iGPS测量场精度分析及其应用研究

为了支持iGPS测量系统在航空、航天、船舶等大型复杂产品装配过程中的布局优化和系统选型,提高测量效率和精度,对其测量精度分布规律进行了研究。阐述了iGPS测量系统的工作原理,构建了其计算机仿真模型;根据其布局形式的特点,提出了iGPS测量单元与测量网络的概念;给出了一种iGPS测量场精度分析方法,并通过实例对测量单元和测量网络的测量场精度与发射器布局及目标点空间位置间的量化关系进行分析。试验结果表明,当发射器间距为20 m时,iGPS测量场的测量精度在垂直方向上的波动范围在0.01 mm内,在水平方向上测量精度呈线性变化,最高测量精度为0.12 mm,出现在测量场的中心,最低测量精度为0.25 mm,出现在测量场的边界处。在iGPS测量场精度分析的基础上,提出了一种基于精度约束的测量方案评估方法及其实施步骤,为iGPS测量系统的选型和工程应用提供支持。     

飞机BCU故障注入系统研究

针对飞机BCU特性,设计了一种能兼顾BCU从方案、生产、调试、验收等几个阶段的故障注入系统,并通过元件级、组件级和系统级3种形式故障注入试验,验证故障注入系统正确性,从而提高BCU的测试性和可靠性。     

双向梯度复合材料裂纹尖端应力强度因子研究

为了进一步改善梯度复合材料力学分析及设计水平,推导了一种适用于双向梯度复合材料断裂特性分析的梯度扩展单元法(XFEM).采用细观力学方法描述材料沿梯度方向变化的力学属性,通过线性插值位移场给出了4节点梯度扩展单元随空间位置变化的刚度矩阵,建立了结构的连续梯度有限元模型,并采用交互能量积分计算得到了裂纹尖端的应力强度因子(SIF).通过与已有文献结果对比验证了梯度扩展单元的优越性,并讨论了双向梯度结构中相关参数对SIF的影响规律,得到结论:梯度扩展单元能够提高梯度材料中裂纹尖端SIF的计算精度,其计算结果随着网格密度的增加迅速收敛于精确解;双向梯度结构的组份分布形式和属性梯度能够明显影响裂纹尖端的SIF;对于多裂纹双向梯度结构,裂纹间的相互作用增大了裂纹尖端的SIF,弹性模量大的一侧SIF较大.     

基于CFD-DEM耦合数值模拟的全尺寸直升机沙盲形成机理

为了研究直升机发生沙盲时沙尘云在悬停流场中的状态和分布规律,采用基于雷诺平均Navier-Stokes方程和Menter 剪切应力输运（SST）k-ω湍流模型的数值模型,通过应用程序编程接口耦合基于Hertz-Mindlin （No Slip）碰撞接触模型的离散元模型,并基于"多球法"构建了更加真实的非球形沙尘颗粒,计算了沙尘颗粒在流场中的运动和分布状态。与可得到的试验结果进行对比,验证了数值方法的有效性,并进行了地效状态旋翼拉力系数、桨尖涡位置以及沙尘云形成的宏观轮廓图的计算。应用所建立的方法,对不同悬停高度的直升机地效流场进行了计算,给出了流场的涡量以及速度云图,着重对比了不同悬停高度下沙尘云中沙尘颗粒速度和分布情况,分析了地效流场对沙尘颗粒状态的影响及沙尘云的形成机理,并计算出了沙尘云宏观分布图。结果表明：流场中大部分沙尘颗粒只能在地表随流场扩散而并不能形成沙尘云;沙尘云中外层空间的沙尘浓度比内层高;位于桨盘平面下层区域的沙尘颗粒以径向运动为主,切向速度较小,而位于桨盘平面上层的沙尘颗粒速度方向各异,速度大小接近。     

基于BiGRU-SVDD的ADS-B异常数据检测模型

广播式自动相关监视（ADS-B）作为新一代空管监视技术,由于采用明文方式广播发送数据,因而存在易遭受网络攻击的安全问题。为了准确检测ADS-B数据攻击行为,在充分考虑时间相关性的基础上,提出了针对ADS-B数据的异常数据检测模型。首先利用双向门控循环单元（BiGRU）神经网络预测ADS-B数据,得到了ADS-B数据预测值。再将预测值和实际值作差,将差值放入支持向量数据描述（SVDD）训练,得到了能检测ADS-B异常数据的超球体分类器。并且,选择了合适的滑动窗口,在保证异常检测准确率的同时,缩短BiGRU神经网络的训练时长。实验结果表明,BiGRU-SVDD模型能检测出随机位置偏移攻击、高度偏差攻击、重放攻击、拒绝服务（DOS）等攻击下的ADS-B异常数据。并且,与其他机器学习和深度学习方法相比,BiGRU-SVDD异常检测模型的准确率更佳,适应性更优。     

基于神经网络的车辆强制换道预测模型

针对高速公路上车辆行驶速度快,换道行为危险程度高的问题,聚焦于不可避免、发生频繁、一旦发生事故后果严重的强制换道行为,改进基于门控循环单元(GRU)的换道模型,对强制换道行为进行分析与预测。为保证模型的有效性,选取下一代仿真技术(NGSIM)数据作为模型的训练集与检测集,使用侧向加速度将车辆侧向摆动数据有效删除并得到强制换道的最迟换道点,进而实现车辆位置与换道决策的预测。实验结果证明,所提模型能够以96.01%的准确率判定车辆在最迟换道点的强制换道行为,相较于LSTM模型准确率提升了3.67%,同时相较于朴素贝叶斯网络准确率提高了7.31%。      

斯宾纳自动化与机器人系统

德国斯宾纳机床制造有限公司多年来一直致力于机床加工过程的自动化,除提供标准机床外,还可按照用户的要求提供覆盖不同产品、由不同机床组成、可实现不同加工过程的成套生产线、车铣加工交钥匙工程,以及配有自动上下料装置或机器人的柔性加工单元.     

超高速主轴单元温升特性分析

对超高速主轴单元的内部热源进行了分析与计算,建立了超高速主轴单元温度场的有限元分析模型,利用ANSYS软件对其进行了温度场分析,并在此基础上研究了对轴承外圈进行强制冷却时前后轴承的温升情况,结果表明对轴承外圈进行强制冷却能够很好的降低轴承的温升。     

海浪作用下舰载武器IMU输出建模与仿真实现

在海浪作用下舰船载体运动方程极为复杂,文章在对运动方程不作任何简化的情况下,给出了方程的数值解,并在此基础上,考虑杆臂效应的存在,给出了舰载武器的IMU输出模型的仿真实现。研究表明,利用此精确模型能够直接对舰载武器IMU的性能作出有效评估,从而大大减少测评周期和成本。     

纤维增强复合材料宏观与细观统一的细观力学模型

研究了复合材料宏观、细观特征之间的联系,将宏观复合材料体中的1点赋予了细观结构特征。基于细观结构周期性假设,建立了1种细观力学模型,用模型中高阶多项式函数模拟基体和增强相中的细观位移场;通过对细观单元力学方程的分析与求解,建立了复合材料宏观、细观力学变量之间的联系。该细观力学模型,不仅能用于复合材料宏观有效性能的预测及细观应力、应变场的分析,而且能够很容易地融入常规有限元法中,实现对复合材料结构的宏观、细观一体化分析。以该细观力学模型为基础的计算结果与部分文献中的试验结果及理论计算值具有较好的一致性。