空天飞机再入轨迹的变精度序列优化方法

为提高空天飞机再入轨迹优化方法的稳健性和精度,提出一种变精度序列优化方法。优化计算过程分为3个步骤：首先进行预优化,即在粗离散情况下,应用混合优化方法进行轨迹优化,获得各时间点设计变量的最优解;然后对预优化的结果进行一元全区间插值处理,获得细离散情况下设计变量的初值;最后进行精细优化,获得精度更高的计算结果。算例结果表明,变精度序列优化方法能稳健地求解空天飞机再入轨迹优化问题,并能以较少的计算量获得满足精度要求的优化结果。     

基于描述函数法的相平面喷气姿态控制的稳定性分析

针对相平面喷气控制系统稳定性分析问题,给出了相平面喷气控制器描述函数的数值计算方法,可用于分析相平面喷气控制器设计参数对描述函数频域特性的影响,介绍了用描述函数法分析相平面喷气控制系统闭环稳定性和稳定裕度的方法,通过示例验证了所提出的分析方法在预报和评估闭环系统稳定性及稳定裕度方面的有效性,以及用该方法指导相平面喷气控制器设计的可行性.     

一种提高风洞天平灵敏度的测量方法

传统应变测量方法在小量程气动力测量方面存在灵敏度不高的问题。针对此现象,从单分量入手,设计以位移测量法为基础的悬臂梁天平。以3台悬臂梁天平为例:1台传统应变天平,2台不同槽深的新型位移天平,分别进行静态校准试验及有限元仿真。将光纤应变计应用于1 mm 槽深位移天平,进行准度计算;将光纤、电阻2种应变计同时粘贴在传统应变天平及2mm槽深位移天平,进行2种应变计及2种测量方法的性能对比。由试验结果可知:试验中1mm槽深位移天平准度为0.02%;2mm槽深位移天平位移法测量灵敏度相比传统测量方法提高3倍;2mm槽深位移天平灵敏度为1mm槽深天平的1.57倍,但准度有所下降。本研究为小量程气动载荷的测量提供新思路。     

谐波力矩测量技术分析和优化设计

为实现空间环境下机器人关节的谐波传动输出力矩测量,研究测量柔轮形变获取力矩的谐波测力技术。使用LS-DYNA有限元分析软件对谐波传动进行瞬态动力学分析,得到谐波柔轮的动应变特性,以此为依据对谐波测力技术的应变片设计方案进行分析和优化设计。经优化设计的谐波力矩传感器在未滤波的情况下均方根误差为1.6%,稳态测量误差为2%,采用低通滤波后稳态测量误差降至0.5%,满足空间机器人关节力矩测量的需求。     

共面伴飞相对运动椭圆相位最省燃料控制问题

针对伴随微纳卫星资源受限,轨控需实现最省燃料控制的现实问题,基于Hill方程和二元函数极值理论,研究了共面编队伴飞卫星的最省燃料相位控制策略。分析结果表明：当需要改变的相位为锐角、ΔV<05nb横向控制对相对运动椭圆相位改变效率最高,ΔV=05nb|cosΘ|控后相位为相对运动椭圆左右点,同时将相对运动椭圆短半轴控小;以伴随卫星绕参考卫星共面伴飞相位控制为例,应用这一理论求解了控制策略。     

基于大应变黏弹性理论的药柱结构可靠性分析

基于大应变黏弹性理论,用积分随机有限元方法计算结构功能函数的各阶中心矩,用Gram-Charlier级数拟合概率密度函数,再由数值积分得到药柱结构的可靠度。算例表明：基于大应变黏弹性理论的计算结果与实际情况吻合。     

纤维缠绕气瓶设计分析

讨论了具有金属内衬的纤维缠绕气瓶在加压和卸压过程中的变形特性。依据网格理论,给出了纤维缠绕壳体的设计方法。对塑性性能良好的金属材料内衬,可用强度理论中的最大正应变准则进行强度设计。推导出气瓶卸压时内衬不失稳所应满足的条件。为使卸压时内衬不失稳,内衬与纤维缠绕壳体之间应有足够的粘接强度,而且内衬的壁厚应越薄越好。对壁厚较薄的内衬,给出了气瓶卸压时内衬不失稳的最小粘接强度的确定方法。算例表明,文中给出的设计分析方法,可用于具有金属内衬纤维缠绕气瓶的初步设计。     

基于映射矩阵的单平台射向快速估计算法

针对基于弹道切割模型的单平台仅测角射向估计效率低的问题,提出了一种基于映射矩阵的射向快速估计算法.首先,介绍了基于弹道切割模型的射向估计的基本原理,分析了该算法的不足.其次,以一个切割平面为基准,研究了其它切割平面与该基准平面的映射关系,进一步建立了映射矩阵.接下来,基于映射矩阵提出了射向估计的快速算法.蒙特卡罗仿真结果表明,该算法的射向估计精度与原算法基本相当,但计算效率提高了近6倍.     

水泥稳定碎石早期收缩应变有限元分析

为了得出水泥稳定碎石基层早期温度场以及收缩应变的变化规律,借助ABAQUS有限元软件,对水泥稳定碎石基层结构建立三维有限元模型,并与某已建公路试验路段的测量数据对比,确定模型的可靠性。结果表明:水泥稳定碎石收缩应变在7d后基本与温度负相关,温度降低,收缩应变增加;水泥稳定碎石基层厚度的变化对基层温度场和收缩应变的影响较大;基层层顶与层底的温度差随着厚度的增加逐渐增大;基层内的平均收缩应变随着厚度的增加逐渐减小。     

复合纸板力学性能和应变率相关性测试与表征

为了研究复合纸板材料在不同应变率下的力学响应,利用万能材料试验机和高速率拉伸试验机进行了准静态和动态拉伸试验,同时利用高速摄像机和数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)记录拉伸破坏过程和应变场。试验结果显示,纸板材料的拉伸力学性能和破坏机制具有明显的应变率相关性。随着应变率的增大,材料的拉伸强度显著增大,断裂应变在中应变率范围内也表现出明显的应变率效应。对比试验结果和3种应变率效应比表征模型的拟合结果,基于Cowper-Symonds表达式的表征模型,能够很好地描述纸板材料在中低应变率下的应变率效应。该模型对薄壁纸管能量吸收性能的模拟和理论研究,以及冲击防护结构设计提供了理论支撑。