索段精密测控与自动连接技术研究

因索网结构中各索段的连接是采用人工连接的方法,不仅工作量巨大、效率低下,而且绳索的力学性能复杂,无法满足网面的高精度要求.研制了一套索段精密测控与自动连接设备,对节点零件安装精度、结构件变形、设备测量精度等因素进行分析和控制,并通过高精度张力电机进行张力加载,实现了索网中各索段长度与张力的高精度控制.实测结果:索段长度最大偏差为0.06 mm,索段张力最大偏差为0.18 N.     

太阳帆板驱动控制器的力学仿真与试验

针对基于国产器件研制的空间太阳帆板驱动控制器,建立其三维模型和有限元模型,在ANSYS软件中进行空间环境条件下的模态分析、简谐振动和随机振动响应仿真,进行结构优化设计,开展相应的试验验证.仿真和试验结果表明,该帆板驱动控制器满足空间环境的力学可靠性要求.     

煤油贮箱冷氦鼓泡增压过程数值研究

火箭飞行过程中，约90 K的低温氦气用以加压室温下的煤油贮箱使煤油流出，保障发动机燃料供应。为尽可能减少氦气用量，设计低温氦气从液相中喷入，使得氦气在贮箱内上升过程先和液态煤油充分换热升温，再进入气相空间增压。但该过程可能引起两个不利的结果，首先浸没在煤油中的低温氦气管路表面可能结冰，结冰沉底或可能堵塞发动机滤网；其次氦气可能被煤油携带，从而排出口位置可能出现气液两相流。这两种情况都对火箭发动机稳定运行造成负面影响，因此是不允许的。对低温氦气在贮箱中心喷入和环向多孔喷入两种结构的气液两相流过程进行了数值研究，构建了基于Euler-Euler模型的两相传热非稳态模型，数值结果与地面实验观察到的现象进行了定性对比，定性验证了模型的准确性。重点考察了煤油排出过程两种喷入结构的气液两相流分布以及煤油结冰可能性。研究结果从机理上解释了实验现象，并为煤油贮箱增压排出方案设计提供了参考。     

基于PF算法的移动机器人定位研究

针对移动机器人的智能化要求,提出了一种应用粒子滤波（PF）进行机器人定位的方法。通过分析激光雷达的识别观测模型和履带式机器人本体的运动特点,建立基于最优贝叶斯估计的PF位姿估计算法框架,避免了传统EKF定位算法在非线性系统应用中需要近似线性化、求取复杂雅克比矩阵等问题。在搭建的室内平台上进行了现场定位实验,结果表明该算法定位准确、稳定,具有更广泛的适应性。     

六自由度柔性精密传动与定位平台的静态特性分析

基于柔顺机构学、机械原理和空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动器驱动的六自由度柔性精密定位平台。利用伪刚体法和虚功原理对平台进行静力学分析,得到了沿X、Y、Z轴移动,绕X、Y轴摆动和绕Z轴转动6个自由度的静态刚度及运动特性,利用APDL对定位平台的结构进行优化,得到了平台6个方向运动的最大行程。对定位平台进行有限元仿真,并通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与理论结果和仿真结果进行对比分析,验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性。     

热致形状记忆聚合物的形状记忆机理与性能研究进展

主要分析了热致形状记忆聚合物聚集态结构与形状记忆性能之间的关系(聚合物的聚集态结构大致可以分为3种:可逆相和固定相均为不定形结构;可逆相为不定形结构,固定相为结晶结构;可逆相为结晶结构,固定相为不定形结构)。总结了聚集态结构对转变温度、存储模量、形状固定率/回复率、回复应力和回复速率等的影响。     

推进剂与贮箱液固耦合振动的动力学分析

分析液体燃料运载火箭的推进剂及贮箱的耦合振动时,为了精确建模、工程化快速计算及为火箭整体系统提供液固耦合燃料系统等效模态参数,根据有限元方法得到包含液体节点压力和结构节点位移的非对称形式的耦合动力学方程组,将表征液体运动的节点压力缩聚到液体自由面,使得方程对称化。通过等价Laplace方程边值问题的求解,得到耦合动力学方程中液体对结构的附加质量矩阵、附加刚度矩阵及耦合项。简易贮箱液固耦合模态分析的算例结果表明,该分析方法能够精确、快速地获得液固耦合系统的模态频率等动力学特性。从而使得高效率的液固耦合动力学分析在工程上应用成为可能,并为运载火箭等复杂液固耦合结构的有限元建模由简化模型向三维精确模型建立和工程化应用建立了基础。     

在轨服务集成浮动断接器的研制

随着在轨服务技术的发展,为延长航天器的工作寿命,提高其多次机动能力,需要开展推进剂补加技术研究。通常,在服务飞行器与目标飞行器完成对接后,需要采用浮动断接器,克服对接偏差,完成电气液三种类型管路的连接。对此,按照航天系统任务分析与设计方法,通过头脑风暴进行创新设计,并采用正交试验快速完成相关器件的设计选型。最终所研制的集成浮动断接器产品功能全面、结构紧凑、重量轻盈,并通过试验验证实现了预期目标,具有推广应用价值。     

铺层角度对形状记忆复合材料层合板性能的影响

对不同铺层角度的形状记忆复合材料(SMC)层合板的微屈曲及形状记忆性能进行了研究。首先对±θ铺层的层合板在玻璃化转变温度以上发生弯曲变形时受压区的纤维应变进行理论分析。实验观察了[04],[±22.5]S,[±45]S和[±67.5]S等4种铺层方式的SMC层合板在弯曲变形下的面外微屈曲及受压区最外层纤维微屈曲形貌,发现在同等弯曲半径下,铺层角度的增大可显著降低微屈曲的程度,且可同时降低折曲破坏出现的可能性。最后,研究了在全0°铺层的单向板内逐步增加±45°铺层的比例并改变铺层顺序对微屈曲程度及形状记忆回复率的影响。结果表明,增加±45°铺层的比例可显著降低微屈曲程度,同时改变±45°铺层的位置对微屈曲程度的影响不大。60%以下的±45°铺层比例对形状记忆回复率影响较小,一旦±45°铺层比例超过80%,形状记忆回复率显著降低。     

索段精密测控与自动连接技术研究

因索网结构中各索段的连接是采用人工连接的方法,不仅工作量巨大、效率低下,而且绳索的力学性能复杂,无法满足网面的高精度要求.研制了一套索段精密测控与自动连接设备,对节点零件安装精度、结构件变形、设备测量精度等因素进行分析和控制,并通过高精度张力电机进行张力加载,实现了索网中各索段长度与张力的高精度控制.实测结果:索段长度最大偏差为0.06 mm,索段张力最大偏差为0.18 N.