一种薄膜反射面天线型面精度主动控制方法

针对如何有效进行薄膜反射面天线型面精度主动控制的问题,提出了一种静电力和边界索力相结合的双向控制方法。推导了薄膜反射面和薄膜控制面间距发生变化时的静电力计算公式,并给出了静电力更新流程;以电极电压和边界索力为设计变量,以薄膜反射面型面精度为优化目标,建立了薄膜反射面天线型面精度主动控制模型;通过两种形式温度载荷作用下的薄膜反射面天线型面精度主动控制仿真算例,验证了控制方法的有效性。

旋流喷头的特性和用于溅渣护炉的分析

通过流体力学测试和冷态模拟实验，证明旋流铸铜喷头（三孔或四孔）具有良好的特性。安钢和酒钢使用旋流喷头后，化渣效果好，起渣时间提前１～２ｍｉｎ，冶炼过程平稳易控制，不易发生喷溅，供氧时间缩短近３ｍｉｎ，耗氧量降低５．７５ｍ３／ｔ。从冲击动力、喷溅量和流股特性等方面分析了旋流喷头的优点，可以满足溅渣护炉的要求，并能够提高溅渣的均匀性和效果。

基于索滑移模型的空间索膜结构设计分析

针对空间索膜结构实际应用中会存在索相对薄膜滑移的问题,提出了一种考虑索滑移的索膜组合结构分析模型。利用能量变分原理推导了局部坐标系下空间索单元和膜单元非线性有限元方程,将索和膜单元方程公共项合并得到整体坐标系下索膜组合结构非线性有限元方程。然后将薄膜对索单元节点的拉力分解到垂直于节点相邻两索单元的方向上。根据相邻两索单元张力与摩擦力之间的不等式关系建立了索滑移模型,给出了考虑索滑移的索膜结构非线性有限元方程迭代求解方法。最后将索滑移模型应用到空间索膜结构设计分析中,分析结果表明,索膜间摩擦力的存在会导致索张力不均匀,但在一定程度上可以提高薄膜抵抗外载荷的能力,索膜结构在载荷分析过程中需要考虑摩擦滑移对索膜结构的影响。

静电成形薄膜反射面设计

为制作高精度的静电成形薄膜反射面,首先利用遗传算法与梯度法的两级优化方法对各电极进行布局优化;基于优化思想在给定电压、索拉力和理想膜面的情况下,求解初始膜面的形状参数,获得无应力初始膜面;对无应力初始膜面进行裁剪分析,利用等效力学的方法进行曲面展平,得到平面裁剪片;基于有限元思想将平面裁剪片拼接得到初始膜面状态,施加静电力和索拉力后,得到理论上的拼接反射面最终成形状态。基于上述理论设计0.55 m静电成形薄膜反射面天线模型,基于Digimetric软件建立摄像测量系统,对薄膜反射面模型进行形面精度测量,通过反复的测量和形面调整,膜面精度达到0.13 mm,验证了高精度制作的可实现性。

基于改进力密度法和非线性有限元法的索-膜-桁架天线形态优化设计

索-膜组合结构预张力会通过边界索力作用到支撑桁架上导致桁架变形,桁架变形又会改变索-膜组合结构的边界形状和预张力分布,这是索-膜-桁架之间的力-形耦合问题。针对索-膜-桁架天线中普遍存在的这种力-形耦合问题,提出了基于改进力密度法和非线性有限元法的形态优化设计方法进行解决。首先推导了索-膜组合结构的改进力密度平衡方程,利用力密度迭代方法确定边界固定时的索-膜组合结构初始形态,作为形态优化的初始值。然后推导了索-膜-桁架组合结构的非线性有限元平衡方程,并以索和薄膜预张力为设计变量、薄膜反射面的最佳拟合形面精度为优化目标、索-膜组合结构不松弛或褶皱为约束条件建立形态优化模型。最后通过对某口径5米索-膜-桁架天线和某口径20米的偏置索-膜-桁架天线进行形态优化设计仿真,验证了提出方法的有效性。设计完成的某口径5米的索-膜-桁架天线,实物模型测量取得了预期结果。

旋流喷头的参数确定及其应用研究

通过流体力学测试和冷态模拟实验，证明旋流喷头具有良好的特性。安钢和酒钢使用旋流喷头后，化渣效果好，起渣时间提前，冶炼过程平稳易控制，供氧时间缩短，耗氧量降低。从冲击动力、喷溅量和流股特性等方面分析了旋流喷头的优点，认为可达到溅渣护炉的要求。