星载大型可展开桁架天线热变形分析

为保证某星载大型可展桁架天线在轨运行时能可靠工作,对其进行建模并用有限元法分析该模型;用I-deas计算天线在不同轨道位置的温度场分布;以计算得到的温度作为结构分析的载荷,计算天线反射面在各轨道位置上的均方根误差,实现天线在空间环境下的温度场和热变形分析.该方法对星载天线的结构设计和热控制起到一定的参考作用.     

空间桁架结构优化设计

为获得空间桁架结构的合理构型,以某空间设备支撑结构为例,分析结构材料在设计空间的分布形式和桁架结构的传力路径。在已知载荷约束和设计空间大小的条件下,基于连续体拓扑优化方法,以静态多工况刚度和动态固有频率为多目标函数进行优化分析。依据设计要求确定计算模型的结点数和结点位置,获得满足要求的空间桁架结构并进行优化设计。优化结果比原模型质量减少36.7%,一阶模态提高3.6%。     

考虑结构局部变形特性的超长桁架结构等效动力学建模

超长桁架结构是后续高时空分辨率天基遥感载荷的核心部件,建立其高效动力学模型是实现振动形态高精度控制的关键.为建立高效、精确的动力学模型,首先,根据超长桁架结构的周期性特征和振动变形特性,采用周期单元中心处位移表征整体桁架结构的空间位移,并分别推导了是否考虑桁架结构局部变形特性的两种应变能表达式;其次,根据哈密顿原理以及边界条件,建立了两种不同的等效动力学模型.最后,通过对两种等效模型与超长桁架结构固有特性的对比分析,验证了等效建模的有效性以及考虑局部变形特性提高模型精度的必要性.     

基于物联网及ADRC的航天器在轨姿态监测系统设计

在特殊航天环境中,由于电磁波等干扰条件的存在,容易导致航天器设备偏离预设的轨迹路径,为解决此问题,设计基于物联网及ADRC的航天器的在轨姿态监测系统;分析物联网监测体系中的位姿控制需求,分层次连接主动振动控制器与航天器姿态控制器,借助FBG应变传感器,建立主机结构与航天器元件之间的监测感应连接,实现在轨姿态监测系统的硬件应用结构设计;在此基础上,对应变传感器进行标定处理,通过计算姿态传递系数的方式,确定航天器的横向在轨应变效应,再通过ADRC原理,提取航天器在轨姿态感知参量的最佳行进状态信号,完善航天器的在轨姿态监测控制律,实现基于物联网及航天器的在轨姿态监测系统设计;对比实验结果显示,与光纤传感型监测系统相比,物联网监测系统能够有效屏蔽电磁波干扰,确保航天器在特殊航天环境中不会出现偏离预设轨迹路径的行进行为.     

大型桁架展开机构热控涂层设计和热变形分析

为控制大型桁架展开机构在低地轨道(Low Earth Orbit,LEO)上的热变形,建立相应的热分析有限元模型,提出3种热控涂层备选方案.根据不同方案计算出机构在LEO上运行4个周期的瞬态温度场,并以最后一个周期的瞬态温度场为基础计算机构的热变形.对热变形的结果进行比较,选取变形值最小的热控涂层方案进行优化,使3根主梁的温差达到最小,从而有效控制桁架展开机构的热变形.     

光纤应变传感器及其在结构健康监测中的应用

应变是表征工程结构健康状态的重要指标.光纤应变传感器以其对外界环境的变化敏感,质轻径细、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、能实现绝对测量、稳定性好、容易复用、能埋入工程结构等特点,因此在结构健康监测中得到日益广泛的应用.目前,结构状态健康监测应用光纤应变传感器主要有光纤珐珀干涉传感器及光纤光栅传感器.本文介绍它们的原理、结构、及其在结构安全监测中的应用技术与系统.     

空间相机桁架结构模态相关性分析

为有效地预示空间相机桁架结构的动态特性，需要对其进行模态相关性分析，目的在于检验分析结果的有效性和准确度，发现结构中的薄弱部位，但由于桁架结构是一复杂的杆板组合结构，计算结果中存在着大量次模态，从而无法与试验结果进行对比。基于上述问题，提出一种利用模态应变能比值来定量区分的方法，从密集的计算模态群中识别出桁架结构的主模态。主模态经模态向量缩减后与试验结果进行比较，鉴定它们之间的总体相关程度，若误差超过规定的界限，则通过调整模型参数、修改模型构型来寻找可能的误差源，反复这一过程，直到有限元模型能够很好地模拟实际结构的主要动态特性为止。分析结果预示了较好的试验和计算模态相关性，验证了有限元模型的有效性，为进一步的响应分析和振动控制设计提供了依据。     

土木工程结构监测方法的发展状况分析

本文基于实际工作，分析了当前土木工程中主要运用的结构监测方法，着重介绍在土木工程结构中监测方法在诸如完善损害判别指标，提升监测正确性、改良传感器的安置方法，提升监测的可靠度和非线性评判方法等方面的应用，并对土木工程结构监测方法进行深入的研究，进而探讨出更多的改良结构监测方法的方案，确保土木工程的质量。     

基于三维激光扫描技术的大型水库坝基变形监测方法

针对现有监测方法在对大型水库坝基变形监测时,存在水平位移和竖直沉降监测数据与实际相差较大,不具备要求监测精度的问题,引入三维激光扫描技术,开展大型水库坝基变形监测方法的设计研究。利用三维激光扫描技术,采集大坝点云数据,并完成拼接。考虑到外界环境中的干扰因素,对外业数据中的点云数据滤波与配准处理。计算坝基变形特征,结合得到的变形特征平面,实现对大型水库坝基变形的实时监测。通过对比实验的方式证明,新的监测方法得到的监测结果更接近实际,具有更高的监测精度。     

结构应变的无线监测及融合技术

针对结构应变监测,设计了一类无线应变传感装置,并对该装置采集的数据进行了数据融合处理.,介绍了无线应变传感器的硬件集成;描述了基于算术平均值的无线应变传感器信息融合方法;结合应变的无线测试实验,应用数据融合技术对测量数据加以分析处理.研究表明:所集成的无线应变传感器,安装简单、携带方便;采用了数据融合处理的应变信号更加准确;基于数据融合的无线应变传感器适合在现场测试中应用.     

基于能量统一格式的多尺度有限元法

为分析简单晶体多尺度有限元计算的能量构成,利用能量最小原理得到在统一理论框架下多尺度有限元计算的统一格式,表明有限元计算可以在微观原子尺度下和在宏观连续介质尺度下进行多尺度有限元计算.基于简单晶体变形的特点说明过渡单元设计应遵守的原则,并指出理想过渡单元应该是类似于晶体结构的单元,对于较复杂的晶体,则应该利用空间群方法充分研究具有230种空间群的过渡单元的性质.引用EIDEL等的纳米压痕计算结果作为算例,表明在计算中无虚拟插值点,多级晶胞单元具有与原单胞相同的点群操作且位移场插值受晶体中原子间键长的约束.     

基于边光滑有限元法的剪切变形板几何非线性分析

为改善在计算板的几何非线性问题时有限元法系统过硬的数值缺陷,提高计算精度,在考虑剪切变形的yon Karman假设下,基于全拉格朗日描述方法,将边光滑有限元法应用于板的几何非线性分析.计算公式基于1阶剪切变形理论,并采用离散剪切间隙有效地消除剪切自锁.在三角形单元的基础上进一步形成边界光滑域,在每个光滑域内对应变进行光...     

悬臂梁大变形的向量式有限元分析

为分析悬臂梁的几何非线性行为,用向量式有限元法将结构离散成质点系以及质点间的连接单元.根据牛顿第二定律得到每个质点在内力和外载荷作用下的运动方程以及悬臂梁在每个时刻的变形用该时刻质点系的运动表示.结合刚架元的节点内力和等效质量得出质点位移的迭代计算公式,采用FORTRAN编制计算程序,对悬臂梁分别承受集中载荷和弯矩下的大变形进行算例分析.计算结果与理论解吻合较好,表明该方法能很好地模拟分析悬臂梁的大变形.     

Optimal blank design based on finite element method for blades of large Francis turbines

Metal pressing process that is widely used in industries has advantages over casting process for producing large Francis turbine blades from thick plates. Prior to the pressing process, blank design is firstly performed to determine flat blanks. The traditional trial and error approach is not applicable to blade design for Francis turbines that are not standard due to hydraulic characteristics of power plant sites. The rapid development of computing technology makes it possible to obtain optimal flat blanks by numerical modelling and simulation. In this paper, inverse finite element approach is investigated for blank design and an elasto-plastic model has been built using the well-known commercial software ANSYS. Numerical simulations for blade unfolding models with thick shell elements, solid elements and shell elements have given results with negligible differences. Unfolding tests with simple geometries have been carried out and the numerical results agree well with the analytical solutions. A large and thick shape of a Francis turbine blade for a hydropower plant has been successfully unfolded by inverse FE model. Sensibility analysis shows that the middle surface of the flat blank is independent of blade thickness. For ensuring the machining of the blade after the pressing process, a new contour is obtained by extending the boundary of the flat blank provided by the numerical model. This research may provide a useful tool for optimal blank design of Francis turbine blades.     

基于有限单元法的汽车称重传感器

分析集成化称重板式轮重秤的设计原理，提出采用辐板式称重传感器作为动态称重系统压力元件的设计方案，重点阐述利用有限元软件进行传感器敏感元件模型设计、网格划分、施加载荷与边界条件的过程；根据敏感元件的应力分布规律，找到应变片的布片规律和具体位置，组成全桥差动电路，使车辆轮胎载荷作用在秤台平面的不同区域均可以测出其准确重量．通过传感器的动态响应试验分析其频率响应特性．     

基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析

用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态,验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果,与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等,验证基于有限元法模型的正确性和有效性,为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.     

基于有限元法的桥式起重机桥架结构刚度和强度仿真分析

桥架是桥式起重机的重要组成部分,用以支撑桥式起重机整机的机械、电气设备及被起升的重物,其强度及刚度的校核是桥式起重机设计和制造中的重要因素之一.通过理论计算和Marc有限元仿真方法对桥式起重机桥架结构进行静力学刚度和强度分析,得到桥架结构在极限工况下的承载应力大小及分布状况,对桥架进行强度及刚度校核,可为在役桥式起重机结构的安全性和可靠性评估提供理论支撑.     

轴向力在线监控装置弹性元件的有限元分析

对离心式旋转机械轴向力在线监控装置做了简单的介绍,此装置包括测力弹性元件和轴向力在线监控 系统两部分,为了保证所研制的测力传感器的性能,采用有限元方法计算了弹性元件在轴向力 Ｆ＝ ３９．２ ｋＮ时 的应变、应力、灵敏度及轴位移的分布情况,结果表明：所设计的测力传感器完全符合要求。     

基于古塔变形趋势监测方法的研究

古塔进行变形监测对其安全性非常重要。本论文是通过分析对古塔的监测数据,找出影响古塔变形的关键量即古塔的中心,对古塔倾斜、弯曲、扭曲等变形情况的分析,推测古塔的变形情况,对古塔变形趋势的分析,从而能够有针对性的对古塔进行有效地保护。