反射镜轴向支撑位置优化的代理模型方法

为了提高主反射镜轴向支撑点位置优化的效率和准确性,选择反向传播神经网络作为轴向支撑位置优化问题的代理模型。按照均匀分布在设计区间上取不同的口径、中心孔组合作为样本点,用参数化有限元模型计算对应的样本数据。用样本数据对神经网络模型进行训练和精度分析,确定了近似性能最佳的反向传播神经网络模型的结构和参数,建立了口径、中心孔和支撑位置与镜面最大变形量之间的映射关系。随机测试表明,建立的反向传播网络模型能在平均绝对偏差8E-5的精度水平下近似于有限元模型的结果。以两个轴向支撑位置的优化为例,与现有近似公式和基于有限元的优化方法相比,基于反向传播神经网络代理模型的优化方法能快速、准确地确定最佳支撑位置,并能给出镜面变形量的预测值。综合以上过程,设计制作了基于Matlab的轴向支撑优化工具箱。     

O型MEMS平面微弹簧弹性系数研究

对封闭O型MEMS平面微弹簧建立力学分析模型,用卡氏第二定律和胡克定律推导出这种平面微弹簧弹性系数的计算公式,并用ANSYS进行有限元仿真,仿真结果表明,两者的相对误差低于2％.在计算公式和仿真的基础上,研究了各种结构参数对弹性系数的影响规律,结果表明,弹性系数随节数和弯半径的增大而减小,随梁宽和厚度的增大而增大.研究...     

?620 mm口径地基反射镜组件优化设计

为了获得620 mm口径地基反射镜组件的最优设计方案,建立了反射镜及其支撑系统的参数化模型,并基于该模型对镜体厚度、支撑点位置和柔性支撑结构的设计参数进行多目标优化设计。首先,阐述了620 mm口径地基主反射镜支撑系统的运动学约束设计原理。然后,从理论角度推导出柔性支撑的柔度矩阵和结构热变形的等效力,建立了便于优化迭代的反射镜组件参数化模型,对比了参数化模型与体单元组成的详尽有限元模型在多种静力学工况下的RMS值和系统的前6阶模态值,计算结果误差在10%以内,验证了参数化模型的有效性。最后,基于径向基函数的近似模型理论,在Isight环境下对参数化模型进行多目标优化处理。得到了多目标优化的Pareto front前沿,目标值权衡处理后得到系统的最优的设计方案。提出的优化设计方法具有较好的工程适用性,可为同类型的反射镜组件优化设计提供参考。     

基于有限元方法的径向肋天线主肋热变形分析

根据径向肋天线主肋的三维实体模型,运用ANSYS参数化设计语言（APDL）建立了径向肋天线主肋的有限元模型。基于ANSYS软件采用有限元分析方法对径向肋天线主肋进行热变形分析,获得了径向肋天线主肋最大变形值与温度梯度的关系,以及径向肋天线主肋两侧面和上、下表面的最大变形值,其结果对径向肋天线主肋的优化设计具有较大的指导...     

基于ANSYS软件平台的水声换能器优化设计方法

水声换能器设计时需考虑结构尺寸及电声特性等因素限制,快速找到最优设计方案对设计人员非常重要。该文介绍了一种水声换能器参数化优化的设计方法。首先利用ANSYS软件APDL参数化设计语言建立换能器参数化模型,然后将换能器参数化模型导入ANSYS Workbench平台,通过设置输入变量和输出变量给出优化约束条件和优化目标,选择合适优化算法后程序自动进行优化计算,并给出最优设计结果。结果表明,该方法可在换能器参数范围内求解最优方案,同时也能大幅提高设计人员的优化效率。     

基于均一化模型的MFC悬臂梁静态变形分析

采用基于平面应力假设和二维周期性位移场假设的均一化模型分析了P1型粗压电纤维复合材料(MFC)致动器的宏观性质,研究了该模型对于MFC悬臂梁静态变形分析的适用性。ANSYS仿真结果表明,该模型适用于分析MFC悬臂梁静态变形,采用该均一化模型与不采用均一化模型相比,悬臂梁挠度的相对误差不超过5.77%,且该均一化模型中压电应力矩阵的e32分量对梁挠度的影响(e32效应)为次要因素。在采用该均一化模型的基础上进一步忽略其e32效应与原均一化模型相比,粱挠度的相对误差不超过1.36%。     

选区激光熔化成形温度场模拟与工艺优化

在金属粉末的选择性激光熔化成形过程中,需要解决球化、翘曲、变形等难题.对于一定的金属粉末,通过优化成形工艺参数可以克服以上难题.为此,利用ANSYS有限元法对成形过程的熔池及温度场模拟,建立有限元模型,分析得出成形过程熔池的深度和宽度,预测并优化成形过程的工艺参数.通过实验验证,应用有限元法优化后的成形工艺参数能够成形出复杂金属零件.     

C型MEMS平面微弹簧弹性系数研究

设计了一种新型的C型微机电系统(MEMS)平面微弹簧,用卡氏第二定律和胡克定律推导出这种平面微弹簧在3个方向(即x,y和z方向)上的弹性系数计算公式,用ANSYS进行有限元仿真,结果验证了公式推导的正确性。在公式计算和仿真的基础上,研究了各种结构参数对其弹性系数的影响规律。     

平面微弹簧的模拟、加工制备和力学性能表征研究

微弹簧是一种重要的MEMS器件 ,可为微传感器和微执行器提供弹性力。我们设计并用UV LIGA技术制备了数种不同形状的平面微弹簧 ,并用ANSYS对其力学性能如刚度、断裂强度等进行了模拟。由于制备出的平面微弹簧体积很小 ,无法用常规的测试仪器进行测试 ,我们为此设计并制备了一台平面微弹簧力学性能测试仪 ,其位移分辨率为 1μm ,力分辨率为 1mN。模拟得出的结果与测量结果一致性较好 ,与闭环平面微弹簧相比 ,S型平面微弹簧具有较大的位移和较小的刚度 ,弹簧的刚度随着弹簧厚度的增加而增加。铜微弹簧的屈服强度和屈服位移仅为镍平面微弹簧的 5 % 7%。     

平面微弹簧的模拟、加工制备和力学性能表征研究

微弹簧是一种重要的MEMS器件,可为微传感器和微执行器提供弹性力.我们设计并用UV-LIGA技术制备了数种不同形状的平面微弹簧,并用ANSYS对其力学性能如刚度、断裂强度等进行了模拟.由于制备出的平面微弹簧体积很小,无法用常规的测试仪器进行测试,我们为此设计并制备了一台平面微弹簧力学性能测试仪,其位移分辨率为1μm,力分辨率为1mN.模拟得出的结果与测量结果一致性较好,与闭环平面微弹簧相比,S型平面微弹簧具有较大的位移和较小的刚度,弹簧的刚度随着弹簧厚度的增加而增加.铜微弹簧的屈服强度和屈服位移仅为镍平面微弹簧的5%-7%.     

Design study on a magnetic gravity compensator with unequal magnet arrays

Passive magnetic gravity compensation may be a very feasible alternative to the more commonly used mechanical or pneumatic solutions for vibration isolation systems. This paper presents a study on the optimal design of an ironless magnetic spring, or gravity compensator, with a horizontal airgap and unequally sized magnet arrays. Its envisaged application is an electromagnetic vibration isolator that demands a high force level, combined with low spring stiffness, which yields a low resonance frequency. Two optimization methods are used to achieve these properties and their results are compared. This study aims to provide more insight in the limits of the proposed topology on the achievable vibration isolation performance of permanent-magnet based springs as well as the feasibility of the modeling and optimization tools. A gravity compensator has been realized in a test setup that shows the feasibility of the chosen modeling technique and of magnetic gravity compensation.     

Diffraction Tomography with Arrays of Discrete Sources and Receivers

We present both theory and numerical simulations of diffraction tomography for arrays of line sources. The approach taken is applicable to a wide range of imaging problems where discrete sources and receivers are located near the object to be imaged rather than in its far field. As such, these new results tie into the vast body of research on inverse scattering, which to date is based largely on planewave sources. Our derivation implicitly includes a method for synthesizing plane waves; this method leads to inversion formulas based on the generalized projection-slice theorem. Although related techniues for synthesizing plane waves from discrete arrays are known, it is helpful to have available a theory that incorporates the synthesis directly into the scattering theory. The formulation is presented for propagating fields satisfying the Born and Rytov approximations in weakly inhomogeneous media and provides a convenient means for treating both forward and inverse scattering problems. Through a numerical example, we illustrate two important features of diffraction tomography inversion, i. e., 1) the effects of limited view and 2) results of probing with different signal frequencies. The example utilizes data generated by an exact forward modeling technique thus providing strong evidence supporting the usefulness of weak scattering approximations for inversion problems.     

直线电机热误差动态建模与仿真分析

为提高单轴直线电机的运动精度,对该类直线电机热变形建模与仿真进行了研究。分析了影响单轴直线电机热变形的因素,在直线电机托板上建立了一维动态热传导数学模型,并借助ANSYS对该类直线电机机构的热传递进行了仿真分析,并建立了一维热变形数学模型,依据仿真数据计算出热变形随时间变化数据。不仅提供了单轴直线电机热变形的建模方法,且表明了直线电机热传递的特征,有利于直线电机热变形补偿的进一步研究。     

小型一体式次镜支架结构优化设计

为了提高结构刚度，利用ANSYS的APDL语言对外径椎95mm的一体式3翼次镜支架进行了参数化建模，以基频为目标函数，对构成支架翼形的梁杆和接杆的截面参数进行了优化。优化结果表明:梁杆与接杆的夹角对基频影响显著，基频最高时梁杆与接杆的连接位置临近于基座，但并不在基座根部。在原结构基础上设计了带6螺旋环绕撑筋的新型次镜支架，撑筋显著提高了整体刚度。优化设计的新型次镜支架质量仅增加14.7g，基频增加33%，横向加速度下次镜安装面变形减小37.5%，可作为适应于力学环境的一种较佳结构。参数优化方法可提高多设计变量条件下的建模、仿真效率和设计水平，优化结果可为质量、体积及遮拦受限的小型一体式次镜支架结构设计提供有力支撑。     

激光喷丸成形中的残余应力

通过对激光喷丸成形(LPF)中残余应力场分布的研究,找出单点喷丸残余应力分布形式,以及单点多次、多点不同路径喷丸中后续冲击对前次冲击残余应力分布的影响规律。对准确控制残余应力分布,获得激光喷丸后所需的板料形状具有指导意义。利用钕玻璃高功率脉冲激光对厚度为1.2 mm的LY12CZ硬铝合金进行了单点激光喷丸,用X衍射应力测定仪考察了单点冲击后材料表面及深度方向的残余应力,用厚度为2 mm 的6061-T6铝合金板料进行三列窄条激光喷丸变形实验。以ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件为平台,建立了具有一定精度的激光喷丸过程中冲击波压力的加载模型,对板料的变形过程进行了数值模拟, 分别考察了不同激光能量,板料尺寸,冲击路径等工艺参数对残余应力场分布的影响。实验结合数值模拟探索激光喷丸的主要参数和残余应力场之间的相互关系。     

电子线路板热可靠性分析方法的研究

该文研究用ANSYS软件对电子线路板做热可靠性分析时的建模问题,通过仿真分析,得到如下两点推论:(1)铜箔分布的不均匀性对PCB传热有重要的引导作用,因此在建模时应尽量予以考虑;(2)内部到外部热阻小的发热元件可以当作简单方块来处理,这样就使整板的建模大大简化。根据以上推论对一种新型星载电子线路板进行了ANSYS建模和计算,并把计算的结果与实验测试数据进行比较分析,验证了这种简化建模方法具有足够的准确性,使用方便,可以应用于星载及真空等环境中各种电子线路板的热可靠性分析研究。     

两段型高性能光隔离器的设计与分析

提出了一种新的两段型高性能与偏振无关光隔离器的结构，给出了其设计思想和工作原理。对法拉第旋光器用的圆筒形磁铁进行了理论分析和计算，所得的结果对法拉第旋光器用的磁铁设计有具体的指导作用。通过借助矩阵光学理论，对光隔离器进行了数学分析，为与偏振无关光隔离器的性能分析和讨论作了有益的尝试。     

温度循环条件下微弹簧型CCGA焊柱的热疲劳寿命仿真研究

对比封装体不同的热疲劳寿命预测模型,选择适用于微弹簧型陶瓷柱栅阵列(CCGA)封装的寿命预测模型,并对焊点的热疲劳机制进行分析。利用Workbench对焊点进行在温度循环载荷作用下的热疲劳分析。对比不同热疲劳寿命预测模型的结果,表明基于应变能密度的预测模型更适用于微弹簧型CCGA。随后对等效应力、塑性应变、平均塑性应变能密度和温度随时间变化的曲线进行分析,结果表明,在温度保持阶段,焊柱通过发生塑性变形或积累能量来降低其内部热应力水平,减少热疲劳损伤累积;在温度转变阶段,焊柱的应力应变发生剧烈变化,容易产生疲劳损伤。     

一种新型微机械硅弹簧的设计与制作

介绍了一种新型的微机械硅弹簧的设计和制作,运用能量方法推导出了弹性常数的计算公式,并用有限元模拟分析方法求出了其固有频率。有限元模拟工具ANSYS模拟的结果验证了弹性常数的计算公式,理论分析和实际加工表明设计方案是可行的。     

激光切割钣金件时的工件变形分析方法

利用ANSYS有限元分析软件建立了适合激光切割钣金件的三维实体模型,介绍了钣金件在自身重力和激光切割热源共同作用下,进行切割时工件变形大小的计算方法.将激光切剖热源简化为高斯热源,运用APDL语言分析计算了激光切剖时实际工件的变形大小.