飞行器陶瓷基复合材料轻量化结构设计研究进展

高马赫数飞行带来的极端服役环境对新一代高速飞行器的材料、结构设计提出了更加严苛的要求,本文从“选、用、评”三方面对陶瓷基复合材料在飞行器结构设计中的应用进行综述,进而提出未来发展方向,为飞行器陶瓷基复合材料结构设计提供参考。全面综述了陶瓷基复合材料在不同应用场景下的选取准则及相应制备方法,系统介绍了陶瓷基复合材料在飞行器结构中的典型应用,分析了近服役工况下材料的评价准则及地面实验方法。为满足未来飞行器需求,提出需要结合计算机辅助优化技术和创新制备方法,提高陶瓷基复合材料的耐温和抗疲劳性能;发展高可靠、长寿命的连接技术和一体成型设计方案,充分发挥材料优势;开发多物理场耦合作用下的原位表征技术,以获得陶瓷基复合材料在实际使用中的性能演化行为,为飞行器轻量化结构设计提供可靠依据。

基于拓扑优化的3D打印聚乳酸材料的轻量化结构设计

轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优化作为轻量化结构设计的方法,采用熔融沉积3D打印技术,探究拓扑优化过程中参数(体积分数和惩罚因子)对工件在弯曲载荷下总变形的影响。对不同填充率下拓扑优化前后的工件质量进行对比,并探究了拓扑优化后不同熔融沉积3D打印速度下工件的弯曲性能。结果表明,当体积分数取40%、惩罚因子取3时,拓扑优化后模型最大变形量满足优化目标;3D打印的拓扑优化工件可以实现50%的减重且保持较高的弯曲力,但弯曲模量和变形量略有下降;降低打印速度对拓扑优化后工件的力学性能影响不大。

面向多目标集成优化与二次烧结工艺的SiC反射镜组件超轻量化结构设计

为了满足高精密空间光学设备超轻量化要求,运用参数优化技术、有限元分析与先进碳化硅(SiC)制造技术,提出了一种多目标集成优化与二次烧结工艺相结合的Φ600mm反射镜组件超轻量化结构设计方法。X、Z两个方向上的SiC反射镜面形的均方根值(RMS)、重量为优化目标,将反射镜轴向厚度、镜面厚度等参数作为设计变量,获得了轻量化率为90.55%的超轻量化反射镜结构;提出反射镜支撑结构同样采用SiC材料,利用二次烧结工艺方法,将两者直接烧结成型,减少粘接装配环节,获得了轻量化率为92%的反射镜组件;利用有限元分析与试验对超轻量化结构设计方法的正确性和合理性进行了验证。结果表明:在重力载荷、温度载荷、镜面加工残差的综合影响下,反射镜组件面形误差RMS值为10.034nm,优于12.6nm的设计要求,且动态刚度良好,满足使用要求。

国有企业改革的增加值贸易效应——基于多部门量化结构模型的研究

国有企业改革是连接经济体制改革和高水平对外开放的重要纽带。基于自主编制的我国时间序列非竞争型投入产出表,本文通过构建区分企业所有制类型的多部门量化结构模型,研究了国有企业改革的增加值贸易效应。结果显示,国有企业改革主要通过调整优化产业结构,推动我国深度参与全球价值链分工;随着改革的深入,国有企业全要素生产率进一步提高,缓冲了上游进口市场的价格波动风险,体现了国有企业效率提升对国内大循环稳定性的重要作用。此外,本文围绕国有企业深化改革与未改革情形开展反事实分析。结果显示,2007年后,国有企业深化改革推动2018年的出口增加值率相较于国有企业未改革情形上升3.19个百分点。探讨国有企业改革在推动构建新发展格局中发挥的积极作用,为深化经济体制改革的方向与政策评估提供新的视角。

基于仿真的轻量化结构件增材制造变形控制

复杂结构增材制造过程中,变形控制是一项关键技术,通过试错和后期矫形的方法成本高、效率低,因此基于仿真的变形控制技术得到越来越多工程师的关注。本文通过基于固有应变法的工艺仿真方法,对复杂轻量化结构件SLM成形过程中的变形问题进行了分析,并根据分析结果对结构件进行二次工艺优化,制造了复杂轻量化结构件,并组织开展了静动力学验证试验。通过结构件制造与验证,该方法可有效实现复杂结构件增材制造成形过程变形控制。

某新型游乐小火车车体轻量化结构设计

本文介绍了新型游乐小火车与原平台产品技术参数、车厢布局的差异,并在原平台产品基础上保持车身尺寸及外部接口进行轻量化设计,降低成本,提升效率,稳定产品质量。通过ANSYS有限元软件建立轻量化设计的车体结构有限元模型,依据GB8408-2018和小火车运行受力情况确定计算载荷工况以及边界条件,并对车体结构进行了强度分析。仿真计算结果表明轻量化结构设计后新型游乐小火车车体满足实际项目使用工况及标准要求,同时轻量化车体设计理念为今后游乐小火车车体优化设计提供新思路。

飞机上刹车杆仿竹轻量化结构及响应面法优化

起落架是飞机重要的部件之一,为降低结构重量和应力集中现象,结合3D打印技术的发展,在总质量不增加和外形尺寸不突破的前提下,将原十字结构改为空心圆柱结构,并参考竹结构,给出了两种起落架上刹车杆仿生结构,采用响应面法进行了进一步的参数寻优。仿真分析结果表明:采用仿竹结构后,两种仿竹结构质量分别降低了17%和14.98%,最大等效应力值分别降低了57.34%和57.90%。说明仿竹结构对降低最大等效应力具有非常好的作用。本优化方法对杆件轻量化设计具有实际意义,并可推广使用。

标准低密度奇偶校验码译码算法中量化结构

DVB-S2标准低密度奇偶校验码(LDPC)译码器在深空通信中面临着低复杂度、高灵活性及普适性方面的迫切需求。通过对LDPC译码算法中量化结构的研究,提出一种动态自适应量化结构的设计方法。该方法在常规均匀硬件量化的基础上,提出了修正化Min-Sum译码算法中的数据信息初始化及迭代译码的动态自适应量化结构,解决了DVB-S2标准LDPC码译码时存在的校验节点运算与变量节点运算之间的复杂度不平衡的问题,并由此提高了译码器的译码性能。实验证明,以DVB-S2标准LDPC码中码长为16 200,码率为1/2的为例,提供动态自适应量化结构与常规的均匀量化结构相比,节省硬件资源为4%。此外,动态自适应量化结构支持动态可配置功能,保证了DVB-S2标准LDPC译码器的灵活性及普适性。

硅镜轻量化结构优化与实现

为了保证在高的面形精度的前提下尽可能地降低硅镜的质量,通过对多种轻量化结构的分析与对比,确定了具体轻量化结构形式并对其进行了优化设计。通过计算机仿真分析证明了该优化设计方案的可行性,并采用超声加工方法实现了硅镜轻量化加工。试验结果表明:轻量化加工的硅镜镜体质量明显降低;虽然镜面精度有所降低,但仍能满足光学系统的设计要求。

新能源汽车车身轻量化结构参数自适应优化建模研究

新能源汽车车身轻量化结构参数较多且复杂,导致参数优化效果下降,因此本文研究新能源汽车车身轻量化结构参数自适应优化建模方法.根据新能源汽车轻量化模态性能指标与车身材料弹性参数,以有限单元法对车身结构进行离散处理,通过插补函数建立离散点矩阵,在多项式插值下推导优化边界,构建车身轻量化结构参数优化模型.实验测试结果表明,本文模型能够模拟车身轻量化结构,实现新能源汽车车身轻量化结构参数优化,扭转了弯曲载荷和扭转载荷,参数优化效果好.

刻画量化结构及其推理的汉语部分语句系统

刻画量化结构及其推理的汉语部分语句系统 ,其价值如下 :(1)运用广义量词理论的方法分析汉语量化结构的各种特征 ;(2 )扩大自然语言部分语句系统的功能 ,不仅从句法上可以生成由汉语量化句表述的包括对当关系和三段论在内的推理 ,还能够从语义上解释这些推理句的逻辑有效性 ;(3 )在自然语言部分语句系统内生成并解释推理 。

3m级大口径空间光学主反射镜的轻量化结构优化

增大主反射镜的口径是提高空间反射式光学系统分辨率的最直接手段。随着口径的不断增大,传统的蜂窝结构很难满足反射镜的高轻量化和高刚度的要求,需要研究新的结构方案来对其进行优化设计。文章针对空间相机大口径主反射镜的应用需求,在传统蜂窝夹层反射镜结构的基础上,结合反射镜应力状态分析,提出了一种新型低面密度大口径反射镜轻量化方案——叠层蜂窝夹层反射镜。同时,以3m级大口径反射镜为例,进行了详细的结构参数优化,分析了卸载支撑状态的面形变化,并对反射镜的过载强度和温度面形稳定性进行了校核,验证了叠层蜂窝大口径反射镜轻量化结构方案的合理性。

一种汽车防撞梁轻量化结构的仿真分析与试验研究

为兼顾汽车结构轻量化和碰撞安全性的要求,本文中提出了一种铝合金波纹板加强结构设计方案用来加强盒形汽车防撞梁。通过建模与仿真研究了波纹板的不同结构特征和参数对防撞梁加强作用的影响,并进行了集中载荷和均布载荷条件下的试验验证。仿真和试验的结果均表明,铝合金波纹板加强结构是汽车防撞梁轻量化设计的有效方法,具有重大的工程应用价值。

内蒙古霍各乞矿区含矿富石榴石岩晶体定量化结构分析及其意义

晶体粒度分布(CSD)是定量化分析火成岩和变质岩结构的重要手段。在变质岩中测量的CSD提供了有关变质过程中晶体成核和生长速率、生长时间的定量信息。文章选取内蒙古霍各乞二号矿床含矿富石榴石岩样品中石榴子石晶体为研究对象,在GIS软件和R语言的支持下,应用空间点模式分析、CSD分析、空间最邻近分析、空间多距离分析、Fry分析等综合方法,探讨了晶体空间数据和点空间数据表征的微结构变化特征,将CSD曲线分段变化记录的信息与地质演化历史联系起来。分段的CSD曲线记录了变质事件的叠加。不同形式的晶体粒度分布直接反映了区域变质岩与接触变质岩演化历史的差异。由于接触变质作用的高温阶段持续时间较短,因此产生的CSD曲线是线性的,不受退火的影响。而区域变质作用涉及长时间升温及其之后的冷却阶段,所以最初的线性CSD后来被退火改造为钟形曲线。含矿富石榴石岩样品的核密度和CSD分析结果显示了两个晶体群密度。分析认为一类晶体群可能与造山过程中的区域变质活动有关,另一类晶体群可能与大面积区域变质期后发生在特定位置的岩体侵入迅速升温的接触热变质事件有关。

四旋翼无人机轻量化结构改进设计

本文以垂直起降载运空投四旋翼无人机机身结构为研究对象,对四旋翼无人机机身结构优化改进。采用碳纤维复合材料,芳纶纤维材料和巴尔沙木材,保证强度有足够冗余的同时对四旋翼无人机机身进行轻量化改进设计。四旋翼无人机轴距是466mm,机架仅重50g,搭配使用10寸的APC螺旋桨,有效载荷可达3kg,可准确高效地在火山、地震和洪水灾区等危险环境中执行勘察、拍摄和运载物品等任务。

机床轻量化结构单元特征研究与静态性能分析

研究10类典型机床结构特征,提出了机床轻量化结构单元的概念。将支承件结构内部单元分为箱体类单元、壁板类单元、加强筋类单元以及工艺类单元4大类。对各类单元进行结构特征分析,归纳出4类单元类型型谱,并分别对铸造单元和焊接单元工艺特征进行描述。以含有壁板类单元的某立式加工中心立柱为研究对象,运用有限元分析法对其不同单元的参数化模型进行静态性能分析,结果发现内部结构为井字形单元的立柱静态性能最好。单元特征研究及其对支承件静态性能分析成果为支承件轻量化设计和优化设计奠定了基础。

精密机床床身轻量化结构与性能协调设计研究

针对机床床身结构与性能之间的制约关系尚不明确问题,提出明确的关系曲线以及合理的参数取值域;方法基于统计分析和灵敏度分析,对5种常见床身内部筋型进行研究,分析外壁厚度、筋板厚度、质量对结构动静态性能的影响,获得轻量化结构参数与结构动静态性能趋势曲线并指明关键尺寸变化对结构性能的影响规律,给出机床床身最优构型和结构轻量化设计建议;通过比较5种不同的机床床身筋型,得出米字筋构型的机床床身结构性能最优,其最大一阶固有频率为334 Hz,相比最差的V型筋床身结构一阶固有频率217 Hz,高出54%。并对其中一种筋型床身结构的前三阶固有频率进行仿真和实验对比验证,两者误差在5%范围内,证明了研究方法的有效性。

汽车座椅轻量化结构设计及成形工艺优化的探讨

随着社会经济的发展,汽车已经走进了千家万户,但汽车与能源、环境之间的矛盾日益凸显。汽车轻量化是首先节能减排、生态文明建设的有效途径,这也进一步推动了新技术在汽车工业中的应用。本文首先简单地介绍轻量化材料,对汽车座椅轻量化结构设计方法进行了分析,之后探讨了低压铸造成型在汽车轻量化中的应用,以供参考。

植物纤维床垫轻量化结构设计

探究床垫受力后内部应力分布情况,为床垫轻量化结构设计开发提供技术指导。通过对床垫进行力学有限元分析,研究床垫各层受力变形与应力应变变化分布情况,建立一个用于指导产品轻量化结构设计的模型,并对该模型进行试验结果验证,得出床垫轻量化结构的最优解。结果表明,床垫各层的压应力面积离受力接触面越远,应力从受力中心向外扩散越大,其受力面积越大,且整体应力分布越趋于均匀。根据该分析结果建立了一个密度与结构关联的轻量化模型,利用该模型指导原理生产出来的床垫产品在确保床垫质量的前提下,可以将质量减轻15%以上,达到了床垫轻量化的效果。

基于能指系统差异的汉、英量化结构的功能对等互译策略

汉、英语表示数量的能指系统有差异,汉语量词丰富,英语缺乏语法范畴化的量词。在翻译实践中,从语法、语义、修辞和语用等多维角度寻求功能对等的汉、英互译策略可以解决译文与原文产生较好的视域融合问题。