带性能约束布局问题的不干涉遗传算法

针对卫星舱设计中的带性能约束优于问题,给出了并证明了矩形图元布局优化不干涉性的判别定理,依该定理构造了求解布局问题的不干涉遗传算法,数值结果表明了该算法的正确性和实用性。     

道路交通驾驶员差异性分类定量研究

驾驶员个体差异是影响城市道路交通运营、效率及安全的一个重要因素之一。为了实现对驾驶员差异性的影响分析,采用驾驶模拟舱研究平台对驾驶员样本进行归类。研究分别选取了反映驾驶员特征的静态驾驶适性和动态驾驶适性两类,共计15个指标。采用因子分析的方法将相关指标归纳为驾驶员的5个类因子,并通过主成份分析的方法找出每类因子中的主导指标,并以此指标作为聚类分析的输入变量。结果表明聚类分析得到的三类驾驶员具有明显的各自特征。     

航天器乘员舱人机界面人因可靠性模型

人因事故是工业系统最常见的事故,对系统安全性有一定的影响,特别航天员所处环境复杂,加上失重,很容易引起人因失误。为此,本文以航天器乘员舱内人机界面为对象,在文献阅读、问卷调研基础上,构建了航天器乘员舱内人机界面人因可靠性影响因子体系及人因可靠性分析框架,提出了人因可靠性计算方法,通过层次分析法获得了人因可靠性影响因子体系的权重。通过对仿真数据及仿真曲线变化趋势的分析,结果表明人因可靠性方法有一定合理性、收敛性。之后,给出一个实例,实例分析说明该模型对航天器乘员舱人机界面人因可靠性提供了分析方法。研究成果为改善航天器乘员舱人机界面人因失误根源分析提供了理论指导,为优化人机交互设计提供帮助,为人机交互过程中人因可靠性分析提供了方法依据。     

小潜深充压式轻质防水耐压舱设计及分析

基于跨介质飞行器对小潜深、轻量化、严密封的综合控制舱的迫切需求,设计了一种充压式复合材料防水耐压舱。通过预先充入2 MPa气体产生内压以抵抗水下200 m附近工作时的外部静水压力,使舱体处于轻微受力状态,最大程度减小舱体壁厚,进而实现轻量化设计。开展舱体纤维铺层角度和铺层厚度等设计,建立有限元模型,对其刚度、强度和稳定性进行校核,并通过5轮充压2 MPa并浸泡、保压48 h测试,验证结构安全性和密封可靠性。设计的3 L容积耐压舱总质量仅390 g,比常规结构减重22.4%。本方法有望为后续跨介质飞行器控制舱设计提供参考。     

聚氨酯塑胶跑道总挥发性有机化合物的检测及潜在健康影响分析

为测定聚氨酯(polyurethane,PU)塑胶跑道释放的总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds,TVOC)质量浓度及释放速率,分析其对人体健康的潜在影响.采用小型环境舱-二次热解吸-气相色谱法分析在温度为60℃、相对湿度为5％、气体交换率为1.0次/h的环境条件下,建成1～3个月的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度与释放速率,结合人体与TVOC的剂量反应关系及活动时间、呼吸量以及生理免疫等分析其潜在健康影响.结果表明:PU塑胶跑道TVOC的检出率为100％,质量浓度为0.918～3.334 mg/m3,释放速率为2.295～8.335 mg/(m2·h).PU预聚体、橡胶颗粒以及各类添加剂、稀释剂等原材料共同构成了PU塑胶跑道TVOC的主要来源,且17.4％的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度可直接引起人体不适,82.6％的达到了人体可承受的安全阈值,在外部环境因素的联合作用下也会对人体造成刺激.可见,PU塑胶跑道能够持续释放TVOC,且其释放的TVOC可对人体健康造成潜在急性伤害影响和潜在慢性伤害影响.     

基于数据驱动的FAST主动反射面调节优化模型

针对500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope, FAST)的主动反射面调节问题,利用旋转抛物面在三维空间中的定义建立了一个对任意天体角度均适用的工作抛物面方程,该方法不同于以往的坐标旋转的方法。利用反射面板重心点作为反射点,将反射接收比定义为能把光线反射到馈源舱被其接收的面板数量与300 m口径工作抛物面下总面板数量的比值。结合主索节点径向伸缩距离、边界平稳过度和邻接距离变化幅度三个约束条件,以接收比最大化作为目标函数,建立了一个工作抛物面优化模型,并利用节点数据和模拟退火算法对其进行求解,得到了工作理想抛物面。选用两组天体角度进行实例分析,结果显示调节后的接收比增大12.82%,并给出了工作主索节点的部分径向调节方案。本研究为FAST对于任意天体角度的变形提供了一种新的建模方法,也对馈源舱反射接收比提出了一种新的计算方式。     

弹性变形对三维弹性液箱内晃荡波面的影响

弹性液舱舱壁在大幅晃荡液体的作用下会发生弹性变形,从而会对液舱内液体晃荡的水动力特性产生一定的影响.文中通过物理模型实验研究了水弹性效应对弹性方形液舱内液面晃动的影响.实验水深比h/L(h为液深,L为液舱长度)为0.167,激励频率在最低阶自振频率附近.由于液舱结构变形的影响,弹性液舱内液体的最低阶自振频率与同尺寸的刚性液舱略有差别.实验中分别对刚性和弹性两个方形液舱在不同频率的简谐纵向激励作用下的波动形态进行了分类分析,并比较了对应不同二维行波、过渡状态和三维共振以及二阶次共振等不同波动形态时弹性液舱和刚性液舱内的波面高度.     

“神舟七号”——中国空间站的“渡船”

2008年9月25日21时09分",神七"飞船在全世界目光的关注下,在酒泉卫星发射中心点火升空,把翟志刚、刘伯明、景海鹏三名航天员送上太空。27日,翟志刚身着我国研制的"飞天"舱外航天服,在身着俄罗斯"海鹰"舱外航天服的刘伯明的辅助下,在距地343千米的轨道上,在飞船每秒7千米速度的运动中,克服真空杀手、宇宙射线等阻碍,进行了19分35秒的出舱活动。这是航天员翟志刚的一小步,却是中国人和平利用太空的一大步。     

舱外航天服试验用暖体假人的研制与性能分析

研制了一种新型易拆装结构且具有多种测量模式的暖体假人,实现了针对舱外航天服特殊穿着条件下的试验测量.介绍了该暖体假人的设计原则、结构特点和拓展功能.试验表明,在不同测量模式和环境设定下,该暖体假人都具有良好的动态响应特性和测量精度.     

外骨骼机构舱外航天服手套阻尼的测量与Preisach建模

以宇航员出舱活动为背景,针对内置式测量的缺点,利用平行四边形连杆和齿轮的组合设计了一种外骨骼机构.该机构能在舱外航天服(EVA)手套的背部驱动下产生模拟人手弯曲和伸展运动,同时位于指尖的力传感器输出运动过程中的阻尼力,该阻尼力可达10 N,滞后可达31%.为便于对阻尼力进行数值预测及舱外活动功效仿真,应用Preisach(简称P模型)获得一阶转换曲线的方法,对EVA手套的滞后特性进行数学建模,由于P模型在数值计算时需考虑2种情况,因此通过记录记忆曲线上顶点数的方法导出统一计算公式,并采用基于距离权重的插值算法来计算离散P模型平面非节点区域的Everett函数值.最后,通过实验验证了该建模的有效性.