Parallel,adaptive, multi-object trajectory integrator for space simulation applications

Computer simulation is a very helpful approach for improving results from space born experiments. Initial-value problems (IVPs) can be applied for modeling dynamics of different objects – artificial Earth satellites, charged particles in magnetic and electric fields, charged or non-charged dust particles, space debris. An ordinary differential equations systems (ODESs) integrator based on applying different order embedded Runge–Kutta–Fehlberg methods is developed. These methods enable evaluation of the local error. Instead of step-size control based on local error evaluation, an optimal integration method is selected. Integration while meeting the required local error proceeds with constant-sized steps. This optimal scheme selection reduces the amount of calculation needed for solving the IVPs. In addition, for an implementation on a multi core processor and parallelization based on threads application, we describe how to solve multiple systems of IVPs efficiently in parallel.     

时变磨损间隙对机构可靠性的动态影响

为克服磨损速率恒定和磨损影响因素随机性假设带来的不足,并准确预测机构磨损可靠性的动态变化过程,利用等效弹簧阻尼接触碰撞力模型和磨损过程离散化方法,建立了关节间隙的时变磨损方程;引入PHI2方法、定义上穿率,将时变磨损方程转变成时变可靠性方程,从而提出了含时变间隙多体系统动力学和PHI2方法相结合的磨损可靠性分析方法。以某星载天线双轴定位机构为例,研究了产品可靠性及参数概率灵敏度的动态变化规律,分析了磨损各参数对产品可靠性的影响。结果表明,在稳定磨损阶段结束以前,接触碰撞力是主导因素,其对可靠性的敏感度是其他因素的10倍以上,此后,间隙将超过接触碰撞力,成为新的主导因素;且间隙存在临界情况,在此之前,间隙的适当增大有利于产品可靠性的提高。相比于现有研究强调磨损随机性、忽略磨损过程的非线性变化和间隙时变对可靠性的影响,所提方法能准确预示磨损及可靠性的动态变化过程。     

气压膝关节下肢假肢的分析与研究

本文应用机构学、生物力学和流体力学等方面的理论，对气压膝关节大腿假肢进行了较为系统的分析和研究。在对实现假肢站立相稳定性和摆动相控制性分析的基础上，用平面多杆机构模拟大腿假肢的多中心膝机构，建立了该机构的力学模型，并进行了最优化方法设计；根据正常人体的步态数据，用气压控制装置来模拟假肢摆动相控制性，并达到良好效果；最后进行了假肢膝关节的结构设计。     

MPI和Pthread混合编程在NCS算法中的设计和实现

根据星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）实时和准实时成像的需求,论文设计和实现了一种混合编程模式的非线性CS（Nonlinear Chirp Scaling, NCS）成像算法。此方法基于SMP（Symmetric Multiprocessing）集群系统,利用MPI（Message Passing Interface）和Pthread混合编程,实现了多进程和多线程的两级流水线并行成像处理。通过在HP刀片系统上的实验验证和结果分析,这种混合编程的流水线NCS并行成像算法既能较好适应前端系统传输一景原始回波数据时间不小于8s的情况,又能较好适应大规模原始回波数据堆积并且等待处理的情况。     

全数字接收机中的并行插值技术研究

文章针对全数字接收机提出了一种并行插值结构.它不同于以往的串行插值,一次可以计算出一个符号内所需的所有插值点.这个特点改善了硬件中对插值计算的速度限制,提升了全数字接收机的性能.同时仿真结果表明,该并行插值结构可以很好的调整定时误差,适合应用在高速率的数据通信中.     

航星座自主运行平行系统的轨道计算方法

构建一个能够与实际卫星导航系统长期保持时空一致的平行系统,可为导航星座自主运行提供一个监视与评估平台。针对建设该平行系统所需的高逼真轨道计算问题,引入平行系统理论的思想,在分析历史精密轨道的基础上,提出高精度轨道计算与预报方法。该方法以不断更新的精密轨道作为输入,利用PID增量式算法或时变加权法进行数据平滑,使得轨道计算结果始终与实际系统保持高度一致性。试验结果表明,该方法可使卫星轨道计算的结果与实际卫星轨道长期保持在分米量级。     

SiC/SiC复合材料氧化退化研究进展

从SiC/SiC复合材料氧化行为、氧化环境下的失效机理与力学性能三个方面,对SiC/SiC复合材料氧化退化的研究进展进行了综述。文中总结了影响材料氧化行为的重要因素,包括温度、氧分压、水蒸汽以及界面层厚度等。详细分析了材料在不同温度范围内的失效机制,即氧化脆化是SiC/SiC复合材料在中温范围内的重要失效机制,材料在高温下的失效主要是由纤维强度退化、蠕变及界面氧化引起的。总结出:界面氧化消耗、纤维性能退化是引起材料力学性能退化的关键因素,指出了目前研究中存在的问题和发展方向。     

1980年11月6日—7日耀斑后冕拱的激活机制

1980年11月6日耀斑后冕拱(Post-flare coronal arch)在母耀斑(AR2779)开始后3小时形成, 并在形成后11小时和25小时两次激活。两次激活均由双带耀斑的增长环系所致。本文提出了激波加热和Petschek重连是该冕拱有效的激活机制。导出并求解了考虑辐射损失、热传导、激波加热和Petschek重连加热的冕拱能量方程。理论计算结果与Svestka根据SMM空间资料所给出的该冕拱的激活曲线基本符合。      

Stewart台体并联机器人位置正解

为获得Stewart台体并联机器人位置正解的解析解,使用分次字典序Groebner基和Sylvester结式相结合的代数方法对该问题进行研究.利用计算代数中的分次字典序Groebner基算法,计算该机器人位置正解封闭数学模型的分次字典序Groebner基;从得出的51个基中选取20个基,构造20阶Sylvester结式,分析符号形式方程组的变量次数,可以直接得出该机器人位置正解一元高次方程的次数为40且最多有40组解的结论,其结果与前人的完全一致,但结式的尺寸却小得多.为了对结果进行验证,使用同伦连续法对同一个数字算例进行计算,两种方法得到结果一致.为并联机构位置正解的研究提供了一种新的有效算法.     

弧面分度凸轮实体建模研究

系统分析了弧面分度凸轮曲面的形成特点,根据空间啮合原理简洁地导出了弧面分度凸轮的廓面方程,利用旋转坐标的方法,建立了凸轮廓面与从动件上特征截面接触点的一般数学模型。在此基础上,提出了弧面分度凸轮实体建模方法,并以Solid Works软件为平台,进行了实例计算。该实体建模方法,为深入研究共轭曲面零件的实体造型问题奠定基础。