考虑膜结构应力的索网型面优化方法

在对网状反射面天线进行型面分析时,以往的研究常常将重点放在索网结构的型面精度或索段张力分布的均匀性上,没有考虑薄膜反射面的应力对索网结构的影响.因此,文中根据网状反射面天线的索网和金属丝反射网的结构特点,提出了一种考虑膜结构应力的索网型面优化方法.基于索单元和各向等应力膜单元,建立以索段张力为设计变量、索段张力的上下限...     

星载索网反射面天线的预张力设计

星载索网反射面天线是由张拉索、膜以及支撑梁单元构成的组合结构,具有高度几何非线性,天线内部索、膜单元的张力不易控制.针对索、膜-桁架反射面天线结构中,索、膜张力确定的非线性问题,文中提出了一种张力设计的2步法:第1步,仅考虑索、膜结构,根据各向同性应力假设,推导了膜结构的平衡矩阵和平衡方程,在此基础上,建立以索、膜张力为设计变量,以索、膜张力均匀性为目标的优化模型,为避免索松弛和膜褶皱,引入相应张力约束;第2步,考虑梁结构的弹性变形对索膜张力和天线均方根误差的影响,采用逆迭代法对索膜张力予以修正.某6m天线的算例表明,该方法可在一定程度上有效控制索膜张力的分布,快速得到一组平衡的索膜预张力.     

基于改进力密度法和非线性有限元法的索-膜-桁架天线形态优化设计

索-膜组合结构预张力会通过边界索力作用到支撑桁架上导致桁架变形，桁架变形又会改变索-膜组合结构的边界形状和预张力分布，这是索-膜-桁架之间的力-形耦合问题。针对索-膜-桁架天线中普遍存在的这种力-形耦合问题，提出了基于改进力密度法和非线性有限元法的形态优化设计方法进行解决。首先推导了索-膜组合结构的改进力密度平衡方程，利用力密度迭代方法确定边界固定时的索-膜组合结构初始形态，作为形态优化的初始值。然后推导了索-膜-桁架组合结构的非线性有限元平衡方程，并以索和薄膜预张力为设计变量、薄膜反射面的最佳拟合形面精度为优化目标、索-膜组合结构不松弛或褶皱为约束条件建立形态优化模型。最后通过对某口径5米索-膜-桁架天线和某口径20米的偏置索-膜-桁架天线进行形态优化设计仿真，验证了提出方法的有效性。设计完成的某口径5米的索-膜-桁架天线，实物模型测量取得了预期结果。     

形状记忆索网结构型面精度优化设计

大型周边桁架可展开天线的索网结构随卫星运动过程中长期受到太阳和行星的热辐射,会产生较大的热变形及力学松弛,从而导致天线性能衰退。以索网结构型面精度为目标,提出形状记忆合金和索网结构集成优化的设计方法,利用形状记忆拉索的形状记忆效应提高索网天线的型面精度。建立了形状记忆索网结构几何非线性有限元分析模型,采取型面精度主动调节策略,计算拉索的预张力,对温度影响下的型面变形进行主动优化计算。研究结果表明,合理选择形状记忆拉索的材料与结构参数,可以明显改善形状记忆索网结构的型面精度,实现索网结构天线的在轨保形设计。最后通过一个数值算例验证了该方法的可行性。     

大型空间可展开天线的研究现状与发展趋势

文中较为系统地介绍了国内外大口径星载可展开天线研究的现状及其未来发展趋势,内容涉及网状、薄膜、微电子机械、固面、充气等不同类型天线.对应用广泛的大型索网天线,阐述了数字化建模、网状找形找态、多态动力优化、多柔体动力学分析与展开过程控制、展开可靠性分析、在轨热分析与控制、形面调整与测试、机-电-热场耦合建模与电性能分析等模型建立、分析与设计方法以及针对星载可展开天线分析与设计的知识型设计软件与综合设计支撑平台等.此外,对正在研制与在轨服役的星载天线也作了简单介绍.     

定倾面接触润滑薄膜测量系统

根据面接触润滑理论研究的需要,对原有定倾角微型滑块面接触润滑薄膜测量系统进行改进与完善,设计了定倾面接触润滑薄膜测量系统。该系统在保证滑块相对于玻璃盘可调至所需倾角的前提下,为滑块增加了一个旋转的自由度,从而实现定倾角下面接触润滑油膜膜厚及摩擦力的同时测量;系统采用激光光源和外部同轴照明设备,保证了在膜厚达到微米级时依然可以获得清晰均匀的干涉图像;为系统编制伺服电机控制软件来控制电机启动和停机阶段的加速度,从而获得更规则的光强曲线,并且避免了电机启停过快导致的干涉级次的丢失。阐述了试验机系统所应用的多光束干涉法的基本原理,并对油膜厚度测量的方法进行了简述。分析了油膜膜厚和摩擦力测量的分辨率。实验研究了油膜膜厚及摩擦力随滑动速度的变化规律并与理论值进行了对比,验证了系统的稳定性。最后利用该系统测量了定倾角面接触薄膜润滑的承载特性,并同已有的理论进行了对比,对其中的差别进行了分析。     

运用仪器化压痕法的机械结合面力学性能研究

针对平面机械结合面,通过试验研究了不同表面粗糙度的结合面试件在循环压缩载荷作用下的力学行为,并基于仪器化压痕法(Instrumented Indentertion Test,IIT)通过剥层方式测试了压痕深度和塑性变形功沿着结合面层深的分布规律,探讨了结合面模型的应力-应变关系及其在循环压缩载荷作用下的接触机理。与连续体对比,结合面的存在使得试样的应力-应变关系呈非线性。采用仪器化压痕法检测出结合面表层下方发生了塑性变形及塑性累积,形成塑性区和不均匀应力区。在循环载荷工况下,塑性变形增大,并引起不均匀应力区增大,且结合面表面的粗糙度值越大,压应力和塑性变形的增量越大。揭示了结合面的非线性特性和塑性变形机理,为结合面刚度理论研究奠定了试验基础。     

高刚重比天线结构刚强度优化设计与分析

天线的发射和接收性能取决于反射面的形面精度,而结构刚强度是决定天线反射面形面精度的主要指标,因此对天线结构进行优化设计非常必要。文中提出了一种具有高刚重比的车载天线结构,采用ANSYS有限元分析软件对天线自重、抗风载荷和振动载荷性能进行了力学仿真分析。仿真结果表明,井形背架结构和桁架形背架结构均可为反射面提供高刚度的结构支撑,桁架形背架结构在强度方面优于井形背架结构,其最大应力值比井形背架结构的最大应力值小43.8 MPa,从而验证了该高刚重比车载天线结构优化设计的合理性和可靠性,可为同类型天线的设计提供理论支撑。     

伞状膜式反射面的型面设计

针对支撑肋、反射膜面及索构成的伞状空间天线反射面,发展了一种新型、高效的型面精度调整以及形态设计的优化分析方法。首先,通过调整索牵引技术调整反射面形状,设计了索的布置方案,并基于支持向量机代理模型和遗传算法优化了调整索的索力值,将反射面型面误差RMS值减小到0. 6 mm以下;其次,充分考虑肋的变形,采用复位平衡法得到了肋的应力分布,通过应力释放获得肋的初始形状,确保肋变形后为反射面形状保持所需形状。     

平面精刨法

平面精刨是刨工在刨削中常见的加工工艺。精刨平面的主要目的是:一、使加工面的形位公差达到工艺要求;二、提高表面光洁度。一、要使零件加工面的形位公差(直线度“—”、平面度“”、与其它面或孔的平行度“∥”、垂直度“⊥”)达到工艺要求。1.必须选择好平稳的基面或工艺基面。2.零件夹固必须得当,避免因夹固不当而造成人为的应力变形。3.夹固前必须使待加工面与工艺要求面(或基面)找正到符合要求,夹固后检查此要求应保持一致。4.加工时半精加工和精加工余量不得过大。     

残余拉应力对304不锈钢电化学腐蚀行为的影响

将304不锈钢制成U型弯曲试样并卸载,对卸载后拉伸面的残余应力进行了测试,研究了不同曲率半径(即不同残余拉应力)弯曲试样拉伸面在稀硫酸溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:卸载后U型弯曲试样拉伸面的残余应力为拉应力,残余应力值随曲率半径的减小而增大;随着残余拉应力的增大,试样的致钝电流密度逐渐增大,维钝电流密度也随之增大,钝化膜的修复能力减弱,抗孔蚀能力变差;残余拉应力越大,位错密度越高,腐蚀电流也越大。     

缸套变形与活塞环适应性对环组漏气及摩擦学性能的影响

建立活塞环组-缸套系统的混合润滑仿真模型,模型中考虑活塞环组的热变形、缸套的热变形以及装配变形对活塞环-缸套系统摩擦学性能的影响,并通过模型分析缸套、活塞环变形以及活塞环适应性对漏气面积、环间压力、最小油膜厚度、摩擦力和磨损的影响。结果表明:变形对一、二环的漏气面积和一环与二环间的气体压力影响较大;考虑变形后,一环的摩擦力增大,二环的摩擦力减小,并且可以看到,在周向和轴向方向上一、二环环面的磨损是不均匀的;由于油环的适应性较好,变形对油环的漏气量及摩擦学性能影响较小。     

基于两杆张拉整体结构的可展机构设计

根据平面两杆张拉整体结构的特点,建立了可展机构单元的结构简化模型.在此基础上,以简化的平面两杆张拉整体结构作为可展单元提出了一种可展机构.利用最小势能法对两杆张拉整体结构进行找形分析,给出了可展单元中的几何尺寸关系.对确定尺寸的可展机构进行运动学分析,通过ADAMS仿真软件对可展机构进行运动学仿真,将理论计算与仿真结构进行对比,以验证结构的合理性.最后,设计制造了可展机构模型,并进行实物展开实验,验证了模型展开与收拢过程的有效性.     

大型空间可展开薄膜反射面天线刚柔耦合动力学仿真

膜-梁混合结构的动力学仿真分析是工程应用中一个十分重要、但却极具挑战性的课题,目前国内外还没有十分有效的方法。本文基于能量原理和最小二乘法,发展了一种针对薄膜结构的新型弹簧-质点模型刚度系数求解方法,并将其与通用多体动力学仿真软件ADAMS结合,实现了大型空间可展开薄膜反射面天线刚柔耦合系统的动力学仿真,且准确求解出了薄膜应力。     

混合面板反射面天线促动器布局与结构优化设计

文中针对大型主动主反射面天线在满足工程精度要求时存在形面精度冗余和成本高昂的问题,提出一种主动面板和非主动面板混合安装的反射面天线设计思想。首先,基于反射面变形区间安装主动面板和非主动面板,分析混合面板反射面天线的形面调控策略;然后,分别以天线质量为约束、以天线形面精度为目标以及以天线形面精度为约束、以天线质量为目标进行天线结构优化设计。结果,某35 m反射面天线在满足精度要求的情况下背架结构质量下降了20.4%,在满足背架结构质量要求的情况下形面精度提升了18.7%。这充分证明了该设计思想在大口径、高精度反射面天线设计中的可行性和有效性。     

考虑O形圈初始安装变形的浮动油封接触特性*

为研究浮动油封O形圈初始安装变形的影响,基于Ansys Workbench平台建立浮动油封的二维轴对称有限元模型,并考虑O形圈初始安装变形进行非线性接触分析,研究不同油压、安装间隙、硬度对于O形圈的应力、接触压力、接触摩擦力以及浮封环端面支反力的影响。结果表明：考虑安装过程的情况下,O形圈并不是位于浮动油封中相对居中的位置,而是在浮动油封中部偏上位置,且O形圈的最大von Mises应力相比不考虑O形圈安装过程时更大,因此考虑O形圈安装过程更符合实际情况;油压升高造成最大von Mises区域变小变窄会加大裂纹失效的风险;最大接触摩擦力集中于浮封环端面处,且接触长度随油压增大不断增加;浮封环端盖y方向作用力的增速远超x方向作用力的增速;在恒定油压的情况下,应力随安装间隙的减小而增大,应力随硬度的增加而增大;浮动油封在2 MPa油压范围内,最大接触压力均大于油压,能保证浮动油封的自密封性。     

材料属性温度相关热弹塑性接触问题研究

应用有限元方法建立了可考虑屈服应力温度相关效应的粗糙表面热弹塑性接触模型.研究了摩擦力和不同热输入情况下圆柱体与弹塑性平面的接触力学特性.求解了考虑屈服应力温度相关效应的粗糙表面热弹塑性接触问题,探讨了摩擦热效应对表面温升、接触压力、平均间隙及接触体应力分布的影响.提出了考虑热膨胀系数温度相关效应的热弹塑性接触模型.通过刚性圆柱体与半无限大平面的热弹塑性接触研究了热膨胀系数温度相关效应对接触体应力分布的影响.     

一级反渗透＋二级EDI超纯水系统在广州市药品检验所的应用研究

本文介绍了二级EDI膜堆的结构及其工作原理,总结了一级反渗透＋二级EDI超纯水工艺在广州市药品检验所超纯水制备系统的应用经验,阐述了在原水含盐量高的情况下,采用一级反渗透＋二级EDI超纯水工艺具有节水、节电、运行成本低,产水电阻率高的先进性,得出了一级反渗透＋二级EDI超纯水工艺具有普及推广的价值和意义。     

有限元法公析齿轮面摩擦力对轮根弯曲应力的影响

在齿轮传动设计中,为了更准确地计算出主动轮的齿根弯曲疲劳应力,考虑了齿轮齿面间的摩擦力并建立了较精确的有限元模型,以主动轮处于齿顶啮合位置时的轮齿为研究对象,利用有限元法分析了齿面摩擦力对齿根弯曲疲劳应力的影响,提出了摩擦力影响因子的影响系数。研究结果表明,齿轮传动设计中。两轮齿齿面间的摩擦力不可忽略。     

网状反射面天线原理误差计算方法

网状天线依靠索网系统支撑金属丝网反射面实现电磁信号的反射和接收。金属丝网反射面被索网系统分割为一系列平面面片,与理想反射面之间存在型面拟合误差即原理误差,在工程设计阶段决定了天线的电性能。针对旋转抛物反射面,采用面积坐标,推导了轴向原理误差与面片几何参数间的数学关系,给出了轴向原理误差的快速计算公式,并用数值算例验证了公式的正确性。结果表明,轴向原理误差的最大值及均方根值可由抛物面焦距及面片在天线口径面投影几何唯一确定。给定面片在口径面的投影边长,利用文中公式可快速、准确计算出面片轴向原理误差的均方根值及最大值。研究结果为合理确定网状天线网格尺寸提供指导。