Topology optimization in lightweight design of a 3D-printed flapping-wing micro aerial vehicle

Topology optimization is an effective method to obtain a lightweight structure that meets the requirements of structural strength. Whether the optimization results meet the actual needs mainly depends on the accuracy of the material properties and the boundary conditions, especially for a tiny Flapping-wing Micro Aerial Vehicle (FMAV) transmission system manufactured by 3D printing. In this paper, experimental and numerical computation efforts were undertaken to gain a reliable topology optimization method for the bottom of the transmission system. First, the constitutive behavior of the ultraviolet (UV) curable resin used in fabrication was evaluated. Second, a numerical computation model describing further verified via experiments. Topology optimization modeling considering nonlinear factors, e.g. contact, friction and collision, was presented, and the optimization results were verified by both dynamic simulation and experiments. Finally, detailed discussions on different load cases and constraints were presented to clarify their effect on the optimization. Our methods and results presented in this paper may shed light on the lightweight design of a FMAV.     

双模块下颌式内转进气道/圆锥前体一体化布局研究

为实现三维内转进气道的内收缩流场与圆锥前体的外压缩流场的良好匹配，提出了一种双模块下颌式内转进气道/圆锥前体(Double-modules Chin Inward-turning Inlet and Conical Forebody，DCII/CF)一体化设计方法，获得一种新颖的双发并置、侧向安装的DCII/CF一体化布局。针对该布局形式，开展了DCII/CF一体化构型与传统的单模块内转进气道/圆锥前体(Single-module Inward-turning Inlet and Conical Forebody，SII/CF)一体化构型的数值对比研究。结果表明：DCII/CF一体化布局不仅为内转进气道提供了优秀的前体附面层排移效果，还有效避免了传统SII/CF布局中前体附面层与进气道内部流场之间的相互干扰。在Ma∞=6.0设计状态，DCII/CF一体化布局的进气道总压恢复系数相较传统的SII/CF布局有了显著提高，从0.403提高至0.482；但由于前体附面层的排移，该布局的捕获流量略有降低， SII/CF的流量系数为0.956，该布局则为0.917。而在非设计状态，该布局形式同样具备较好的总压恢复性能，在Ma∞=5.0与Ma∞=4.0的总压恢复系数分别达到了0.586和0.682，明显高于SII/CF的总压恢复系数0.507和0.619。     

虚拟环境系统中复杂模型的建立--3D资源在快速开发虚拟环境系统中的应用

对利用3D资源在快速开发虚拟环境系统中的方法进行了研究。在开发虚拟环境系统的过程中，复杂模型的建立是必不可少的，仅仅利用OpenGL函数编程来实现仿真是很困难的，针对该问题提出了利用3D资源进行3D文件读取和转换的两种方案，分析了虚拟环境中复杂模型的建立以及处理的基本方法，并对数控车床的仿真进行了详细介绍。     

复合材料层板中就位横向拉伸强度的研究

本文利用弹性力学和断裂力学方法对纤维增强复合材料的横向拉伸强度进行了分析，其中考虑了９０度开裂层厚度和开裂邻层的约束效应的影响，推导出正交各向异性对称铺层中昨合就位横向拉伸强度的数学表达式，得出开裂层的厚度和约束邻层铺设角对就位横向拉伸强度都有影响的结论，理论计算与Ｆｌａｇｇｓ实验结果吻合较好。     

离心铸造Al—20wt%Si合金自生表面复合材料的组织与性能

采用热模金属型离心铸造Al－20wt％Si合金，获得了外层聚集粗大初晶Si、中层为共晶组织、内层聚集细小初晶Si的自生三层表面复合材料。考察了复合材料的组织形貌，检测了复合材料的硬度和耐性，分析了复合材料的断裂模式。     

四维下降飞行技术的研究与仿真：定常航迹角法下降剖面解算

本文研究的是四维飞行性能管理系统的核心环节－飞机在终端区域内的四维下降技术，首先探讨了基于常值航迹角的定常Ｍ数／指示空速下降飞行技术，论述了其高度剖面的构成与特点，通过尤拉积分方法求解飞机运动方程，实现了高度冲面的解算。其次开发了对速度剖面的迭代过程，选取原则及方法。本文在进行理论分析的同时，还开发了满意的仿真软件，一了其应用价值。     

卫星定位导航系统中各因素对D-R定位算法精度的影响

D- R定位算法在理论上可以用于定位。在实际工作中 ,用户的定位精度是进行定位时首先需要考虑的问题。文中主要讨论 D- R算法本身固有的定位误差。首先根据 D- R算法的定位公式推导出算法的精度误差因子。然后根据卫星定位导航系统的工作过程 ,确定了影响用户定位精度误差因子的因素并对这些因素对精度误差因子的影响进行了计算机仿真。仿真结果证明 D- R定位算法在一定条件下可以满足用户对定位精度的要求 ,用户精度误差因子可与现有的 GPS系统相当。     

炭/炭复合材料防氧化涂层研究进展

介绍了近两年国内外开发的几种C/C复合材料高性能抗氧化涂层的微观结构和高温氧化行为,表明SiC-Al2O3-莫来石、SiC晶须增韧陶瓷、硅酸钇等涂层1500℃静态空气环境下均具有长时间防氧化能力,部分涂层还具有优良的抗热震性能。其中采用原位形成法制备的硅酸钇涂层具有极佳的抗氧化性能,可在1600℃空气中对C/C复合材料有效保护200 h。此外,还介绍了部分涂层的失效机理,并就C/C复合材料抗氧化涂层下一步研究重点提出一些见解。     

离心加速声中液态浸渗纤维预制体动力学分析

在将纤维预制体视为“毛细管束”的基础上,采用达西定律建立了离心加速场中金属液浸渗纤维预制体的浸渗动力学模型。采用该模型分析了离心加速场中金属液浸渗纤维预制体的临界转速,考察了金属液浅注量、设备转速、铸件高度、金属液原如外半径以及纤维预制体孔隙率对离心加速场中金属 浸润纤维预制体的影响。结果表明,金属液浸润纤维预制体的临界转速只与临界压力、金属液的浇注量、铸件高度以及纤维预制休性质有关;增加金属液浇注量、设备转速及金属液原始外半径,降低铸件高度、预制体纤维体积分数,有利于金属液的浸渗。     

纤维缠绕复合材料层间质量声-超声无损评价

叙述了用声－超声进行复合材料危害性缺陷无损评价的研究，认为，声－超声信号在试样厚度上产生纵不皮共振，使得频谱能量集中在某些频率点附近，而声波又以切波的形式由发射换能器传向接收换能器，可用声－超声谱峰的位置来无损评价纤维缠绕增强型复合材料的层间结合质量。实验结果表明这一参量对纤维增强型合材料中的分层或紧贴型分层比较灵敏。