考虑重叠过滤及稳定性约束的桁架拓扑优化方法

从工程实际的角度来说,一般不允许结构形式中包含重叠单元。目前桁架拓扑优化的基结构法在选定基节点的情况下一般不建重叠单元,这导致可行域缩小,使优化不能找到更优解,人为增删杆件缺乏科学依据。针对该问题,该文对重叠给出准确的数学描述,建立包含重叠杆的基结构,利用Heaviside函数将拓扑变量连续化处理,使之在优化过程中可以获取目标函数、约束函数的敏度信息,同时考虑在拓扑优化中加入基频约束以避免出现机构,并加入稳定性约束防止出现压杆失稳,通过优化模型实现重叠过滤。最后通过两个案例计算证明可以找到更优解,验证了该方法的有效性。     

基于主动分流的功放芯片阵列的热管理设计

在功放T/R组件阵列化应用需求下,如何分配冷却液,使T/R组件获得良好的均温性是一个迫切需要解决的问题.文中通过仿真和试验设计了一种基于主动分流的功放组件阵列热管理系统.每个阵列单元嵌入一个微型阀,通过温度反馈和比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)算法来主动控制冷...     

某微波混频器振动故障的力学仿真及分析

混频器是微波系统中的一个重要器件。某混频器在振动试验中损坏,需要对其进行分析,找出损坏机理并提出改进方法。因混频器尺寸过小无法进行试验,所以需要通过力学仿真方法来分析故障原因。相对于一般结构,该混频器力学仿真的关键在于内部微小元件的等效建模。通过分析可知,损坏的原因是内部磁环无固定措施,在振动过程中位移过大,造成连接导线受力过大,从而导致导线损坏。此结论不仅可以指导混频器的后续改进,还提供了此类微波器件振动条件下的变形特点和敏感频率范围,可作为解决类似问题的参考。     

涂层及材质对大功率天线热真空试验的影响

空间天线导体结构的材质及涂层既影响天线工作电磁场的能量损耗,也影响天线的热辐射和热平衡过程。文中从天线系统的致热机理出发分析了某喇叭天线内部热量的产生机理,构建了电磁场-热多物理场耦合仿真计算模型,模拟了4种不同涂层及材质天线方案的热损耗量和热平衡过程。研究表明,天线导体本体采用碳纤维材质和进行铬酸盐表面处理,都将引入较大的热损耗,导致热真空条件下天线的热平衡时间长,工作温度高,最高达265 ℃。采用铝合金镀金材质的天线体,辅以热控漆,在热真空条件下获得了良好的热控效果,达到热平衡的时间缩短至20 min,最高温度也显著降低至115 ℃。     

天线最佳吻合轴向误差的精确计算方法

针对现有的吻合计算,存在以轴向RMS最小为设计目标的吻合,对目前计算轴向误差的方法进行了讨论,指出了某些稍不合理的地方,提出了一个较为准确的计算轴向误差的计算公式,并给出了推导过程.对某两个40米天线和64米天线的有限元模型进行了仿真分析,验证了该公式的合理性.实验结果说明,该方法应用范围更广,在工程中应用此方法可以得到更加精确的误差信,并在此基础上做吻合工作,以便更准确地指导下一步天线的安装和调整,获得更好的天线性能.     

大型相控阵雷达高维离散变量拓扑优化

针对目前部分相控阵雷达大型化的趋势,考虑对子阵支撑板实现动力补偿的前提下进行支撑点及加强筋的布局优化设计.按照设计要求在有限个可安装部位选择支撑点,并且同时考虑不同加强筋拓扑形式对整体结构的平面度贡献,在强度和质量约束下以最佳吻合平面精度为设计目标,构建数学模型.利用连续化阶梯函数将工程中的型材变量与连续变量映射,避免了直接采用离散变量求解,求解规模小.对某大型相控阵雷达进行案例验证,取得满意的结果,并且该方案将应用到工程实际中.     

大型反射面天线电磁场与位移场场耦合模型及其在65 m口径天线设计中的应用

针对大型反射面天线设计机电分离的现状,基于电磁场与结构位移场的场耦合理论模型,建立以天线电性能为目标,结构拓扑形式为设计变量,同时满足自重、强度等约束条件的优化设计模型。详细讨论场耦合分析模型的分析方法,并指出将拓扑变量引入机电综合优化模型时带来的基结构规模过于庞大的问题。利用虚实单元的当前受力状态和潜在受力状态来判断杆件是否应加入到基结构中去,并以此降低了优化模型的求解规模,使得所提方法更加适宜在工程中应用。考虑到天线副面调整的对电性能的补偿效果,在优化模型中加入副面调整设计变量。提出求解策略和方法,进行大量的数值计算。进而应用于深空探测65 m口径反射面天线的工程设计中,取得了满意的结果。     

基于交叉过滤的刚架结构拓扑优化

针对目前离散体拓扑优化在大型刚架结构中的广泛应用以及此类方法对制造工艺的忽视,该文给出了交叉准确的数学描述,提出了交叉因子的概念,通过Heavisid函数建立了由截面积设计变量到交叉因子的连续函数。依此在优化模型中加入交叉过滤约束,利用基结构法建立了拓扑优化模型。最后将该方法应用到天线辐射梁的设计中,结果显示该方法能有效地消除不需要的单元交叉。     

振动条件下的晶振稳健性机理研究

晶振在振动环境下产生严重的相位噪声恶化,由于其多学科交融的物理性质和在电子系统参考源中的应用价值而受到广泛关注。随着机电一体化设计理念的发展,研究振动环境下的信号调谐模式和探索它们独特的物理性质已经成为可能。该文从晶振的工作原理出发,分析了振动条件下相位噪声恶化的调谐原理,首次提出了一种新的晶振相位噪声振动恶化特征的物理表征方法。此外,搭建了晶振相位噪声测试系统,利用实验数据定量研究了各种输入条件对晶振电气性能的影响,并编制了相应的算法来进行求解,得出了非线性数学关系。最后,结合实验数据验证了机电一体化分析思路及物理表征方法的合理性,得到了晶振模块的振动稳健性矢量。