基于响应面法的激光烧结成型工艺参数优化

为提升烧结成型质量,使工艺参数设定更具有定量表征,提出了基于响应面法的激光烧结成型工艺参数优化方法。设计激光烧结材料尺寸精准度为优化指标,根据响应面模型架构和评估系数分析各类因素单独作用与交互作用对材料尺寸误差率的影响程度,该程度通过等高线形状进行判定,以判定结果创建响应面法的工艺参数二次回归拟合表达式,使参数可靠性得到保证,实现激光烧结成型工艺参数的优化。结果表明,本文方法能够获得相应材料的对应参数影响值与最优工艺参数,使成型产品具有较好的精准性与更高的质量。     

不同视场地基红外成像设备定标方法及时机分析

目标红外辐射特性可用于目标特征识别，如何有效获取目标红外辐射特性，对目标预警、侦察及隐身效果评估等意义重大。针对当前外场实装地基红外成像设备定标参数获取难题，对近距离扩展面源定标法、平行光管定标法、远距离扩展面源定标法等3种方法进行了分析，采用上述3种方法对不同视场外场红外成像设备进行了定标实验研究，获得了不同方法下响应参数。针对远距离扩展面源定标法定标结果随距离变化情况，设计了不同调焦状态和工作时长下制冷热像仪定标实验。实验结果显示红外成像设备的离焦状态、工作时长对制冷型红外成像设备响应参数影响较小。外场定标误差主要来源于环境杂散辐射、大气透过率及路径辐射计算。外场条件下应采用近距离直接扩展点源定标方法对地基红外成像设备不同航次择机定标；同时扩展面源定标法定标距离一般不超过10 m，响应参数误差此时相对近距离定标约5%左右。     

基于响应面法的交叉簧片铰链微位移机构优化设计

为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能,采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型,分析机构的工作原理,利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析;确定微位移机构的性能指标参数;采用内切中心复合设计法建立响应曲面模型,确定优化设计参数;以交叉铰链簧片厚度作为优化设计变量,前三阶频率作为目标函数,微位移刚度作为约束函数,采用非线性二次规划算法建立多目标参数优化模型,在优化推荐的三个最优解中进行修正,得到最终的设计方案。比较优化前后微位移机构的性能指标,在机构刚度不变的情况下,一阶频率提升80%,二、三阶频率提升4%。研究得出以下结论,簧片厚度对微位移机构动力学性能影响呈正相关,且不同节点处簧片厚度影响不同,采用该优化设计方案有效提升了机构的动力学性能。     

基于Ansoft的大吨位永磁起重设备磁路设计

永磁起重吊的开发是起重技术的一个新方向,设计研发大吨位永磁起重设备是工业生产的迫切需要.本文利用磁导法设计出吸力为100 t的永磁起重设备.在现有永磁起重设备的磁路结构的基础上设计了新的磁路结构,并对设计的永磁磁路结构进行了二维瞬态有限元分析.通过参数扫描确定影响磁路性能的结构参数及其变化区间,在保证永磁吸盘提供一定吸力的情况下,利用Ansoft软件对磁路结构进行了优化设计,使卸载时工作磁极面处的剩余磁场强度降低了75％,永磁体的用量降低了53.6％.     

基于解析模型的永磁同步电机优化设计

永磁同步电机的电磁转矩和涡流损耗是两个重要指标,在体积等限制条件下,有效提高电磁转矩并降低转子涡流损耗是电机设计的关键。针对这个问题,文中采用解析法,分别计算电磁转矩和涡流损耗,并采用粒子群优化算法,对电机尺寸参数进行优化设计。解析模型包括电枢反应磁场和空载磁场模型。在计算涡流损耗时考虑涡流反应、永磁体周向分段等,优化算法的目标函数并使用权值将多目标转换成单目标。通过解析解与时步有限元数值解的对比可看出,解析解的误差在2%左右。参数影响分析的响应面显示,在定子绕组节距为25°时,电磁转矩和涡流损耗相关性一致。优化迭代结果显示,优化设计降低了76%的平均涡流损耗、22%的平均电磁转矩和68%的电磁转矩波动。     

基于提升GSM小区优先级的高层楼宇优化研究

分析研究了覆盖高层楼字的GSM小区网络特征,提出了IDLE状态和ACTME状态下提升小区优先级的参数调整方法。该参数调整方法能够使目标小区形成虚主导小区,从而使高层用户在通话时稳定驻留在目标小区上,减少频繁切换和掉话,提升客户感知。本文通过实例验证了小区优先级提升方法的有效性和可行陛,对日常网络优化工作有一定的参考和借鉴意义。     

基于灰色关联分析的选区激光熔化成形18Ni300模具钢多目标工艺优化

为研究18Ni300模具钢选区激光熔化成形过程中多目标最优工艺问题,设计了以激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度为工艺参数,以致密度、硬度、耐磨性为响应目标的响应面中心组合设计实验。结合灰色关联分析得到多目标的综合灰色关联度,通过分析实验的灰色关联度得到了拟合度达78.50%的回归预测模型,以及针对三个响应目标的最优工艺参数,分别为激光功率250 W,扫描速度850 mm/s,扫描间距0.05 mm,铺粉厚度0.02 mm,此工艺参数理想的灰色关联度可达0.9312;在最优工艺参数下得到了相对密度为99.5%、硬度为41.5 HRC、磨损体积为192000μm~3、灰色关联度为0.8895的验证样件,该样件符合预期结果,说明优化方法切实可行。     

行波型球形超声电机定子的优化设计

提出了一种具有同步调心结构的球形超声电机,建立了电机驱动力矩的数学模型,重点对行波型定子进行结构优化设计。利用ANSYS对定子进行模态分析和谐响应分析;通过灵敏度分析确定结构参数优化变量,以最大干扰模态与工作模态频率差和最大定子表面振幅为优化目标,建立设计空间的响应面模型,采用多目标遗传算法(MOGA)进行优化求解得到Pareto前沿,最终确定结构参数并对定子试制件进行定扫频实验。测试结果表明,优化后的定子工作模态频率±2 kHz内无干扰模态产生,且定子两相驻波表面质点具有较大振幅,满足使用要求。     

大面源红外定标器热适配结构优化设计与验证

针对红外定标器在定标试验过程中因异质材料线膨胀系数不匹配导致结构热失配,造成低温状态下螺栓松动、降温速率慢、温度均匀性差,高温状态下玻璃钢隔热垫压溃等问题,开展大面源、宽温区、多材料体系红外定标器热适配结构优化设计与验证。从法向预紧力调控和面内翘曲变形控制两方面,筛选关键材料,调整装配参数,优化结构参数。采用仿真与试验相结合的手段,探究高低温状态下异质多层结构螺栓预紧力变化规律,验证红外定标器结构安全性和稳定性。最后通过升降温试验验证红外定标器关键技术指标。研究结果表明,选用聚四氟乙烯作为隔热材料,配合不锈钢螺栓,施加初始拧紧力矩介于10～18 N·m之间,调整安装孔孔径为25 mm以上,可有效控制预紧力变化,减小面内翘曲变形。全系统仿真结果表明在高低温状态下,连接安全有效的螺栓比例均达到了90%以上。热适配结构设计与优化可显著提高红外定标器降温速率,改善辐射面低温状态温度均匀性,结构安全性与稳定性满足设计要求。热适配结构优化设计方法可作为同类产品的参考。     

复合材料结构与表面压电材料动态布局优化

针对简谐激励作用下的复合材料结构,通过优化结构的铺层、纤维铺设角度和铺层材料及优化结构表面压电材料的分布,实现了最小化结构振动响应。将压电材料的压电效应等效为压电感应力作用。应用离散材料优化(DMO)法对压电复合材料结构进行建模,以结构局部位移响应为优化目标函数,给定质量约束,建立优化问题模型,并使用移动渐近线法(MMA)求解优化问题。数值算例结果表明,该优化设计的振动响应明显小于初始设计的振动响应,说明该优化方法的有效性。     

刻蚀腔室中静电卡盘的设计空间

静电卡盘是半导体设备中的核心组件之一（简写成ESC或者E-chuck）,已经广泛应用在等离子和真空工艺的半导体工艺过程中。静电卡盘在吸附晶圆以及加热、冷却晶圆方面发挥着重要作用,并且有着诸如高稳定性、晶圆平坦度高、颗粒污染小、边缘效应小等优势。本文利用Paul和Beitz提出的工程设计方法,从已有的静电卡盘知识和技术中提取了关键的设计元素和知识来建立一个系统的设计空间。该设计空间包括：工作对象、工作原理、工作结构。工作对象包含静电卡盘的构件和材料、分类以及相关属性;工作原理包含静电力、残余力、温度控制等;工作结构则描述了如何有机的构成了静电卡盘整体以及如何满足全局的需求。该系统的设计空间展示了静电卡盘设计中的主要问题,也将在产品概念设计阶段辅助和启发设计者以实现提升设计品质、缩短设计周期的作用。     

大口径空间反射镜的重力卸载优化方法

针对某Φ1550 mm口径高轻量化反射镜在轨面形误差RMS优于1/50λ （λ=632.8 nm）的高精度要求，为模拟在轨失重状态，降低反射镜光轴水平状态面形检测时重力的影响，对反射镜进行了多点主动支撑式重力卸载参数优化。首先，在反射镜分区的基础上，提出了卸载力大小、支撑点数量及轴向初始位置的确定原则；随后，建立反射镜的有限元模型，以重力与卸载力共同作用下主镜面形RMS优于0.002λ为目标，以卸载力轴向位置为参数进行仿真优化，通过对参数的影响规律分析总结出快速优化要点，实现优化过程的简化；最终使重力引起的面形误差RMS值减小至0.00145λ。将优化后参数应用于反射镜光轴水平状态的面形检测中，测得绕轴0°、120°、240°时面形RMS分别为0.0157λ、0.0161λ及0.0159λ，且面形分布较为一致，说明经卸载后重力对面形的影响被有效消除。所提出的重力卸载优化方法灵活高效，为实现大口径反射镜的高精度光学加工及在轨使用提供保障。     

2m主镜主动支撑优化设计

结合某空间光学系统的任务需求,对其2m口径主镜的支撑难点作了详细的论述。为了使主镜达到光学设计所要求的面形精度,运用了结构有限元法和优化设计方法对主镜进行了支撑位置优化;并分别针对主镜轴向1 g 重力载荷、轴向1 g 重力载荷耦合1℃均匀温升两种工况,以主镜镜面RMS 为目标函数、力驱动器驱动力为优化变量进行了多参数优化。通过优化获得了最佳的驱动力组合,镜面RMS 分别达到19 nm、43 nm。该方法具有一定的应用价值。     

A simulation-based multi-objective design optimization of electronic packages under thermal cycling and bending

In this study, a simulation-based multi-objective design optimization methodology was developed for improving electronic packaging reliability. It was demonstrated using a generic model of an electronic package on a printed wiring board. The objective for the optimization was to improve the reliability of solder joints under both thermal cycling and bending by optimizing a group of design parameters. A parametric finite element model was developed using ANSYS for both load conditions. To improve the numerical efficiency of the optimization, a multi-quadric response surface method was implemented to approximate the response of finite element simulations for each loading condition. Subsequently, the multi-objective optimization of solder joint reliability was implemented using a Minmax principle on all response surfaces and a differential evolution algorithm as optimal search engine, which is capable of finding global minimum when local minima exist. Our study demonstrated that the reliability of the solder joints is significantly improved for this given generic model of electronic package. The proposed methodology can be effectively used in improving the reliability of electronic packages.     

基于ADAMS的X光机俯仰机构设计仿真

针对国内某公司生产的X光机,当电机驱动X光机上的俯仰机构运动时,需要的驱动力较大且运动的平稳性较差问题,经研究发现是由其结构设计不合理所导致。为达到较小的驱动力和较好的平稳性,文中对俯仰机构采取ADAMS设计仿真研究。通过三维建立模型,然后导入ADAMS软件中,进行仿真优化,以期得到更加合理的结构。经ADAMS仿真优化后,驱动力为141.975 比初始驱动力155.71 减少了8.82%,机构运动平稳。     

Modeling and analysis of electrostatic force for robot handling offabric materials

Electrostatic force has received considerable interest in recent years for handling small objects in microsystems and microengineering applications, but little work has been carried out to study its use in handling large-size objects. This paper discusses the principles of a robotic electrostatic gripping device for the handling of large-size fabric plies. A theory is derived to describe the dynamic behavior of the charging/discharging processes of the gripping surface. Mathematical equations are developed to relate the dynamic performance of the gripping force to the device's design parameters and the properties of materials being handled. An automated experimental process is employed to validate the theory. The theoretical modeling and analysis of the gripping force has allowed optimization of the gripper's design parameters for practical materials handling applications. The design and construction of an electrostatic gripper for fabric handling in aerospace applications are discussed