一种含柔性轴的超声电机定位特性研究

为了进一步提高超声电机的定位精度,满足航空航天驱动机构对高定位精度的迫切需求,采用柔性轴提高超声电机运行稳定性,并基于电机瞬态响应特性,实现超声电机的高精度定位性能.超声电机具有响应快的特点,具有实现高定位精度的可能,但由于其步进特性不清晰,运行波动较大,其潜力尚未被完全挖掘.针对该问题,首先探索超声电机的步进特性,得到不同负载下电机的步进规律,然后采用连续模式和步进模式相结合的控制策略,实现了超声电机的高精度定位特性.研究结果表明：采用柔性轴后,电机步进波动大幅降低,电机定位精度可达0.48″,所需的定位时间小于1.34 s.     

基于等几何分析的板壳结构形状-拓扑协同优化

板壳结构轻量化设计是工程中的常见问题,采用有限元法对板壳结构进行拓扑优化时,难以获得高质量的网格以精准描述几何模型,且单独使用拓扑优化受制于初始设计空间。提出了一种基于等几何分析的形状-拓扑协同优化方法,该方法执行先形状优化、后拓扑优化的步骤,在最佳结构形状的基础上实现最佳材料布局的优化目标。相比于其他组合形式的优化机制,极大地提高了计算精度与计算效率。采用3个数值算例验证了本方法的有效性与高效性,结果表明,与经典等几何拓扑优化方法相比,可得到更高性能的优化结构,有助于进一步拓宽结构优化的应用范围。     

薄壁加筋壳强度变差系数仿真预估方法研究

针对运载火箭结构价格昂贵,通过试验获取强度变差系数困难问题,提出了基于产品实测数据仿真预估强度变差系数方法。以轴压载荷作用下的1 m直径薄壁正交网格加筋圆柱壳试验件为对象,开展了实现技术途径及试验验证研究。测量并统计试验产品材料性能、结构尺寸及几何形貌不确定性;应用双重傅立叶级数对实测几何形貌表征,将其引入到结构理想有限元分析模型,实现极限强度精确仿真分析;采用混沌多项式展开(Polynomial Chaos Expansion, PCE)代理模型,实现考虑关键参数不确定性的极限强度高效模拟打靶和强度总体变差系数预估;并开展了3个试验件的轴压强度破坏试验验证。结果表明,预估的强度变差系数可很好包络试验样本变差系数,具有较高可靠性的同时,相对历史统计数据有较大降低,对实现结构可靠性安全系数的精确量化设计,挖掘现代先进结构承载潜力有重要意义。     

工字型索网的几何与力集成设计方法

反射面的几何与预张力设计对空间可展开天线功能的实现起着重要作用。以空间伞型索网天线中广泛应用的工字型索网为对象,研究了其几何与预张力设计问题,提出了一种适用于工字型索网的几何与力集成设计方法。首先,根据节点平衡条件推导了工字型索网背网面节点坐标与前网面张力及背网面张力水平之间的对应关系;然后,给出了根据前网面节点坐标及背网张力水平迭代求解背网面节点坐标及张力的工字型索网几何与力集成设计方法;最后,对所提方法进行了算例验证。有限元仿真结果证明了所提网面设计方法的正确性。所提方法可有效控制背网面张力值水平,且适用于非对称反射面,具有一定的工程应用价值。     

基于离散点距离的三维线缆干涉检测算法

针对CREO三维线缆具有柔性可随意变形特性而引起难以进行干涉检测的问题,提出基于离散点距离的三维线缆干涉检测算法。该算法通过线缆中心线动态离散点对三维线缆进行表达,分析结构件的空间位置关系,利用线缆与线缆、线缆与结构件之间的空间位置关系进行干涉检测,实现了对三维线缆进行快速干涉检测的目的。最后在Visual Studio 2010与CREO 平台上采用C++语言和TOOLKIT工具对所提算法进行了验证。结果表明该算法具有较好的快速性与准确性,可以满足工程实际需求。     

新型无铰式旋翼气弹综合分析的全本征方程方法

针对新型无铰式旋翼构型存在的大变形几何非线性及根部多路传力的特点,并考虑非定常气动载荷作用,建立了无铰式旋翼气弹综合分析的全本征方程。发展了高精度的伽辽金法变阶有限单元,利用Newmark平均速度法和牛顿松弛迭代,实现了旋翼动力学与气动力的紧耦合求解。经过算例的对比验证表明,本文方法能够准确模拟新型无铰式旋翼根部多路传力条件,并在稳态气弹响应、振动载荷以及气弹稳定性计算等方面具有较好的精度。     

大展弦比柔性机翼的气动弹性分析

高空长航时飞机普遍具有大展弦比机翼,其气动弹性问题尤为突出.考虑机翼结构的几何非线性对结构刚度的影响和机翼平面变形对非定常气动力的影响,采用准模态的思想进行大变形下的振动工程分析,并利用片条理论计算变形机翼的非定常气动力,然后进行颤振计算.以某型飞机机翼为例的计算表明,随变形幅度增大,机翼的颤振速度有明显的下降.      

泡沫夹层T型接头失效分析与局部几何参数设计

对泡沫夹层T型接头进行失效分析,并对其局部几何尺寸进行参数化设计.建立了泡沫夹层T型接头的3D有限元模型,分析了结构在拉伸,弯曲和剪切荷下的关键部位,失效载荷和失效形式;分析结果与实验值吻合较好.然后,针对以上关键部位,建立T型接头的参数化模型,分析接头转角的加强片长度、泡沫垫高度和泡沫垫底角对结构效率的影响.结果表明,局部几何参数设计能显著提高了T型接头的结构效率.     

带柔性伸缩附件航天器几何非线性振动稳定性

研究由中心刚体和可伸缩柔性附件组成的非线性刚柔耦合系统，不同于大多数文献只研究柔性附件的横向弯曲变形对系统动态特性的影响，同时考虑了柔性附件的拉伸变形、截面转角变化同弯曲变形的相互耦合作用，并且以非线性几何关系作为基本出发点，建立了伸缩运动同柔性变形、姿态运动之间的非线性耦合动力学模型，然后基于能量积分和动量矩积分构造首次积分，分析了非线性耦合系统的运动稳定性。     

一种适合于工程应用的准C~1连续Bézier三角曲面及其构造方法

本文比较系统地讨论了Clough-Tocher三角形分割模型在Bézier三角曲面设计中的作用。并从工程应用的角度提出了一种以Clough-Tocher分割为基础,旨在原三角形区域上构造9参数Bézier三角曲面的新方法。这种新的9参数插值不仅能够消除Clough-Tother分割产生的畸变插值区域对插值曲面品质的影响,还能够有效地减轻一般9参数三次Bézier三角曲面片之间的尖端连接。本文将从工程应用的角度把这种插值曲面称为准C~1连续的9参数Bézier三角曲面。在一些实际应用中,这种准C~1连续的插值曲面对3D离散数据的拟合效果是令人满意的。