大型复杂航天器结构有限元模型的验证策略研究

大型复杂航天器结构有限元模型的合理性和准确性在航天器研制过程中具有重要意义, 它是开展星箭耦合分析以及力学环境条件设计等工作的基础。首先综合有限元建模、模 态试验、相关分析和模型修正等技术构造了一套系统的航天器结构有限元模型试验验证策略 ;然后,针对我国新一代大型卫星平台——东方红四号卫星开展了整星有限元模型的试验 验证研究,其中整星模态试验以及模型修正等研究工作属首次在东方红四号卫星平台上成功 实施。修正后有限元模型对整星主模态频率预测误差小于5％,模态置信准则大于0.6,预 示精度达到工程要求。
     

基于及时修正策略可靠性增长的动态Bayes评估方法

针对指数寿命型设备在及时修正策略下的可靠性增长过程,提出了一种动态Bayes评估方法。该方法建立了及时修正策略下的AMSAA模型,并依据已有研制试验数据,对下一次试验的设备失效率进行预测,并将预测结果作为对新技术状态下设备失效率的验前认识,然后利用最大熵方法给出设备失效率的验前分布,进而实现对产品可靠性增长的Bayes统计分析。最后给出了该方法的具体算例,通过对比分析证明了该方法的有效性。     

弧齿锥齿轮齿面拓扑修形及加工参数计算

为了能够实现对齿面啮合性能的灵活控制,针对弧齿锥齿轮小轮提出一种齿面拓扑修形方法,即借助二阶曲面对齿面偏差拓扑的近似表达,将齿面拓扑修形分解为5个方向:螺旋角修正、压力角修正、齿长曲率修正、齿廓曲率修正及齿面挠率修正,通过改变5个方向的修形系数对小轮齿面拓扑结构进行自由控制。在此基础上,建立齿面偏差与机床加工参数之间的修正数学模型,通过构建敏感性矩阵并采用最小二乘法求解,反求出获得修形齿面的小轮加工参数,以便指导加工。以一对弧齿锥齿轮副为例进行修形啮合分析,仿真结果表明:选取齿长曲率修形系数为0.0001,齿廓曲率修形系数为0.0005,齿面挠率修形系数为0.0003,对齿面进行拓扑修形后传动误差幅值为-25.60″,接触迹线倾斜角度变为54.7°,相比原始结果啮合性能得到改善。滚检接触区与理论仿真结果一致,验证了修形方法的有效性。      

基于测量试验数据修正有限元模型质量矩阵

对无阻尼结构系统有限元模型质量矩阵修正问题,以该矩阵修正量的F-范数为目标函数,并以待修正质量矩阵应具有的性质,如满足正交关系,对称性,半正定性和稀疏性作为约束条件,数学上形成带约束的矩阵最佳逼近问题。给出了问题有解的条件,基于循环投影方法,提出了求解矩阵最佳逼近问题的数值方法。数值结果说明了所给方法的有效性。     

基于位置修正的轨迹测量方法研究

传统精密轨迹测量方法大都采用GPS、全站仪等设备,存在设备不易架设、数据不连续、对环境要求较高等缺点。针对该问题提出一种基于航位推算系统的轨迹测量方法。该方法在航位推算基础上引入了位置修正技术,通过起始点与终点坐标即可计算出系统俯仰角误差、方位角误差及里程仪标度因数误差。系统完成航位推算计算后,用求解出的系统误差对航位推算轨迹进行修正,即可获得高精度的轨迹数据。最后通过试验验证该方法可行,系统行进153m误差小于0.12m。     

基于误差补偿的点云数据修正方法研究

为提供测量效率及精度,提出了一种基于多源数据融合的测量数据修正方法。首先分别利用低精度高效率设备和高精度低效率设备对同一构件进行测量获得高密测量点云和稀疏基准点云,此后基于本文所提定位块定位方法对两组数据进行配准,然后依据测量点云与基准点云间构建误差矩阵,继而对高密测量点云进行修正以提高测量精度。实验结果表明,该方法可将测量数据的误差由3.374mm减小到0.517mm。     

圆柱滚子轴承打滑机理研究及试验验证

采用模型修正技术修正轴承-转子系统部件的有限元模型;利用ADAMS多体动力学仿真软件建立圆柱滚子轴承-转子系统的刚柔耦合模型;基于此刚柔耦合模型对圆柱滚子轴承进行打滑过程运动仿真,研究转速、径向载荷、游隙以及摩擦因素对轴承打滑率的影响;设计轴承-转子系统试验台,对圆柱滚子轴承进行打滑率测试试验,研究载荷、转速以及游隙对轴承打滑的影响,验证仿真模型的准确性;在此基础上研究轴承运转过程中,多种参数可能造成打滑的边界条件。     

基于部件特性的航空发动机性能模型修正

研究了基于部件特性修正的航空发动机稳态性能模型修正方法,并通过对部件特性的研究总结了部件特性修正因子选择原则。以此为基础,提出了基于多状态试验数据的发动机性能模型修正方法,并采用双轴涡扇发动机地面试验节流特性数据对稳态性能模型进行修正。结果表明,采用单个试验状态数据修正后的稳态性能模型不能完全满足工程使用要求,使用基于多状态试验数据修正后的节流特性转速范围内模型计算精度与修正前相比有很大提高,验证了该方法的有效性和实用性。     

超音速反舰导弹全向追击变系数比例导引

阐述了针对超音速反舰导弹变系数修正比例导引规律精度不高和弹道末端特性差的缺陷,提出了适用于全向追击的变系数比例导引,并进行了全弹道仿真.结果表明,提出的导引规律不仅精度高,而且全程弹道特性都比较好,更适于工程实践和实战需要.     

基于改进SAC-IA算法的激光点云粗配准

针对传统采样一致性初始配准(SAC-IA)算法存在收敛速度慢与精度不高等问题,提出一种改进SAC-IA算法。该算法利用扫描角限定方法对特征点选取进行几何约束;配准后两站点云特征点的FPFH直方图差值、欧氏距离差值和几何斜率差值同时作为误差修正标准;当变换矩阵满足精配准初始角度和平移要求时才输出该矩阵。通过实验仿真:该算法有效解决样点共线和局部的问题,有效缩短了算法时间,效率提高1倍以上;提供给精配准初始角度精度在10~(-2)量级,平移量精度提高3个数量级。