在地震激励下动水压力对沉管隧道的影响

考虑粘-弹性人工边界、土壤的非线性及流-固耦合作用,建立了沉管隧道-土壤-流体(水)相互作用的力学模型,采用Newmark算法,对沉管隧道在地震激励下的响应进行分析.分析了不同地震激励以及不同水深条件下沉管隧道结构的应力变化,研究了动水压力对沉管隧道的影响.结果表明:在只考虑水平方向地震激励时,动水压力对沉管隧道的作用影响较小,在分析时可以忽略动水压力的作用;在含有竖直分量的地震激励下,动水压力对沉管隧道的应力有较大影响,在分析沉管隧道的地震响应时,应该考虑竖向地震的作用;由于动水压力的作用,沉管隧道的最大应力位置会发生变化.结果可用于运行条件下沉管隧道的动力特性以及损伤产生发展机理的研究.

沉管隧道结构有限元建模及模型有效性研究

对不同的沉管隧道结构建模方法进行对比,研究采用两种不同类型的单元对沉管隧道结构计算模型有效性的影响,并通过试验进行验证。结果证明采用板壳单元进行建模时可得到较高精度的结果。结论可用于结构和周围介质较为复杂的沉管隧道这类大型地下工程动力特性分析与计算,将有效提高计算结果的准确性和效率。

一种基于压电晶片阵列的板结构损伤识别方法

提出一种通过单个压电晶片对板结构进行激励,使用十字形压电晶片阵列接收响应信号,然后基于相控阵原理对信号进行处理,从而对板结构损伤进行识别的方法。首先用谱元法分析了在单点激励下铝板结构有损伤和无损伤时Lamb波的传播情况,得到压电晶片阵列中各阵元所在位置的响应信号。根据压电晶片阵列布置形式及各阵元之间的相互位置,对各阵元接收到的时域信号进行处理,从而对结构的损伤进行识别。通过对板结构中含有一个和两个损伤的情况进行了研究,验证了该方法的有效性。

基于谱元法的梁结构中Lamb波传播特性研究

把谱元法应用于结构中弹性波的传播的模拟,建立基于二维谱元法的梁结构模型,提出模拟结构裂纹损伤的节点分离法;研究无损伤和含有损伤的铝合金梁结构中Lamb波的传播规律,通过和理论解对比,验证谱元法模拟结构中Lamb波传播的有效性;研究不同程度损伤对响应信号的影响,探讨了梁结构损伤识别方法。结果对基于Lamb波的结构损伤识别方法的研究具有借鉴意义。

基于谱元法的板结构中导波传播机理与损伤识别

建立板结构的三维谱元法模型和结构-压电晶片耦合模型,对铝合金板中Lamb波的传播机理和与损伤作用规律进行研究。以单点激励力模型研究了板中Lamb波的频散关系,从理论上对所建立的模型进行了验证;基于压电晶片模型研究了在施加电压激励条件下导波的传播规律;研究单一压电晶片、板中上下表面施加同相位或反相位激励电压的两个压电晶片三种情况下结构的响应;对板中传播Lamb波的幅值与传播距离的关系进行分析;采用减小结构单元刚度的方法模拟结构中的裂纹损伤,研究Lamb波与损伤的作用;结合试验分析,验证所仿真结果结论的正确性。相对二维谱元法模型,所建立的板结构三维谱元法模型能更真实地模拟结构中导波的激励与接收以及波的传播。

沉管隧道健康监测试验中传感器位置的优选

基于单节沉管隧道缩比模型在地震激励作用下的健康监测试验,借助商业有限元软件ANSYS对单节隧道缩比模型进行等代地震荷载下的平面应变分析和整体模态分析,得到传感器优化布置初选点。再利用遗传算法对初选点进行优化排序,得到传感器优化布置的最终方案。该方法与EFI法传感器优化布置结果吻合较好。该方法对于大型结构的传感器优化布局有一定的借鉴作用。

基于损伤因子的板架结构损伤识别方法研究

用基于损伤因子的损伤识别方法对板架结构损伤进行识别。先将板架结构简化为多个板的组合;基于损伤前后模态振型从应变能角度推导损伤因子的表达式,用通用有限元软件ANSYS计算两种损伤工况下损伤前后的模态振型,再用B样条法拟合损伤因子曲面从而对损伤的位置进行识别。最后用实验验证了该方法。该方法对于识别板架结构的单个损伤具有较好的可靠性,并可以为识别多损伤位置提供较好的方法指导。

卫星高精度载荷安装平台热变形隔离技术研究

针对我国高分辨率卫星对结构在轨变形的控制要求,提出了一种基于柔性连接的卫星高精度载荷安装平台热变形隔离控制方法,从理论上对该方法进行了分析,并以型号应用为背景进行了验证方案设计及试验验证。验证结果表明,在同样的加载条件下,柔性连接载荷安装基板变形相对刚性连接降低了近1个数量级,表明通过对卫星平台与有效载荷安装基板之间连接结构刚度的柔性设计,能够有效避免卫星平台结构的热变形作用于有效载荷安装基板,使得高精度载荷安装基板不致产生明显的翘曲变形,从而保证安装基板上各敏感载荷的在轨指向相对变化满足指标要求。

采用激光PSD技术的载荷指向角度测量系统

由于卫星星体结构热变形以及机械振动的影响,高精度载荷指向相对于精度基准会发生小角度的相对转动。在此背景下,本文提出了基于激光位置敏感器(PSD)技术的载荷指向角度测量方法,并研制了测量系统原理样机。该方法使用了有夹角双光束,并且是双光源、双反射镜、双传感器,可以使得测量装置结构紧凑、体积小、质量轻,布局位置灵活。样机实验结果表明,测量装置能够适用于卫星应用,满足载荷指向的转角测量需求。

多柔性附件卫星热致振动特性研究

空间环境的温度突变是诱发卫星柔性结构振动的重要因素,对卫星的稳定度与有效载荷的性能带来不利影响。为研究进、出地影期间的温度突变在多柔性附件卫星上产生的振动效应,文章分析了热致动力学基本方程,提出了振动响应的解耦分析方法。以某遥感卫星为背景,建立了整星级有限元模型,以卫星进、出地影期间的动态温度场为载荷条件,运用ABAQUS软件隐式动力学模块开展动态响应分析,发现卫星在出地影后发生了明显的热致振动,其中高精度平面阵天线上的最大振幅约3μm,振幅在800 s内衰减了90%。为辨识振动的频率组成与源头,采用快速傅里叶变换将振动时域响应转换到频域,发现抛物面天线的弯曲振动在其他附件上产生了牵连振动,若要进一步提高平面阵天线的稳定性,应同时考虑柔性伸展臂与抛物面天线的振动抑制。

星载阵列天线型面优化调节方法研究

星载天线的型面精度是保证其工作性能的关键因素.随着天线尺寸的增大,传统的型面精度被动控制方法已难以满足高精度、高分辨率对地观测卫星的需求.本文提出了一种天线型面优化调节方案,在天线背面布置若干作动器作为调节机构,采用优化调节算法分配作动器的位移量,以实现最优的型面精度调节.通过建立一个由温度加载系统、型面测量系统和调节控制系统组成的型面调节模拟试验系统,开展了均温50℃、均温75℃和梯度温度3种温度工况下的型面调节试验.经测试,调节后的天线型面误差降低了60%以上,型面误差RMS值达到30μm以内,为优化调节技术在卫星型号上的推广应用提供了依据.

基于实测数据的卫星公路运输动力学特性仿真分析方法

为解决卫星运输跑车试验耗时耗力的问题,采用仿真方法研究了卫星在公路运输过程中的动力学特性。先基于大量实测数据,建立仿真分析输入谱;再通过Patran/Nastran有限元软件建立包装箱–卫星的联合仿真模型,对经过组合体模态试验修正后的模型进行了模态分析和随机振动响应分析,得到了模型的前6阶模态振型以及关键部位的加速度和应力响应RMS值。结果表明:联合仿真模型各部位的应力RMS值远低于材料屈服极限,卫星结构具有足够的安全裕度。该仿真分析方法可以准确有效地分析卫星在运输过程中经受的力学环境,为卫星结构及包装箱设计提供依据。

航天器桁架结构快速设计方法研究

随着航天事业的发展,桁架作为航天器主承力结构应用越来越广泛,并呈现大型化复杂化的发展趋势。传统模式下航天器桁架结构设计效率低下,无法适应"快速响应约束,迭代更新高效"等应用要求,制约桁架结构的发展。针对这一现象,文中基于自顶向下(Top-Down)设计模式和参照柔性相关思想,提出了航天器桁架结构快速设计方法,并进行了验证。结果表明,航天器桁架结构快速设计方法逻辑关系明确,简便实用,能够实现结构元件自动创建和装配,快速响应外部约束并自适应更新,能确保设计状态的迭代有效可控,显著提升桁架结构设计效率,可推广应用于航天器桁架结构设计。

基于Top-Down模式的航天器结构快速设计方法研究

随着航天事业的快速发展,传统模式下的航天器结构设计能力与新形势下快速设计需求之间的矛盾日益突出,已然无法适应"快速响应需求、高效迭代设计"的要求,制约了结构设计的发展。针对这一现象,基于Top-Down模式和参照柔性相关思想,提出并验证了航天器结构快速设计方法。结果表明,该方法逻辑关系明确,设计流程简化,能够实现设计模型快速自动创建、装配和自适应迭代更新,保证设计迭代过程的稳定可靠,显著提升结构设计效率,可推广应用于大型复杂航天器结构设计。

现代卫星结构技术研究进展

随着军用、民用领域对卫星功能、性能需求的不断提高,现代卫星对结构的精度、集成度与轻量化提出了更高的要求。通过梳理近期国内外航天领域的发展规划,调研国内外卫星结构技术在实现高精度、高集成度与轻量化方面的进展,对比国内外技术状况,分析国内在卫星结构精度主动控制技术、多领域集成设计技术、小型结构平台技术等方面的不足,为提高相关技术能力,比肩国际先进水平,提出技术发展着力点。

卫星工程中的材料应用与需求展望

1引言卫星在生命周期中经历了复杂的环境条件,包括发射振动、在轨真空、冷热交替、粒子辐射等,对材料提出了特殊的环境要求[1],使得卫星材料的选用与常规产品有很大区别。一直以来,材料科学在国内外航天重大规划中占据了重要的位置。

基于权重计算的中文因果关系分析

提出一种中文因果关系分析方法,以便更加细腻地表达因果关系.该方法由因果关系提取和权重计算组成.首先,构建了中文因果关系四元组数据集,将因果划分为核心名词和谓语状态,即原因中的核心名词、原因中的谓语或状态、结果中的核心名词、结果中的谓语和状态;然后,构建了中文因果关系抽取(CCE)模型,该模型由中文预训练的基于全词掩码训练的双向编码表示模型(BERT-wwm)和条件随机场(CRF)组成,在所构建的数据集上,四元组抽取F1分数为0.3;最后,提出基于因果强度的近似原因权重算法,用于计算同一结果不同原因的权重,减小对语料库数据量的依赖性,具有更好的鲁棒性和泛化性,能更加真实地反映不同原因对结果的重要程度.