基于有限元分析的某型雷达天线舱框架的拓扑优化减重设计

在保证某型雷达天线舱框架刚强度的前提下,为尽可能减轻其质量,使用三维设计软件NX与有限元分析软件Workbench对结构进行拓扑优化减重设计.基于拓扑优化的优点,在NX软件中建立其三维模型,利用Workbench强大的分析功能,结合天线舱的工程使用条件,进行有限元拓扑优化分析.根据伪应力云图对原有结构进行规则切除与重塑...     

基于拓扑优化的光纤束端面超构透镜研究

超构透镜作为目前纳米光学领域的研究热点,与光纤束集成可充分体现其轻薄的特点,二者的结合有利于推动成像系统的小型化。本文利用拓扑优化方法设计了一种新型的同心环结构超构透镜,并利用纳米3D打印技术完成超构透镜与光纤传像束的集成。该超构透镜直径为3047μm,数值孔径(NA)为08,使用白光LED光源进行成像实验,结果表明该超构透镜具有良好的成像性能。本文提出的超构透镜与光纤束集成的小型化成像系统可应用于医疗、工业、军事等多个领域。     

基于OptiStruct的空间节点轻量化设计

为实现空间节点减重和结构优化的目的,文中以矩形截面钢管节点为例,对传统钢管节点有限元分析,根据节点的应力分布规律以及破坏形式,使用拓扑优化方法,以节点总质量最小为设计目标,在保证节点结构强度和刚度的条件得到最终设计方案,优化后总质量减少38.9%。通过3D打印加工技术,实现传统制造方法所不能实现的复杂零件结构的制造,经过试验分析证明,优化后的节点在减轻了重量的同时性能更好。     

扫描反射镜轻量拓扑优化设计

扫描反射镜重量过大,会增加马达的负载,从而导致体积和总重增加;反射镜的二级模态接近光电系统平台的共振频率点时,会引起共振现象.为了使扫描反射镜减重,首先对其进行有限元分析,得出最大加速度变形、二阶模态和转动惯量.其次,根据有限元分析的结果选择铍作为扫描镜的材料.接着利用ansys软件进行拓扑优化,优化时考虑不同体积百分...     

空间相机主反射镜结构拓扑优化设计

随着空间光学的发展.遥感器的口径越来越大,分辨率越来越高,这就导致遥感器的主反射镜口径和质量越来越大.主反射镜的设计是否合理,将直接影响遥感器的质量和成像质量.因此采用拓扑优化方法与有限元计算方法相结合,以NASTRAN为有限元解算器,以PATRAN为前处理器,在空间光学遥感器主反射镜外形、栽荷、环境工况确定的情况下,对其结构进行拓扑优化,得到最优结构形式.通过对优化前后结构进行有限元分析,结果表明:优化后的反射镜镜面面形比传统的镜面面形减小或相当,质量减轻32%,动力学性能改善.优化后的主反射镜结构能够满足加工、工艺和装配的技术要求.这种优化与有限元分析技术的结合将为以后的光学反射镜的设计提供有效的帮助.     

一体化铝合金反射镜的拓扑优化设计与分析

针对口径为300 mm的一体化铝合金反射镜进行了拓扑优化设计,在反射镜光轴方向的自重载荷下,以整体柔度作为约束,反射镜最小体积作为目标进行迭代优化,得到了拓扑优化结果模型,根据其特征建立了实体模型并进行了参数优化,最终得到了总质量为2.08 kg、面形均方根RMS(Root Mean Square)为5.9 nm、轻量...     

工件台方镜轻量化结构的拓扑优化设计

为满足工件台方镜的高模态及高轻量化的要求,在设计过程中充分考虑其材料的选择,并重点引入拓扑优化方法。依据变密度法建立SIMP模型,在方镜的特定约束工况下,以结构第1阶模态为设计约束,最小体积为设计目标进行迭代,得到了较好的轻量化结构。并对拓扑优化后的结构与常规结构进行了分析对比,结果表明:拓扑优化的结构第1阶模态为710.5 Hz,提高+4.5%。同时,在轻量化率上提高了+8.2%。因此,拓扑优化的结果要优于常规结构方式,体现出了拓扑优化方法在工件台结构设计过程中具有重要的实际应用价值。     

基于HyperWorks的汽车挡泥板结构拓扑优化设计

挡泥板作为汽车覆盖件的一种,其刚性要求不可忽视。基于有限元模态分析方法,得到了挡泥板的前六阶固有频率及模态振型。依据挡泥板的刚度设计要求,以第一阶固有频率最大化为目标函数,体积分数（质量）为约束条件,建立了结构优化的数学模型;利用HyperWorks对其进行了结构拓扑优化求解;根据优化结果在初始结构上布置了加强肋。挡泥板的第一阶固有频率从优化前的43.6Hz变为84.9Hz,提高了94.7%,体现了拓扑优化方法在汽车零件初始设计中具有重要的理论意义和实际应用价值。     

结构拓扑优化与客车车身优化设计

客车车身在客车中不仅起覆盖件的作用,还承担了客车一部分的载荷,因此结构拓扑优化对客车的设计中有着重要的意义。通过先介绍结构拓扑优化的基本理论,然后在某客车车身概念设计阶段引入拓扑优化设计方法,达到优化性能、降低质量的目的。     

基于声功率灵敏度的结构拓扑优化设计

针对工程中普遍存在的薄板结构振动噪声问题,提出了一种对加强筋位置分布进行拓扑优化的控制方法。通过有限元动力学分析结构的速度响应,代入由声辐射模态推导的声功率求解方程中得到声功率。建立以加强筋位置作为设计变量的拓扑优化数学模型,寻找声功率最小的加筋分布。算法中以声辐射模态灵敏度为指导,确定拓扑优化加筋的起始点和搜索过程。通过仿真计算结果表明,优化得到的加筋布局能有效地将声功率降低7.38dB,并讨论了收敛准则和不同频率对加筋布局的影响,在第一阶固有频率内都可用此种算法优化。     

红外光电系统机械固定件的拓扑优化设计

红外光电系统机械件复杂度高,在满足稳定性要求的前提下,对结构的轻量化有着更急迫的需求。本文采用ANSYS拓扑优化方法对某红外光电系统进行拓扑优化设计,并以电源固定件为例,以结构柔度最小为设计目标,单元密度为设计变量,实现30%的体积约束,并对拓扑优化的结果进行模型重构。与初始经验设计方案对比,优化重构后的固定件减重37.8%,且结构的刚度和强度均得到了提升。进而表明,拓扑优化方法可以为红外光电系统结构的轻量化设计提供有利的借鉴。     

红外导引头稳定平台主框架拓朴优化设计

为了提高红外导引头稳定平台动态性能,减小振动环境对其稳定精度和光电载荷成像质量的影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,利用NX/TOSCA软件,以刚度最大化为目标函数,以体积比约束为设计响应约束,对红外导引头稳定平台主框架进行了拓扑优化设计。对比分析了经优化设计和经验设计的主框架结构形式的刚度及模态振型。结果显示,经拓扑优化的主框架在动态性能有所提高的情况下,结构质量大幅地减小,最大变形量由3.2m减小到2.8m,一阶固有频率由1567 Hz提高到1953 Hz,质量减小32.4%,有利于导引头轻量化水平的提升和整机性能的提高。最后,通过振动试验和稳定精度的检测数据验证了主框架的动态性能,说明了拓扑优化结果的正确性,这种拓扑优化方法可为其他重要件结构设计提供帮助。     

一种新型超声波测距仪的设计与研究

与其他测距方法相比,超声测距具有更大的优势和更广泛的应用前景.本文详细阐述了一种基于AT89S51单片机的新型超声波测距方式.超声波几乎不被光线、烟雾、电磁场等所干扰;此外,超声波换能器的内部构造比较简易、空间利用率高并且易小型化与集成化.该系统着重设计单片机的硬件接线模块、超声波发射模块以及接收模块.空气中的超声波传播速度对温度有一定的依赖性,因此,为进一步提升系统的测量精度,在此基础上设计了基于DS18B20的温度补偿电路,同时设计了WT588D智能语音提示电路和用来提示或者报警的蜂鸣器以此达到实际使用时方便快捷的目的,最后由显示电路显示.文章最后通过实验仿真以及通过硬件进行测距实验验证了该系统具有良好的测量精度和抗干扰性的优点.     

基于GPRS的新型电压监测仪的设计

针对电网电压实时监测,设计了一种以Atmega64单片机作为微处理器,并通过GPRS传输数据的新型电压监测仪。增加了USB接口,方便设备与上位机的数据交互。实验结果表明仪器性能稳定,检测精确度高,满足相关的设计要求。     

一种新型过载传感器的数字化设计

针对以往输出模拟信号的过载传感器传输稳定性差、抗干扰性差、操作不便等问题,提出了一种可实现数字信号输出的新型过载传感器。选用基于MEMS技术的电容式加速度计实现对过载信号的高精度采集,信号经调理电路后通过STM32微处理器内部的模数转换模块处理数据,采用RS-485通信总线实现数字信号的传输,最终实现过载参量的灵敏采集和数字信号输出。实验证明,该传感器在性能可靠性及功能完整性方面均满足设计要求。     

一种新型赋形喇叭的优化与设计

提出并仿真了一种由3种形式的曲线组合成轮廓的新型赋形喇叭,其辐射性能表明其具有对称性、低副瓣、低交叉极化和很高的高斯耦合效率。在频率39 GHz~42 GHz范围内,端口回波损耗小于-20 dB,天线辐射效率接近100%,耦合效率达到98%以上,和波纹喇叭的电性能相当。因此,它可以作为一种高效的高斯束辐射器,用来代替加工相对复杂且成本偏高的波纹喇叭。     

A new optimization method for antenna design

The authors consider the class of conformal antennas consisting of bounded smooth closed curves in two dimensions and determine the surface field which maximizes power radiated in angular sector. The problem is cast as one of optimal control with the control set consisting of the surface current, constrained to have energy bounded by some constant, and the cost functional is taken to be the far field power radiated in an angular sector. A constructive algorithm is presented for approximating both the optimal value of the cost functional and the surface current which produce this optimal value. Bothte andtm polarizations are considered.     

一种新的CMOS混频器电路优化设计方法

本文提出了一种以遗传算法作为全局搜索算法、以性能方程作为评估器的CMOS混频器电路自动优化方法,优化过程中采用了一种新的约束条件处理机制,即：搜索空间限定法与罚函数法并用的处理方法。本文提出的优化方法可以快速得到电路优化结果,优化后的混频器电路已经过0．25μm CMOS工艺流片验证。     

Characteristics analysis and optimization design of a new ESD power clamp circuit

As CMOS technology scales down, the design of ESD protection circuits becomes more challenging. There are some disadvantages for the actual power clamp circuit. In this paper, an optimization ESD power clamp circuit is proposed. The new clamp circuit adopts the edge triggering True Single Phase Clocked Logic (TSPCL) D flip-flop to turn on and time delay, it has the advantage of dynamic transmission structure. By adding a leakage transistor of small size, the clamp circuit can turn off effectively. By changing the W/L ratio, the clamp can safely protect the gate of ESD power clamp devices from thermoelectric breakdown. The results show that the circuit can reduce the false triggering and power supply noise more effectively, it can be widely used in high-speed integrated circuits. The proposed structure has the advantages of low power and low cost, and can be used to the system-level ESD protection.     

一种新型程控滤波器的设计

基于开关电容滤波器的原理,提出了一种采用MAX263的新型程控滤波器的设计.该滤波器可设置为低通或高通模式,截止频率及增益均由程序控制.整个系统设计结构简单,经过实际测试具有良好效果.