Hamilton体系下旋转刚柔耦合楔形梁有限元建模及辛算法

首先利用Hamilton原理对耦合结构进行建模,然后利用有限元方法将空间连续模型离散化,得到有限元模型,然后将模型导入到Hamilton系统中,获得Hamilton正则方程。在建模的基础上,采用半隐式辛Runge-Kutta(SRK)算法对Hamilton系统下的模型进行计算,并与传统Runge-Kutta方法进行了比较。数值仿真结果表明,采用二阶的半隐式SRK算法能够长时间保持系统的能量守恒,是一种保结构算法,而传统的Runge-Kutta方法是一种耗散算法,在求解初期具有高的精度,但是不能保持系统解的长期稳定性。从仿真过程中还可以得到一个非常有意义的结果,二阶的半隐式SRK算法对步长的要求低于传统的四阶Runge-Kutta方法。     

基于改进的无迹卡尔曼滤波确定视线感知相对状态

基于视线传感器原理,研究了如何确定摄动作用下两颗卫星间相对状态的问题.采用VISNAV传感器作为相对状态传感器,并应用一种改进滤波算法实现了问题求解.首先,考虑了两颗卫星间相对位置与相对姿态的运动方程及摄动作用的影响,给出了改进的离散系统方程及其误差协方差矩阵的取值方法,避免了复杂协方差矩阵的实时额外求解,降低了算法计算量及实施难度.最后,给出相应的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法并通过STK和MATLAB软件进行了数值仿真实验.分析表明,改进后的算法保证了收敛性,数值仿真及对比仿真验证了本文方法的可行性和有效性.在摄动因素作用的前提下,改进的方法能够在200m的相对距离内达到角秒级的相对姿态确定精度和毫米级的相对位置确定精度,完全可以满足近距离自由飞行卫星间的相对状态确定要求.     

时间有限元与保辛

初值问题的时间积分经常采用差分近似。保守体系的特点是保辛。但通常的差分格式并不考虑保辛的性质,即使对保守体系。但有限元是自动保辛的,即使采用小参数摄动时,仍能保辛。文中先验证时间积分有限元的数值效果。再考虑齐次有阻尼Duffing方程的积分,它也可变换到时变的Hamilton系统,采用正则变换法摄动然后保辛积分可得满意结果。进一步又数值积分了二自由度齐次有阻尼Duffing方程的积分。     

基于视线测量的航天器相对导航滤波方法研究

基于视线测量的航天器相对导航精度会受到相对轨迹形状和滤波算法设计等因素的共同影响。以低轨卫星近距离编队飞行为任务背景,设计了环航飞行、共面漂移和共线保持3种不同轨迹的相对运动模式。对3种模式建立了基于星间非线性相对运动模型的系统状态方程,并引入了J2项地球非球形摄动力的影响;建立了基于视线测量的观测方程,观测量包括星间相对距离、相对俯仰角和相对航向角。结合系统模型和观测模型均为高斯分布的非平稳随机过程的特点,分别在上述3种模式下设计了基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的相对导航滤波算法,对各自的相对运动轨迹进行了数值仿真,并在半物理硬件环境下进行了验证,分析了不同模式下EKF和UKF对于高斯非平稳随机过程的估计精度和稳定性,并结合EKF和UKF的运算复杂度,提出了3种相对运动模式下的滤波器优选方案,对工程设计提供了理论参考。     

不同数值算法对非线性响应的影响

为提高非线性转子动力学方程计算的准确度,分别采用中心差分分法、Nemark-β法和Runge-Kutta法三种方法对Duffing方程和裂纹转子系统动力学方程的多周期、拟周期的混沌响应进行研究,获得不同数值方法对系统响应的影响.研究发现,三种方法在计算机混沌响应时结果差别较大,但较多点数的Poincaré映射几乎相同;中心差分法和Runge-Kutta法对系统响应的分岔的临界参数没有Newmark法敏感,在高维动力学方程中比较明显.     

多终端仅测速分布式协同实时滤波定轨算法

针对集中式滤波定轨系统中存在信息融合中心导致系统生存能力降低的问题,提出一种基于3阶球面单纯形-径向容积准则(3-SSRCR)的多终端分布式协同定轨算法。首先,使用3-SSRCR计算高斯加权积分,并利用统计线性误差传播的方法将3-SSRCR嵌入EKCF算法的滤波更新方程,将多维非线性系统的分布式滤波精度从1阶提高到3阶,且具有较高的数值计算稳定性。每个终端在EKCF算法框架下仅接收和融合其邻居终端发送的信息,在通信拓扑结构上无需信息融合中心。然后,以带J2项摄动的轨道动力学模型为状态方程,以测速元与轨道状态的非线性关系为量测方程,建立了实时定轨数学模型。仿真结果表明,系统中任何一个终端的失效均不会导致系统崩溃,从而验证了该算法的有效性。     

空间绳系系统的运动仿真

采用"质点-杆"模型建立空间绳系系统模型,考虑飞行器、控制机构和绳系的质量,研究绳系系统由释放到稳定状态的受力特性,在此基础上利用两阶段方法对绳系系统的展开过程进行仿真;此模型对展开过程中动力刚化的考虑使其可以较准确描述绳系系统空间展开的动力学过程,为以后绳系展开等空间技术提供了参考依据。     

利用恒星与地磁场确定卫星自主轨道

提出一种适用于低轨道卫星的自主导航方法。与以往采用星光角距作为观测量的方法不同,该方法利用卫星平台中常见的星敏感器和地磁敏感器确定卫星实时轨道参数;通过对星敏感器的观测数据进行适当转换,将卫星位置单位矢量观测方程转换为线性化方程;对地磁场强度与轨道高度的关系进行拟合,利用磁强计观测数据求取地心距;采用拉格朗日差值算法确定卫星初轨,为滤波器提供初值。由于二体轨道动力学模型的一阶线性化近似引入的系统模型误差影响了滤波器性能,而一阶导数函数值的线性组合可替代高阶导数的函数值,并降低计算量,所以本文在扩展KALMAN滤波器的设计过程中,对状态方程进行了高阶线性化处理,从而提高了滤波器状态方程的离散化精度。最后,用仿真实验验证了这种低轨卫星轨道确定方法的有效性与实用性。     

高速圆柱滚子轴承动力学及运动仿真

在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承瞬态动力学方程,利用Newton-Raphson和Runge-Kutta算法对其数值求解,并利用求解结果在Pro/E Mechanism中实现对滚动轴承的运动仿真。     

行星齿轮传动机构动力学分析

针对混合动力汽车行星齿轮减速机构,采用集中质量法构建其多自由度系统的动力学模型.在时变啮合刚度和齿频误差激励下,将多自由度振动系统的动力学方程转化为系统的状态方程和传递函数方程.采用变步长四阶Runge-Kutta法及机械阻抗法,借助MATLAB仿真工具箱,对振动系统进行了时域和频域数值仿真,获得了系统的动态响应和齿间动载特性.仿真结果表明,太阳轮浮动改善了齿间动载,使其在各行星轮上的分布趋于均匀;刚度波动幅值越大,系统振动越严重.     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

Development of sclerometric method of studying activation of parameters of damage and fracture of friction deformable surfaces

The article presents a brief review of the wear models based on the kinetic thermofluctuation approach. The materials were developed using SamGTU sclerometric programming software and a set of instruments developed at Samara Engineering University for assessing the parameters of kinetic thermoactivation for surface fracture deformed by friction. The first obtained results of assessments and the estimated prediction of wear resistance exemplified by tribocouple of the aircraft chassis are presented.     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

柴油机连杆疲劳失效的影响因素分析

运用有限元方法与疲劳寿命预测理论,对柴油机连杆在疲劳耐久性试验条件下的三维应力分布和疲劳寿命进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与寿命预估结果,结合连杆疲劳断口的微观分析,表明残余压应力使疲劳裂纹源的位置向连杆次表层推移,对高强度连杆的疲劳寿命具有重要影响。