基于Abaqus和modeFRONTIER的复合材料结构优化设计方法

复合材料结构优化设计包括几何尺寸、铺层层数和铺层顺序的优化设计,通常采用多级优化技术,将几何尺寸、铺层层数和铺层顺序逐级进行优化。本文使用一个十进制数字表示一个复合材料层合板的铺层顺序,作为铺层顺序的设计变量。将有限元软件Abaqus与优化软件modeFRONTIER集成,采用Python语言编写的铺层顺序的算法,对复合材料结构的几何尺寸、铺层层数和铺层顺序进行同步优化。     

某地高精度室内真北方位基准建立方法

为了校准寻北定向装备的寻北偏差,需要建立真北方位基准。由于气象因素的影响,室外真北基准目标成像质量和观测仪器稳定性均受到制约,因此,需要在室内建立高精度的真北方位基准。提出了一种高精度室内真北方位基准建立方法。本方法的真北基准采用2个平行光管和1个平面镜来维持,并利用2台Leica5100A 0.5″级电子经纬仪采用双测站天文定向方法进行标定。实测结果表明：2017年10月19和20日在室内外温差和湿度差很大的环境下,仅通过2个时段总共6个测回观测,计算得到的3个真北方位的平均值中误差分别高达0.17″、0.18″、0.20″。2018年10月11和12日进行了复测,3个真北方位的平均值中误差分别为0.47″、0.30″、0.48″,复测3个基准变化分别为+3.84″、+1.96″、+3.80″。测量结果表明,所建立的室内真北方位基准稳定,采用的技术措施和方法有效。     

高速转子系统支承结构及力学特性设计方法

针对航空发动机高速转子系统支承结构及力学特性设计问题,开展支承结构约束特性（支点位置和支承刚度）对转子系统刚度及转子动力学特性的影响分析,建立转子支承结构约束特性与转子力学特性关联力学模型。通过对转子系统支承结构特征参数与刚度特性、振动特性等力学特性的关联性分析,定量描述了转子支承约束特征及轮盘惯性载荷对转子系统动力学特性的影响规律,在此基础上,提出了基于转子变形控制的支承约束特性与转子力学特性一体化设计方法。仿真计算结果表明:对于高速转子系统可以通过对支点位置及支承约束刚度的设计,调整转子弯曲变形和临界转速的分布特征,使其在通过或靠近弯曲振型临界转速的高转速工作状态下,具有足够的安全裕度。这种通过结构特征参数的变化,优化转子系统力学特性的方法,对航空发动机总体结构布局及动力学设计具有重要的工程参考价值。      

基于支持向量回归机的数控机床 几何误差元素建模研究

针对数控机床几何误差元素建模时面临的误差样本数据少且呈非线性的问题,研究在小样本数据集非线性回归分析中具有独特优势的支持向量回归机,并基于此建立数控机床几何误差元素的预测模型。分析现有几何误差检测中常用的九线法所存在的测量选点难和计算累积误差等问题,提出增加每条测量线垂直方向直线度的测量和修正误差项计算模型的改进方法。以高斯径向基核函数为支持向量回归模型的核函数,运用交叉验证法,选取合适的模型参数,求解凸二次规划问题,进而建立几何误差元素的预测模型。以QLM27100–5X五轴龙门机床X轴为例,基于改进的九线法进行测量辨识得到几何误差样本数据,然后分别基于支持向量回归机和最小二乘法建立几何误差元素预测模型,对比两个模型的预测精度,结果显示,前者的预测均方差值MSE为0.0238,小于后者的0.072,验证了支持向量回归模型在小样本集下具有更高的预测精度。     

多目标约束的精锻叶片几何重构优化算法

新型航空发动机已部分采用精密锻造工艺提高叶片的制造精度和效率。然而,精锻后的叶身型面与设计模型存在几何偏差,导致依据设计模型加工后的进/排气边与精锻的叶身型面不能很好地匹配。为了解决该问题,提出一种面向精锻叶片自适应加工的几何重构方法。首先,建立基于公差约束配准的目标函数,并采用粒子群优化（PSO）算法求解目标函数。其次,提出基于叶身变形趋势预测进/排气边轮廓的光顺重构算法。最后,通过精锻叶片自适应数控加工实验对提出的方案和算法进行验证。实验结果表明,该方案可以有效重构出合格的工艺模型,满足精锻叶片的精密数控加工要求。     

悬停状态共轴双旋翼桨叶扭转气动特性

针对桨叶气动性能的提高,建立了一套基于悬停状态的共轴双旋翼桨叶扭转设计方法.在该方法中,设定单旋翼桨叶扭转几何安装角,通过仿真验证,合理的桨叶扭转,可提高旋翼性能7.0%;根据桨尖涡对桨叶的影响,以及共轴双旋翼气动特性,分别对桨尖几何安装角及上下旋翼几何安装角进行修正,实现悬停状态共轴双旋翼桨叶扭转设计.最后,对所设计的共轴双旋翼进行模拟仿真,结果表明该扭转翼较未经扭转的矩形翼升力提高了10.3%.      

高超声速二元进气道顶板移动变几何方案数值模拟

针对一种工作于马赫数Ma=4~6范围内的高超声速二元进气道,探索了一种进气道部分压缩顶板可移动的简单变几何方案,利用数值模拟研究了接力点变几何进气道的自起动性能和Ma=4~6的调节方法。结果表明:部分压缩顶板可移动简单变几何进气道方案在Ma=3.7能够实现自起动;变几何所形成的自适应放气槽放气量很小,最大放气量在2%以内,关闭自适应放气槽接力点Ma=4流量系数达到0.77;在整个工作范围内流量系数较高、总体性能较优,该变几何方案的调节方法是切实可用的。     

空基平台无源定位的误差推导与精度分析

为研究双机无源定位的误差精度,对无源定位误差公式进行了推导,并采用数字仿真的方法对间距、目标位置、测角精度以及平台测量误差对定位精度的影响进行了分析。分析结果表明,平台的几何位置对误差影响较大,保证目标交汇角在一定范围内,是保证定位精度的有效方法。     

商用发动机10级高压压气机一维特性优化设计

采用HARIKA算法对某商用发动机10级高压压气机进行了一维特性预测.引入遗传算法优化设计手段,以压气机一维设计参数为优化变量,设计转速下特性线的峰值效率、裕度为优化目标函数.与初始特性线相比,压气机在优化后设计转速时特性线的峰值效率提高了12.3%,裕度由11.7%提高到25.13%.对变几何压气机特性进行了优化分析,给出不同换算转速下进口导叶及前3级静子叶片安装角的最佳调节规律.优化后的压气机在非设计转速下的效率特性得到了大幅提升,压比特性得到了提高,流通能力也得到了加强.将压气机一维优化的特性线与采用一维优化设计参数得到的全三维计算结果在1.0,0.9倍换算转速下进行了对比,两者预测出的喘振边界在最大偏差处不超过6.25%.      

矩形截面高超声速变几何进气道研究

为了改善宽马赫数范围工作的进气道性能,对矩形截面高超声速变几何进气道进行了研究,提出并设计了一种包括唇口开启、唇口后退等几何动作的变几何进气道设计方案。据此在马赫数Ma=4.0～6.5范围内设计了矩形截面高超声速变几何进气道,采用数值仿真方法对其气动性能开展了研究,并与定几何进气道性能进行了对比。研究结果表明:设计马赫数及高于设计马赫数条件下,变几何进气道与定几何进气道的性能基本相同。低于设计马赫数时,变几何进气道的性能明显优于定几何进气道。