抛物面索网天线的最佳型面设计方法

在太空无重力工作环境下,星载索网天线反射面由张紧的网格平面拼合而成。为尽可能降低天线索网型面的原理误差,提出一种新的索网型面生成方法。方法要求抛物面索网天线型面在天线光学口径面上的投影为正三角形网格,索网反射面的型面结点均取在与理想抛物面同轴且等焦距的某映射抛物面上,投影正三角形的边长由天线反射面的焦距及型面设计的原理误差要求确定,映射抛物面的具体位置由投影正三角的边长及反射面的焦距确定。以空间任意三角形与抛物面之间的轴向方均根误差计算公式的推导为基础,讨论在天线光学口径面上投影面积为定值的空间三角形与抛物面之间轴向方均根误差取得极小值的条件,得出抛物面索网天线型面在天线光学口径面上投影为正三角形网格时原理误差最小的结论。索网型面设计的算例结果表明所提方法有效、实用。     

考虑膜结构应力的索网型面优化方法

在对网状反射面天线进行型面分析时,以往的研究常常将重点放在索网结构的型面精度或索段张力分布的均匀性上,没有考虑薄膜反射面的应力对索网结构的影响.因此,文中根据网状反射面天线的索网和金属丝反射网的结构特点,提出了一种考虑膜结构应力的索网型面优化方法.基于索单元和各向等应力膜单元,建立以索段张力为设计变量、索段张力的上下限...     

网状反射面天线原理误差计算方法

网状天线依靠索网系统支撑金属丝网反射面实现电磁信号的反射和接收。金属丝网反射面被索网系统分割为一系列平面面片,与理想反射面之间存在型面拟合误差即原理误差,在工程设计阶段决定了天线的电性能。针对旋转抛物反射面,采用面积坐标,推导了轴向原理误差与面片几何参数间的数学关系,给出了轴向原理误差的快速计算公式,并用数值算例验证了公式的正确性。结果表明,轴向原理误差的最大值及均方根值可由抛物面焦距及面片在天线口径面投影几何唯一确定。给定面片在口径面的投影边长,利用文中公式可快速、准确计算出面片轴向原理误差的均方根值及最大值。研究结果为合理确定网状天线网格尺寸提供指导。     

汽车覆盖件成形模面快速等距算法

通过对网格法等距的研究,指出基于有限元网格的等距所要满足的三个基本条件：网格连续、单元法线一致和等距的合理性。提出一种高效快速的法线一致性算法：种子单元法;推导了在单元局部坐标系下判断等距合理性的计算方法,并且保证了等距前后单元所在平面之间的距离尽可能地接近所要等距的距离。工业复杂成形件的模拟结果验证了该算法的有效性。     

齿轮激光冲击强化数值模拟中有限元网格划分的研究

由于渐开线轮齿形状的复杂性,现有网格划分的方法难以适应轮齿激光脉冲冲击强化的模拟过程中网格的划分,本文中提出了一种新的网格划分方法。在分析齿廓特征的基础上,先将轮齿的端面齿廓进行合理分割成不同的规则的区域,再在不同区域内用不同的网格密度生成平面单元,然后通过拖拉方法生成适合激光冲击波传播的体单元,相比于已有的网格划分方法,该方法在网格密度、单元形态、长宽比、单元与激光压力加载方向一致性等方面得到了较好地改善,有效地避免了不合理的网格几何形状,获得较为准确的残余应力。试验结果证明了该方法的正确性,并得出齿面网格尺寸为0.125 mm时最合适求解。     

弧齿锥齿轮齿面坐标法测量的研究

介绍了使用坐标法测量弧齿锥齿轮,并进行数据处理,以便对齿轮的加工参数进行修正的思路和方法。它重在建立齿面的理论数学模型,在其轴截面的旋转投影面上进行网格节点的规划,得到网格节点的三坐标值和该节点的法向矢量,根据理论的齿面坐标值控制三坐标测量机进行测量,从而得到齿面的误差。     

图形交互式壳体表面裂纹三维网格的自动生成

在规则网格基础上．进行多次坐标交换,生成半椭圆表面裂纹尖点周围网格．与裂纹面投影区形成的正交曲面网格及其他区域的正交网格进行迭加,初步形成平板表面裂纹网格。对迭加后的过度区域,在图形交互方式下用鼠标进行接点坐标调整、接点合并、网格添加、删除等。再经过坐标变换,生成圆柱形、球形等壳体的表面裂纹有限元网格。提出了球面变换后极点附近单元的处理方法。用ＭＡＴＬＡＢ语言编制了表面裂纹网格的自动划分程序。整个网格生成过程通过菜单命令及鼠标操作完成。与传统的网格划分方法不同．本文网格划分从单元的相关性出发逐步寻求单元的空间位置．从而更符合有限元网格划分的实质。     

基于弦轴转换的薄壁件中面网格生成方法

针对传统弦轴法在抽取薄壁件中面时存在鲁棒性差、分类方法不全以及适用性差等问题,提出一种改进的基于弦轴转换的薄壁件中面网格生成方法,以生成更加高效和高质量的中面。先通过对模型的表面类型(侧面、面对和混合面)进行识别,再综合面对法与弦轴转换法的优点,根据通过模型中的连接面来虚拟分割模型,然后根据改进的网格生成方法来高效地生成单层体网格。根据完善的体网格分类方法对体网格单元进行了分类,有效切分出中面网格单元,并经过网格优化得到了最终的中面网格结果。最后,通过实例证明了该方法的鲁棒性与高效性。     

基于改进张力补偿法的网状天线张力设计

大型网状反射面天线是结构复杂、柔性索和梁单元众多的高度几何非线性结构,天线内部索单元的真实张力不易控制,文中针对该问题提出了一种基于改进张力补偿法的索网张力优化设计方法.首先,借鉴模拟预应力空间结构施工的张力补偿法的思想来设计环形桁架可展开天线的索网张力和网面放样状态,但是对借鉴该思想设计的结构进行的非线性静力分析不易收敛,为此将小弹性模量技术应用于张力补偿法,形成改进的张力补偿法;然后,基于改进的张力补偿法,提出了网面张力和网面放样状态的优化设计模型.数值仿真结果表明,该算法有效地改善了网状天线非线性静力分析的不收敛现象,能有效控制主动索的真实张力,且网面放样状态形状规则,易于工程实现.     

有限元重合网格法在三维线弹性断裂力学中的应用研究

有限元重合网格法是一种发展中的简单、可行的多尺度的有限元分析方法,文中将该方法扩展应用到三维线弹性断裂力学问题中.详细介绍有限元重合网格法的基本原理,并以受远端均匀拉伸应力作用的含半椭圆表面裂纹的有限宽、有限厚板为例,详细讨论局部网格区域尺寸和重叠区细化单元的数目对三维有限元重合网格法计算精度的影响,同时用该方法计算分析三维表面裂纹应力强度因子,计算结果与已知解相比较,结果一致性很好,可用此方法分析复杂三维断裂问题.     

三坐标测量机测量弧齿锥齿轮的方法与实例

以格里森制弧齿锥齿轮为例介绍了三坐标测量机在弧齿锥齿轮误差测量中的应用.旨在探讨通用测量设备进行复杂齿轮测量的一般方法.该研究工作分为两部分：一是从国标GB11365-89[1]中规定的测量指标中选择若干测量项目,根据各项目之定义,确定正确的测量方法及算法,进行数据处理后给出测量结果;二是测量实际齿面与理论齿面之间的误差,方法是将齿面划分为网格,测量出网格交点处的数值并与齿面方程的理论值进行比较,文中对第一部分工作进行了介绍.     

磁光阱异面空间角度测量及测量不确定度评定

随着空间几何量精密测量技术在装备制造工业的制造与装配过程中应用越来越广泛,角度计量正在从平面角度向空间角度发展。针对磁光阱的异面空间角度进行测量,使用平行平晶作为标准平面引出待测面法向量,并将其空间角度有效的划分成水平投影角和竖直投影角两个平面角度进行测量,保证了空间角度的可溯源性,得到磁光阱各待测面法向量间的空间角度偏差最大值为0.286 0 mrad;然后通过蒙特卡洛法评定该方法的测量不确定度为0.095 9 mrad;最后与三坐标测量机法比对结果中偏差最大值为0.184 2 mrad,在考虑待测面平面度指标为±0.145 4 mrad时,二者的一致性良好。目前该方法已在NIM5铯原子喷泉钟物理真空子系统的研制中进行了应用,证明了该方法能够满足测量的准确度要求。     

从测量的散乱数据点云直接生成数控刀具路径的研究

提出了一种直接从测量的散乱数据点云用球头刀对自由曲面进行三轴数控加工时生成刀具路径的方法。不同于现有散乱点云基于逆向工程的刀具路径生成方法,本法考虑并估计了曲面加工误差和粗糙度。将散乱数据点云向XY平面投影,以获得的投影边界为刀具路径的主方向,然后根据曲面所需的加工误差和残留高度要求划分该投影数据点云,得到一系列刀位网格单元。通过最小化每个刀位网格单元的加工误差以确定每个刀位网格的节点位置,加权平均相关联刀位网格节点来对齐相邻刀位网格单元的边缘。为了缩短加工时间,裁去刀位路径上多余的线段,最终生成高效合理的数控加工刀具路径。已用实测的数据点云验证了本法直接生成刀具路径的有效性。     

无网格法在几何非线性力学中的应用

利用无网格法分析几何非线性力学问题,建立拉格朗日坐标系下基于移动最小二乘法的无网格静力学和动力学模型,并采用载荷增量和修正牛顿迭代法相结合的混合法对静力学模型进行方程求解,采用Wilson-θ法求解动力学模型方程.最后计算直杆和悬臂梁在载荷作用下的变形结果与动力响应,并将计算结果与有限元方法的相比较,结果表明,本文方法是可行的.     

以前照方式进行LAMOST光纤位置检测的光点提取研究

为了使LAMOST（大天区多目标光纤光谱天文望远镜）能够使用前照法检测光纤定位单元位置,需要将前照法拍摄所得到的图片进行光点提取,从而便于之后与单元实际位置进行匹配。在研究光点提取过程中,提出迭代法计算背景阈值,改进的8点联通法搜索光斑,形状特征约束区分干扰光斑等新方法。有效的解决了前照法检测过程中所得干扰光斑数量众多,位置随机,不易处理等问题。并通过现场实验证明新型的光点提取方法满足LAMOST使用的需要。     

六面体网格自动划分和再划分算法

提出了一种新的六面体网格自动划分和再划分算法“表层网格法”。首先根据所需划分模型进行模型的识别, 采用栅格法生成核心网格。然后进行核心网格与模型边界拟合,为克服由于边界拟合造成的表面网格质量下降, 采用包络表面网格的方法生成零厚度表层网格。通过表面网格和内部网格节点平滑处理技术,最终将模型划分为具有较高质量的完全六面体网格。最后通过网格划分和再划分实例表明:该算法具有原理简单、算法可靠、编程方便且划分网格质量高等特点,是分析材料塑性成形等问题比较理想的六面体网格划分算法。     

500m口径球面射电望远镜瞬时抛物面拟合精度的预估与改善

依据500m口径球面射电望远镜(FAST)主动反射面工作原理及相关结构尺寸,基于反射面单元动态面形精度分析研究了FAST瞬时抛物面的拟合精度。首先,以反射面单元为研究对象,自节点开始推导考虑了机构运动的反射面单元动态面形精度计算方法。然后,提取不同区域19块反射面单元的各自9种初始面形工况,给出了分析算例。最后,基于单元动态精度特性,提出瞬时抛物面机械本体拟合精度及考虑馈源照明函数的半光程差拟合精度预估方法,并给出2种改善措施,即扩大可控区至300m抛物面外一层节点靶标,及抛物面周圈节点靶标向球心、中心反向各自偏移4mm。结果表明:反射面单元初始面形应优选面形精度RMS为2mm的波浪式面板。改进控制策略后机械本体拟合精度提高至RMS为3.938mm,优于RMS为5mm的设计指标,此时半光程差拟合精度RMS为0.629mm。该项研究对确定反射面单元初始面形及调节瞬时抛物面拟合精度很有意义。     

一种全四边形有限元网格生成方法——堆砌法

提出了一种使用背景线指示网格生成方向的网格生成技术——堆砌法,用四边形网格划分任意二维区域。生成的网格质量较好,单元形状接近于正方形,边界单元的边趋向垂直于边界。与目前四边形网格划分效果较好的铺路法相比,算法结构简单,执行速度快。首先说明了这种算法的基本理论,然后对这种算法的性能进行了评价,最后给出了两个用这种算法获得的网格的例子。     

基于ANSYS的滚柱活齿减速器轴系的模态分析

在Pro／E中建立了滚柱活齿减速器轴系的三维实体装配模型,将该模型输出为IGS文件,并读入ANSYS;划分网格后,在Volume之间的接口上定义接触单元,同时,采用精度较高且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,得到了网格划分图。应用Block Lanczos方法求出了滚柱活齿减速器轴系的固有频率和振型。模态分析的结果为产品的设计和改进奠定了理论基础。     

1WG-3.6型自走式多功能微耕机轴系的模态分析

在Pro/E 5.0中建立了1WG-3.6型自走式多功能微耕机轴系的三维实体装配模型,并将该模型输出为IGS文件格式,再读入ANSYS Workbench 12.0,然后对Volume定义接触单元,采用计算规模可接受且精度较高的单元网格划分方法,进行网格划分,得到网格划分图。应用Block Lanczos方法求出1WG-3.6型自走式多功能微耕机轴系的固有频率和振型。模态分析结果为产品的设计和改进奠定了理论基础。