光机热集成分析中镜面刚体位移分离

环境载荷引起的光机系统变形会严重影响光学系统性能。光机热集成分析是评估这种影响的有效手段。在光机热集成分析中,为减小光学系统刚体位移对变形后镜面拟合的影响,采用齐次坐标变换及最小二乘算法来分离光学镜面变形所包含的刚体位移。该方法首先用齐次坐标变换表示出变形数据中的刚体位移;其次利用最小二乘法求解刚体位移参数。利用该方法对一个低温环境下离轴抛物面镜进行了分析,其刚体偏转量都小到μrad量级。同时,对该方法求解刚体位移的精度进行了分析。当刚体偏转量小于0.01 rad求解误差小于1%,结果表明该方法满足光学镜面变形中的刚体位移求解精度要求。

基于刚体位移的天线反射面拟合新算法

射电望远镜和雷达天线的反射面的加工误差和变形直接影响系统的工作性能。为准确计算反射面的实际误差,一般须对变形后的反射面进行最佳抛物面拟合。基于刚体空间运动原理,提出一种利用确定刚体位移的6自由度及抛物面的焦距共7个广义自由度来拟合空间抛物面的新方法。通过该方法可直接求得最佳抛物面的顶点空间位置、轴线方向及其焦距。回顾传统的由一般二次曲面推出特征值的抛物面拟合法和小变形下基于法向偏差的抛物面拟合方法,并通过计算实例与之进行比较。验证了方法的稳定性和精确性。同时还集成了一种简便的拟合误差求解方法。

刚体位移测量的数字散斑相关法的研究

结合计算机辅助测试CAT和虚拟仪器技术,阐述了数字散斑相关方法DSCM(DigitalSpeckleCorrelationMethod)测量刚体位移的理论与过程。同时针对求解三参数相关系数最大值点提出了一种"编程简单、时间节省、精度良好"的实用新算法,即"正方体爬山搜索法"。并利用仿真实验进行了成功验证,仿真实验效果非常理想,测量值与给定理论值相比很接近,计算速度也比较快。

刚体位移的补充方法及对壳单元有限元解的影响分析

精度和收敛问题是有限元分析研究的重点和热点,而刚体位移对壳单元有限元解的精度和收敛性有着显著影响,但学者对位移对壳单元有限元解的精度和收敛性的影响作用有不同的观点,本文给出了在等参壳单元有限元分析中补充刚体位移的又一方法,并通过算例分析说明了刚体位移对壳单元解收敛性和精度的影响.结果表明刚体位移对壳单元解的收敛性影响明显,不容忽视.

基于坐标系转换的刚体位移修正方法研究

为解决全机支持状态下由飞机姿态变化带来的刚体位移偏差,根据坐标系转换原理,提出了在全尺寸飞机结构强度试验中对刚体位移进行三维修正的方法,并在工程试验中加以验证和应用,取得了较理想的效果。

基于数字图像相关的三维刚体位移测量方法

基于三维位移测量在工程技术领域的必要性和重要性,开展了单摄像机和数字图像相关相结合的三维刚体位移测试方法的研究。基于图像位移场矢量中心和斜率与面内和离面位移的分别对应关系,采用最小二乘拟合法分离图像位移场的常量项与一次项,据此,可实现物体三维位移分量的有效分离。以针孔摄像机成像模型为基础,开展了数值模拟及硅片平移实验,发展了与三维刚体位移对应的散斑图模拟方法,验证了基于仿射变换的相关迭代法的精度和适用性。数值模拟与实验结果验证了数字图像相关方法用于实现物体三维刚体位移重构的可行性和优越性,最大测量误差为5%。

含有整体刚体位移杆件系统的几何非线性分析

许多杆件系统中,结构和机构共同存在。应用现有有限元理论很难分析这些杆件系统的几何非线性效应。该文引入多组坐标:总体坐标系、物体坐标系、单元坐标系、节点坐标系和截面坐标系,介绍了一种含刚体位移杆件系统几何非线性效应的共转坐标方法。该文假设梁单元交叉节点为刚性连接,即:节点坐标系和截面坐标系之间的坐标转换矩阵始终不变,明确了杆件结构中节点转动的概念。并且依据有限转动理论,推导出物体在单元坐标系和总体坐标系下的变形转换关系,有效的分解了物体的大转动、大变形效应。进而列出了大变形分析的非线性残量方程。另外,该文用多体系统动力学处理约束的方法,建立了具有复杂边界条件结构的增广约束方程。最后,给出4个算例,验证了所述方法的可行和正确性以及约束增广法处理约束的有效性。

刚体位移对应变测试的影响

通过运用波前干涉理论,得到了贴片云纹干涉法测圆柱壳的位移与应变公式,分析了刚体位移及曲率对测试结果的影响情况.指出了在对压力容器及管道进行测试时应注意的事项.

飞机结构强度试验刚体位移修正方法研究

为解决全机支持状态下由飞机姿态变化带来的刚体位移偏差，根据力的独立作用原理，提出了在全尺寸飞机结构强度试验中对刚体位移进行三维修正的方法，分别对垂向、航向和侧向的刚体位移修正方法及其相互影响进行了应用性研究，并在工程试验中加以验证和应用，取得了较理想的效果。

数字剪切散班干涉术中的刚体位移补偿的新方法

给出一个数字剪切散斑干涉术中的刚体位移补偿的新方法。当刚体位移大于一个像素时，加载前后的散斑图将会由于位置的变化导致失相关。重新安排每一个像素将会克服此失相关。散斑平均、条纹重构以及迭代方法用来改善条纹质量，消除散斑噪声，最后得到可取结果。

基于笼屉结构的机载高能激光系统光学中舱温度适应性研究

相较于车载、舰载设备,机载设备受体积及工作环境的限制,发展较为缓慢。针对机载设备的轻小型化要求,系统采用“光路堆叠”思想,提出笼屉式分层结构,实现了系统体积的要求。因光学中舱中包含精跟踪及主激光支路,温度变化时各支路间的光轴一致性难以保证,导致跟踪目标发生偏移,主激光支路无法对目标进行精确打击,严重影响系统的工作。为解决上述问题,对光学中舱进行有限元仿真分析,研究光学中舱在20±5℃情况下各镜片的变形。对镜片变形中影响光轴偏折的刚体位移进行提取计算,计算出单个镜片的偏转角度。根据反射棱镜安装误差理论对各支路间的光轴偏移量进行计算,分析精跟踪支路与主激光支路光轴一致性偏差。经过仿真分析,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为109.634μrad,俯仰偏差为132.952μrad。在实验室中进行25℃温度实验,结果表明,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为104.019μrad,俯仰偏差为125.009μrad,与仿真结果误差分别为5.40%、6.35%,验证了仿真结果的合理性。

基于地面三维激光扫描技术的建筑物整体位移监测

依据主成分分析算法可以提取点云数据特征的原理,提出基于主成分分析的建筑物三维空间姿态计算方法,并研究利用建筑物三维空间姿态确定建筑物刚体位移的原理和实现步骤。利用实测数据对所提出的方法进行试验分析,验证了该方法应用于确定建筑物刚体位移的可行性。

基于位移控制的单支点桩锚支护结构的优化设计

考虑单支点桩锚支护结构的刚体位移和弯曲变形,建立了锚杆锚固点和支护桩顶的水平位移计算方法.通过分析水平位移的各个影响因素对位移的作用,指出锚杆位置下移会增加锚杆的拉力并进而加大其配筋,但可以减小桩顶在锚杆张拉锚固后的水平位移变形.以位移控制为目标,通过调整锚杆的位置,对单支点桩锚支护结构的设计进行优化.

图像相关位移测量中的预定位搜索法

本文研究了散斑图像中所包含的位移信息后,发现一般情况下,表征被测物体表面变形的位移只有几个像素,而刚体位移却比变形位移大的多.尤其是小视场时刚体位移可达几十个像素.于是,提出了一种直接越过刚体位移的预定位搜索方法,这一方法基本上克服了刚体位移,使相关搜索速度大为提高并通过实验证明了方法的有效性.

一种有效的分析任意空间形状曲杆单元的位移函数

利用经典弹性理论和微分几何、矩阵方法等数学理论,基于空间自然坐标系和随体坐标系,通过求解应变与位移之间关系的微分方程,得到了一种能完全反映任意空间形状圆截面曲杆单元刚体位移和常应变等模式的位移函数。给出了两个算例,通过将采用导出的位移函数建立的有限元解与解析解进行了比较,验证了它的正确性,同时通过将基于位移函数导出的有限元解与应用软件得到的解进行了比较,其计算精度,特别是应力计算精度大为改善,验证了它的有效性。由于计算效率高,提出的曲杆单元可望在三维大曲率井的钻柱非线性分析等工程实际中发挥作用。

组拼式架桥机机臂的位移计算

组拼式架桥机机臂是一种销接结构,其销栓孔隙引起结构发生刚体位移。提出了一种销接结构位移的计算方法,给出了计算实例,计算结果与实测值基本吻合,表明计算方法是正确的。

块体单元法的理论和计算模型

本文提出一种数值分析的离散模型。它以块体单元的刚体位移为基本未知量，根据块体在外力和缝面应力作用下的平衡条件、变形协调条件和缝面材料的本构关系，采用变分原理导出块体单元法的支配方程。由于相邻块体的位移不同，这是一种位移不协调的单元，文章应用广义变分原理证明了它的收敛性。根据缝面材料不同的本构关系，可以对结构进行弹性、弹塑性或流变分析。这种方法可以解决非连续介质问题，特别适用于解决具有众多节理、裂隙岩体的变形、应力和稳定分析。研究和算例表明，它具有效率较高，精度较好的优点。

大口径反射镜轻量化结构比较及面形分析

根据某空间光学系统的SiC反射镜的设计指标要求,对比分析了各种轻量化结构(包括三角形、正方形、六边形和各种扇形轻量化结构)的力学(自重变形)、热学性能(温度应力变形)。综合比较这些轻量化结构的轻量化率、比刚度和热稳定性能,最终确定采用一种扇形轻量化结构。在轻量化率达到75%的情况下,镜体的自重变形和热变形均满足要求:采用Zernike多项式拟合去除刚体位移后得出,在周边支撑情况下镜面由于自重引起的表面畸变量的RMS值为0.0101μm,约为λ/60(λ=0.6328μm)。

节理非线性问题的约束函数法

接触非线性主要表现在其接触状态的突变而导致的非光滑性,这种非光滑性可以通过约束函数进行光滑逼近,进而可以用Newton法得到近似解,此方法称之为约束函数法。岩土工程中常用的Goodman单元就是一种类型的接触模型,但其参数的确定及计算的收敛性都存在着一定的困难。然而把约束函数应用到常规的Goodman单元中则可以解决上述困难,在详细地给出了其有限元法后,给出了处理刚体位移的一种简便方法。作为算例,给出了叠梁和三峡3#坝段坝基稳定性的计算结果。

弹性问题间接边界元法的修正

弹性问题间接边界元法对内域问题因精度低而难以实用。本文建议了一个修正方法,其要点是消除刚体移动及转动的影响,相应增加虚荷载静力平衡方程式。从力学意义上阐明建议的方法可求得正确解,并用若干算例对此加以证实。