空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计

针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜的集成设计方案;然后提出了基于镜面变形值的镜体加强筋变量拓展优化方法,进行了设计变量的灵敏度分析,并对反射镜局部加强筋进行了多变量尺寸优化,得到了该长条形反射镜的最佳轻量化结构;最后对优化结果进行了有限元分析,仿真结果表明反射镜在优化后的面形精度有了显著提升,镜体质量仅为8.65 kg,与实心镜体相比轻量化率达到了80.9%。在Z向1g重力作用下,镜面面形精度峰谷值为23.70 nm,均方根值为4.54 nm,该优化方法能很好地满足设计要求。     

LAMOST焦面板及其支撑结构的设计与分析

首先通过对LAMOST焦面板及其支撑结构的主要设计参数进行有限元数值分析,得到满足LAMOST光纤定位系统技术精度指标的优化参数.考虑到LAMOST焦面板形状接近平板的特点,将壳体模型近似为平板模型进行模拟,运用有限元大型分析软件ANSYS对结构参数的优化进行搜寻.再将优化的参数代入更接近实际的壳体模型,以验证该支撑结构下的焦面板是否满足LAMOST光纤定位系统的技术精度指标的要求,结果表明,该支撑结构较好地满足了各项技术精度指标,支撑参数的选取是合理有效的.最后,对该支撑结构的振动模态进行分析,进一步确定了该优化结构的合理性.     

反拱水垫塘拱端结构稳定的研究

利用冲击射流理论和重力相似准则及同时满足紊流阻力相似的条件,建立了高水头、大流量作用下反拱水垫塘精细模型。在拱圈底板块止水设施破坏和底板块锚固失效的条件下,研究了拱端轴力的变化规律。试验和分析表明,沿水流方向,拱端力在冲击点上下游各0.1 m附近达到最大,沿流程衰减;拱端力大小随拱圈振动底板块数目的增多而增大;通过转换得到拱端最大受压强度,在试验范围条件下的底板块尺寸,最大径向相对位移小于底板块厚度的70%时,满足抗压强度要求。     

高速电主轴在切削过程中的振动分析与研究

针对高速电主轴在高速切削过程中主轴轴端的振动问题,文中通过建立主轴轴端在受高速切削力的条件下的拉刀—主轴—轴承双转子系统振动动力学模型,并对电主轴的固有频率与振型进行有限元分析,模拟主轴在切削力的作用下的响应,最后通过测试电主轴的振动量完成对振动分析结果的验证。结果表明:总切削力在垂直于假定工作平面方向上的分力对主轴振动的影响最大,实现了对主轴振动的更有效的分析方法。该方法对提高主轴加工精度有一定的指导作用。     

基于ANSYS六自由度串联机械臂联接轴的结构优化

在六自由度串联机械臂结构优化设计过程中,建立了六自由度串联机械臂中薄弱环节联接轴的有限元模型,采用ANSYS软件对联接轴结构进行分析,得出了联接轴在工作状态下的应力分布规律以及变形状况,表明了联接轴的结构设计满足了刚度和强度要求,同时也为对其结构进行进一步优化提供了理论依据.     

纸巾包装机夹纸机构冲击强度计算

建立某型纸巾包装机夹纸系统冲击/动态接触有限元模型,计算了四杆机构推杆对夹纸活动板的冲击力、冲击时间,活动板关键点时间-应力历程.分析结果表明,夹纸系统的最大冲击应力小于材料的许用应力,抗冲击强度满足工作需要.验证了纸巾包装机夹纸机构的稳定工作的条件,并对机构的后续结构优化有一定的指导作用.     

基于有限元分析的压实机压实效果研究

为了研究冲击式压实机的压实效果,利用有限元分析软件MSC/NASTRAN建立了压实机冲击土壤的有限元模型,对压实机的冲击过程进行了仿真与分析:采取基于Mohr Coulomb屈服条件的弹塑性模型来定义土壤的本构关系,并采用MSC/NASTRAN中的GAP单元来描述非圆瓣状压实轮与土壤之间的接触关系,用拟牛顿法对土壤在冲击作用下的沉降值进行非线性有限元计算.仿真结果满足工程精度要求,最大计算误差为9.1%,因而可以替代试验而作为衡量压实效果的依据;仿真与试验结果还同时表明土体被压实15～20遍后,将达到最佳压实效果.     

风电增速齿轮箱动力学性能优化方法

建立增速齿轮箱动力学分析有限元模型,利用Lanczos法求得齿轮系统的振动模态;以齿轮副时变啮合刚度激励、齿面综合误差激励和轮齿啮合冲击激励为内部作用激励,采用直接积分法求得箱体表面节点的动态响应。选取箱体上12个主要结构参数作为动力学性能优化的设计变量,齿轮箱体积为状态变量,以齿轮箱表面振动加速度的均方根值最小为动力学性能优化的目标函数,利用零阶与一阶优化算法求得最优设计变量。结果表明:优化前后箱体均不产生共振,且满足静力学条件;优化后目标函数减小37.5%,箱体各计算点的振动响应均有较大幅度的减小,最大减小量为54%。     

基于预应力模态综合法的失谐叶片减振优化

为了降低失谐导致的叶盘系统的振动局部化程度,以预应力模态综合法建立航空发动机压气机叶盘系统有限元缩减模型,计算了不同模态截断数下的固有频率,通过对比分析获得了在满足计算精度前提下的最小模态截断数,缩减了整体模型的自由度数.在该缩减模型的基础上提出一种叶片减振排布优化算法,该算法每次迭代计算时只生成叶片位置发生变化的子结构,而其他叶片的数据文件不动.结果表明,该优化算法兼顾了模型精度和计算速度,能大大降低叶片振动幅值,使叶盘系统振动局部化程度明显降低.     

光纤陀螺捷联惯导隔冲系统设计

 针对环境冲击、振动会对光纤陀螺捷联惯导系统结构及测量精度造成不良影响,进行了隔冲系统的设计与分析。利用改进的递归数字滤波算法和统计估计技术,根据冲击环境下测量得到的加速度时程,计算了冲击响应谱图,用于指导隔冲系统参数设计。为验证设计结果,利用冲击响应谱合成技术得到模拟实际冲击环境的加速度时程;在有限元软件ABAQUS中,以该加速度时程为基础运动激励进行瞬态动力学分析。根据分析结果,设计的隔冲系统可以使捷联惯导系统承受的冲击作用降低到所能承受范围内,表明所设计的隔冲系统在动力学特性角度可满足使用要求。     

多孔材料冲击波效应的数值模拟

采用有限元方法模拟了开孔泡沫铝在冲击载荷下的响应,研究了冲击响应与相对密度和冲击速度的关系。研究结果表明:开孔泡沫铝受到较大速度冲击时,先驱产生的弹性波使试样达到准平衡状态。当试样受冲击端的应力超过平台区应力达到密实化区的应力时,冲击波产生。冲击波的形成将使试样两端的应力在一定的时间内不平衡,产生冲击波效应。具有相同的相对密度时,冲击速度越大,冲击波效应越明显,冲击波速度也越大;在相同的冲击速度下,相对密度越大冲击波效应越不明显。     

脉冲能量对激光冲击0Cr18Ni9奥氏体不锈钢组织与性能的影响

使用高功率激光器在水约束条件下对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行了冲击试验,通过研究冲击加载下奥氏体的组织与性能变化特征,得出了下述主要结果:0Cr18Ni9奥氏体不锈钢在室温条件下通过不同激光功率的冲击,出现加工硬化现象,且功率越高,变形量越大,加工硬化也越明显.15 J能量和25 J能量冲击时,材料的微观组织以孪晶为主;42 J 能量冲击时,奥氏体出现相变特征,发生类马氏体相变.随着冲击功率的提高,孪晶逐渐细化,并在42 J能量下出现明显的孪晶与位错的交互作用,孪晶界上有大量的位错团塞积.     

某轻型车辆底部结构爆炸仿真与试验研究

以某轻型车辆为研究对象,在爆炸冲击作用下车身底部结构响应进行仿真与试验研究。采用任意拉格朗日—欧拉算法(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)对爆炸冲击作用下的板壳结构响应进行仿真计算分析。通过对比分析仿真结果与理论结果,验证了算法的准确性。根据某轻型车辆建立试验样车有限元模型,进行了爆炸仿真分析,研究其在爆炸冲击作用下车身底部结构损伤与车身底板结构响应。研究了试验样车爆炸试验方法进行了样车的实爆试验,验证了样车仿真的准确性,根据车身及底部结构损伤形态为后续整车车身设计提供合理建议。     

航弹冲击引起的遮弹层下自由场应力确定

首先将航弹冲击遮弹层的问题简化为一个具有初始速度条件的振动问题,借用基础振动半空间理论的方程对等法建立了体系的运动方程,进而得到了遮弹层后自由场应力的计算公式。在此基础上,讨论了遮弹层有效作用半径、弹种及分配层介质的性质对自由场应力的影响,给出了航弹冲击作用下遮弹层下自由场应力的计算方法及结构设计建议。     

水下爆炸作用下近岸场地动态响应数值模拟

以某近岸场地为研究背景,通过选取合理的材料本构模型及状态方程,建立水下爆炸荷载作用下近岸场地动力响应数值分析模型,利用ANSYS/LS-DYNA进行近场水下爆炸荷载作用下动态响应分析.研究爆炸冲击作用下冲击波在近岸场地的传播特性以及近岸场地动态响应的变化规律.研究表明:在冲击波传播过程中,其传播特性会受到边界面的影响;...     

瞬态高冲击加速度对冲击波压力测量影响研究

通过冲击试验得到了纵向安装压力传感器的冲击响应规律,在激波管中同时加载冲击波压力与瞬态高冲击研究了压力传感器在冲击作用下冲击寄生响应峰值与冲击加速度的关系以及冲击寄生响应脉宽与结构固有频率的关系,最后在实际爆炸场中进行了验证试验。结果表明,压力传感器的加速度灵敏度近似为定值,且不同传感器加速度灵敏度相差很大;瞬态高冲击作用下压力传感器冲击寄生响应峰值与传感器的加速度灵敏度有关,脉宽与测点的固有频率有关;应合理选择压力传感器降低冲击寄生输出,控制测点结构固有频率使加速度峰值远离压力峰值。     

一种电动冲箱式造波机的研制

开发了一种电动冲箱式造波机，该造波机主要由6套伺服电机和冲箱、控制台（含工控机）、主电路、控制电路及软件系统等组成。在控制系统的控制下，伺服电机驱动冲箱在实际水池中作上下往复运动，水的质点因受到冲箱的冲击而形成波浪，波高由冲箱运动的冲程控制，波长由频率确定。试验结果表明，这种新型造波机工作稳定可靠，功能完善，能够准确地模拟各种海况。     

液压缓冲器阻尼与冲击特性仿真分析

针对军用车辆悬挂系统所受大负载强冲击的使用工况,提出了液压缓冲器阻尼与冲击特性仿真分析的一种研究方法,给出了缓冲器的结构简图,并根据其结构特点,开展了缓冲熄振性能的计算,推导了球面偏心环形缝隙节流的解析式,并充分考虑了压差随缝隙宽度、油液动力黏度以及缝隙偏心率的变化规律;建立了缓冲器动态冲击数学模型,用于模拟压缩与复原全行程的工作过程,提出运用龙格库塔数值算法对瞬态冲击工况下的缓冲力值进行编程计算,并开展关重影响要素的对比研究,所得结论能够为液压缓冲器的参数化设计提供参考。     

爆炸应力波对深埋巷道的作用效应分析

运用工程分析软件ANSYS模拟几种常见形状的巷道结构在爆炸应力波作用下围岩的位移时间历程和Mises等效应力时间历程,进而分析这些不同形状巷道结构在爆炸应力波作用下的位移、振动、变形情况,得出在爆炸应力波作用下巷道结构易破坏的位置并给出防护对策。     

沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析

由沙袋堆积起来的沙墙对强冲击波具有很好的消波吸能作用,在爆炸实验中对结构有一定的防护作用.沙墙在爆炸冲击波作用下,飞散形成颗粒相,吸收冲击波的能量,降低冲击波对结构的冲击作用.分别使用通用非线性动力学数值计算程序LS-DYNA和自编的多相流程序,计算了某封闭空间中沙墙对爆炸冲击波消波吸能的作用.自编的多相流程序可以计算沙子的飞散,可以考虑对流、辐射传热的吸能作用.LS-DYNA没有这些功能,但是却可以模拟复杂的爆炸与结构相互作用的问题.两种程序对比计算的结果可为使用商业软件LS-DYNA进行类似的复杂数值计算提供参考和修正.