体的系统中各组分的因果关系还需进一步研究，缺乏人因失误与组织情境环境间的因果对应方面的研究等。由于人因失误机理对于人因可靠性分析技术至关重要，因此建立基于情境环境的人因失误因果模型，从而发展一种基于情境环境的人误分类体系具有重要意义。它强调的是包括人在内的整个系统组分间的复杂相互作用和因果对应关系，同时可收集到更多关于引发人误的情境环境条件的定性和定量信息。人因可靠性分析（Human Reliability Analysis，HRA）起源于20世纪50年代，现在被广
泛使用的第l代人的可靠性分析技术(如THERP、HCR等)以及发展的第2代人的可靠性分析技术(如ATHEANA、CREAM等)是通过构建HRA事件树或故障树来描绘失误模式及它们间的关系，并最终获得任务失效概率。但上述技术未充分考虑失误模式对系统的影响和后果严重度(如果考虑了影响，也仅为定性考虑)，从而难以达到概率安全评价(PSA)的最终目的。随着计算机技术的发展，在第1代和第2代HRA方法逐渐发展和完善的过程中，相伴出现了第3代HRA方法——基于仿真的动态的HRA方法。传统的第1代和第2代HRA方法均以运行事件的静态任务分析作为绩效建模的基础，依靠实证和专家判断得来的数据进行绩效估计。而第3代基于仿真的HRA方法是一动态建模系统，利用虚拟场景、虚拟环境以及虚拟人来模拟实际环境中的人的绩效，提供一HRA建模和量化的动态性描绘的基础，说明了复杂人一机系统间动态交互的特性。由于人的行为的固有弱点，使得现存的HRA方法存在诸多缺陷，特别表现在数据的可用性和精确性以及人的绩效的动态本质的描绘方面，如何解决数据问题是当前HRA方法的核心问题。未来发展先进的HRA方法应解决以下问题：（1）人因数据的收集和规范化；（2）人的认知过程及人机交互的真实描述；（3）人因可靠性分析结果的一致性、可验证、性及可追溯性；（4）行为形成因子(PSF)与人因可靠性间的因果关系辨识。
