小卫星一体化星敏支架拓扑优化

针对小卫星薄壁式铸钛一体化星敏支架减重需求,采用拓扑优化方法设计了一种面向3D打印制造的一体化星敏支架,拓扑优化计算时以刚度不低于200 Hz和重量最小化为目标得到了材料分布模型,采用形状优化和形貌优化等手段对材料分布模型进行光顺处理得到了拓扑优化设计后一体化星敏支架。经有限元分析,星敏支架刚度和强度满足要求。选择Ti6Al4V（TC4）激光选区熔化成型工艺加工了样机,验证了拓扑优化的星敏支架的可制造性。拓扑优化的一体化星敏支架重量相比薄壁式结构铸钛一体化星敏支架减重达80%。     

不同冲角下有叶顶间隙的涡轮叶栅拓扑与旋涡结构

对具有叶顶间隙的直叶栅和正、反弯三套涡轮叶栅进行了实验测量,研究在较大间隙(0.036)下,气流冲角和叶片弯曲对叶顶泄漏流动的影响.根据壁面流动的墨迹显示,应用拓扑学原理,分析了叶片表面和上、下端壁的拓扑结构,指出当气流冲角由0°增至20°时,与零冲角下的同类叶栅相比较,鞍点的位置均移向上游,分离区的范围在沿流向和垂直流向的方向上扩大,上、下通道涡分离线向叶展中部爬升.在冲角为零以及20°的情况下,叶片正弯均消除了上通道涡,这一方面减少了壁面流场中奇点和分离线的数量,较大地降低了上通道涡与泄漏涡的相互作用损失,另一方面强化了端壁横流对泄漏流动的封堵作用,有利于降低相对漏气量.     

火箭支架的有限元分析与优化设计

拓扑优化是一种根据载荷、约束及优化目标寻求结构材料最佳分配的优化方法,既可以用于全新产品的概念设计,也可用于已有产品的设计改进.以某火箭支架为例,进行了有限元仿真分析,并与试验结果进行了对比分析,验证了仿真分析方法的正确性,然后在已有支架的基础上,在设计接口框架下的优化空间内,实施以支架应力水平为约束条件的拓扑优化分析...     

直升机弹性多支点传动轴的主共振分岔分析

根据质心运动定理、G alerk in法和D irac函数,求得非惯性移动系下直升机的倾斜弹性多支点传动轴的弯曲运动方程。在此基础上,用多尺度法求得稳态下主共振的分岔方程。分析了运动稳定性、幅频响应曲线的拓扑结构等。结果表明:弹性中间支点有限幅器的功用,能提高传动轴的运动稳定性,增大相邻阶主共振之间不分岔的频率范围。可通过减小偏心距、降低主共振的阶数、加大传动轴及中间支点处的阻尼,使传动轴主共振不分岔。      

拓扑优化方法在飞机结构件概念设计中的应用

为了能够有效地降低飞机结构承力件的重量,针对飞机骨架,以加强框和普通框以及翼梁的概念设计为研究内容,通过对"敏度阈值"概念的分析,指出其不足,提出了"改进的敏度阈值"概念,并与"约束补偿"策略结合而形成新的拓扑优化算法,用于上述结构件的材料布局优化设计.多个算例中的拓扑优化结果均显示其结构型式十分新颖,值得深入地探讨.     

多芯线束压接拓扑与性能的分形几何关系

为建立微小型多芯线束压力连接器的芯线拓扑分布与其连接性能间的连接可靠性评价,以一种广泛使用的微型多芯线束连接器为研究对象,通过大量实验发现,多芯线束压接变形后的拓扑轮廓具有典型的分形特征;芯线变形截面的分形维数是其压接性能的一种度量,随着芯数的增加,芯线内部各素线的分布趋于稳定,线束的拓扑分布对其压接性能的影响逐渐减弱;即多芯线束压力连接后芯线的拓扑分布与其连接性能存在分形几何关系。此种分形几何关系的建立对基于实验和接触有限元解析结果的多芯线束压力连接器的性能评价具有较强的工程参考价值。     

结构动力学拓扑优化局部模态现象分析

使用拓扑优化技术进行结构自然频率最大化设计时的主要问题是结构空洞区域可能出现的局部模态现象。采用刚度矩阵和质量矩阵求解动力学特征方程,通过算例分析了结构密度差异、惩罚因子对自然频率和模态的影响以及局部模态现象产生的原因。结果表明,由于实体各向同性材料惩罚函数法(SIMP)使用了指数惩罚因子,空洞区域的密度与刚度差异远远大于实体区域,导致空洞区域局部模态的产生。分析了局部模态的产生过程,给出了结构自然频率和模态相对实体-孔洞区域密度的比值以及惩罚因子的变化趋势。同时,基于传统体胞微结构均匀化等效模型方法,提出了描述结构空洞区域的多种体胞微结构,计算证实这些微结构形式均可有效地避免局部模态的发生。     

电加工脉冲电源的闭环系统设计

针对两级结构复合脉冲(电压脉冲／电流脉冲)应用于电火花加工电源，建立了系统的大信号扰动函数和控制模型。通过对电流反馈回路中补偿网络的分析设计，较好地解决了系统的动态响应和稳定性问题。电路仿真和原理样机实验结果表明。该系统具有良好的动态特性和抗扰动性，同时也验证了电路拓扑、控制模型和闭环系统设计方法的正确性。     

3 kVA直/交软开关逆变器研制

介绍了一种新型高频软开关逆变器拓扑电路构成,分析了其工作原理和特性。该电路通过两个改型的正激变换器的交错并联来得到逆变桥的高频直流脉冲电压波形,通过合理的三态离散脉冲滞环控制,实现了逆变桥所有开关管的零电压开关。采用输出电压和滤波电感电流双闭环反馈控制技术。研制成功的３ｋＫＡ４８ＶＤＣ／２２０Ｖ５０Ｈｚ软开关逆变器开关频率为４０ｋＨｚ,具有动态响应快、输出电压波形质量优、整体效率高、体积和重量小等     

高中低轨导航星座混合体制星间链路规划

针对北斗系统加入低轨增强星座后的高中低混合星座特点,为了满足下一代导航星座主要的星间链路业务需求,提出了一种分级规划的混合星座星间链路规划方案。优先为激光星间链路的MEO、LEO、MEO-LEO建立拓扑,基于此拓扑提出了时分体制的分组拓扑规划算法。针对导航星座高中低速混合星间网络不同体制的路由提出了2种不同的改进路由算法,并对混合体制星间链路进行了仿真和规划。对规划结果进行了统计分析,验证了混合网络规划方法的正确性和混合网络在低轨监测数据回传、层间数据传输、导航信息上注3个典型导航业务场景的数据传输效能。低轨监测数据回传和连续体制节点导航信息上注时延均在1s之内,在94%的时间里有5~8条层间星间链路,时分体制节点在92%的时间里可以在12s内完成上行注入,为下一代导航系统规划设计提供参考建议。