大型二维多折展开平面天线机构设计及动力学特性分析

随着空间对地观测范围和观测精度要求的不断提升,对大型平面可展开天线机构的需求越来越迫切。本文提出了一种全新的空间大型二维多折展开相控阵天线机构,对其进行了构型优选、结构设计及动力学特性分析。首先,建立了综合评价指标,优选出综合性能最优的天线整体构型方案。其次,对天线机构各部件进行了详细的结构设计,进行样机的研制与展开原理实验验证。最后,建立了天线机构的有限元模型,通过仿真得出了天线机构展开态前5阶振动频率及其对应的振型,并以系统频率变形比作为优化目标对各杆件截面参数进行优化。本文所设计的二维多折展开平面天线机构折展比达到17.6,提高了传统平面天线机构的折叠比;分子振动基频达到1.3339 Hz,实现了大型平面天线机构的高刚度支撑,为我国大型平面相控阵天线机构的研制提供了可行方案。

江南古典园林造园要素与民宿景观的异质同构设计

【目的】依据异质同构理论,发现江南古典园林与民宿景观空间存在着景观同构关系,因此利用这种景观同构关系来建立一套民宿景观空间设计方法,并利用柳湖阳山居为例证。旨在从江南古典园林中提取一定的设计手法,为营造出具有人文意境的民宿景观空间提供科学依据。【方法】以异质同构理论为指导,选取常德柳湖阳山居为研究对象,通过民宿景观格局构建与民宿景观空间结构营建,将柳湖阳山居的景观空间组成要素定义为:借山成景、理水融湖、空间序列、看与被看。【结果】柳湖阳山居民宿景观在形成“山—水—山”景观格局的基础上,产生两条闭环式空间序列。第一空间序列由入口景观、夹地景观、滨湖景观三大要素组成,第二空间序列环绕着内部水域而展开,两条空间序列各自独立却又在合适的位置出现融通关系。空间序列之上的各景观要素相互作用,形成看与被看的关系,让景观空间实现了渗透与融合,进一步丰富景观空间的层次与节奏。【结论】柳湖阳山居民宿景观空间展示出的山水骨架、序列组织、渗透融合营造方式,同构于江南古典园林。因此,民宿景观空间可作为中式意蕴空间的传达载体。

交互式建筑的实虚共构设计策略

信息与网络通讯科技的进步使得人类实质与认知活动模式有了根本的改变,传统建筑与环境设计方法在功能性、技术性与美学等层面已经逐渐无法符合时代变动的要求,因此,今日许多前卫建筑师开始运用各种新媒体技术探讨更能反映体验经济时代适切的新设计概念与方法,从虚拟现实、延伸真实到实体与数字虚拟环境结合的实虚共构设计方法,产生许多如信息建筑、互动建筑或混成建筑等新的相关设计观念,本研究透过对当代"实虚共构建筑"的质性分析,从伊东丰雄早期的风之塔、迪勒与斯科费迪奥的混沌建筑到Cloud9最近的栖息旅馆等10多个代表性案例,归纳出"轻逸"、"移形"、"触发"和"网络"4个关键性的设计构筑主题,探究案例间构筑表达与设计意涵在结构、功能、美学意义上之整体关连,期望帮助设计者能更有效地探索实体空间与虚空间迭合时产生的可能空间构造模式与其相对应的设计诠释,体现后数字时代所应具备的空间特质。

射电望远镜天线副反射面并联调整机构设计

紧密结合上海天文台65m射电望远镜副反射面位姿调整任务要求,提出采用并联式Stewart平台作为副反射面调整机构,基于天线主面和副面全位姿工作状态下各杆受力最优,并兼顾工作空间及避免杆件间干涉等因素,开展副面调整机构构型综合设计,获得了满足预期性能要求的机构构型参数,并求解出该构型下机构的工作空间,验证了构型参数综合设计方法的有效性。面向实际任务进行机构设计,研究内容对并联机构真正应用于工程实践具有重要的指导意义。

集中式输入并联机器人机构设计与仿真

针对自动化生产线中具有固定运动轨迹的周期性作业任务需求,提出了一种集中式输入并联机器人机构的设计方法。基于机构运动学反解和集中式传动机构的位移解,建立其输入输出映射关系,结合期望轨迹路径点,拟合得到集中输入曲线。分别设计了集中式输入三分支和六分支并联机器人机构,采用基于最小二乘法的傅里叶级数逼近式曲线拟合方法,求解得到了相应集中输入曲线方程。通过ADAMS和MATLAB联合仿真,验证了该方法的可行性。

PKPM在火力发电厂结构设计中的应用

介绍PKPM软件在火力发电厂结构设计中知何选择计算参数和人工调整。

软土地基台后高填方多孔桥梁边孔刚构设计

软土地基台后高填方多孔桥梁边孔刚构设计李大为软土地基台后高填方多孔桥梁边孔刚构设计@李大为...

南京某下凹桥区泵房与管廊及隧道共构设计

城市建设用地日益紧张,地下空间集约化利用快速发展。地下空间综合开发,集约布置已成为发展的大趋势。以南京某工程下凹桥区隧道与雨水泵房、综合管廊共构建设为例,论述了该合建形式的设计,并总结归纳此设计的创新与优势,以期对其他同类工程的设计施工提供参考。

客滚船结构设计与研究

武船技术中心近年来对客滚船结构设计作了较深入的工作，本文主要介绍笔者在客滚船结构设计过程中的一些经验，重点突出有限元方法的作用和优点；提出在上层建筑采用局部桁架解决犬跨度横梁强度的问题并应用于实船设计，获得较好的效果。

大跨径刚构—连续组合梁结构设计与探讨

本文介绍了布跨138＋240＋240＋240＋138=996m的刚构—连续组合梁桥的结构设计情况，并以之为例探讨了该类型桥在结构方案比选、设支座主缴的结构型式、支座力的平衡措施、计算模式以及一些其他方面的问题。

大口径可展天线结构设计综述与展望

分析了大口径空间可展天线的发展现状及趋势,对可展开天线按照展开结构不同进行分类。总结了可展开天线的设计研究方法和建模、仿真方法,对无重力实验方法、控制理论进行了概括。对国内的研究现状进行分析,提出适合我国当前研究现状的大口径可展天线方法。

基于螺旋理论的6-DOF耦合并联机构设计分析与优化

针对并联机构在柔性装配与打磨等场合的应用,分析设计了一种新型6-DOF耦合并联机构。基于螺旋理论设计了机构支链,并以提高机构刚度和降低运动惯量为目标对支链机构进行了优化设计。对该耦合并联机构按照固定原则对其进行解耦分析,得到了机构的运动性质和等效运动方式,并利用修正的G-K公式验算了该机构的自由度数目。最后,制造了该耦合并联机构的样机,对其进行了运动控制实验。实验结果表明了该机构构型的合理性与实用性。

基于在轨组装维护的多载荷协同观测卫星平台构型设计

针对高轨遥感卫星多载荷协同观测和一致测量应用需求,在前期总体技术方案研究的基础上,通过开展现有在轨组装航天器和高轨卫星公用平台的构型调研,提出了一种适用于多载荷协同观测需求的平台构型设计方案。平台利用CZ-5运载火箭发射并在轨展开,采用“网格式中心承力筒+板+桁架”式的总体构型,开展了主传力路径、贮箱承载结构、网格式中心承力筒等的细化设计工作,并进行了结构产品的初步设计,建立了平台结构整星的有限元模型。仿真分析表明:平台结构整星的各向一阶频率均能满足运载火箭的频率要求。基于标准化、通用化的平台接口设计,使其具备可扩展及可维修的能力,大大提升了平台鲁棒性。基于全网格筒的主承力设计,增强平台结构承载能力,并改善平台内部热环境。该设计方案可为基于在轨组装维护的高轨遥感大平台结构的设计提供有价值的参考。

重型商用车双电驱动桥构型方案设计与参数匹配方法研究

重型商用车电动化是解决其能耗高、排放有害气体多等问题的主要途径之一,而电驱动系统构型方案设计和参数匹配是重型商用车电动化的基础。以一种重型商用车的双驱动桥为研究对象,对驱动桥的电驱动构型方案设计和参数匹配问题进行研究。分析对比各类电驱动方案的特点,确定双电驱动桥的电驱动方案,并确定了驱动电动机数量以及变速装置的挡位数;在构型方案的基础上,根据车辆的功能和性能要求,计算确定了电驱动桥中主要部件的结构性能参数,包括驱动电动机的功率、转矩和转速,变速传动装置的传动比,以及动力电池的电压和容量;基于上述构型和参数,建立双电驱动桥重型商用车的动力学模型,对车辆的动力性和经济性进行了仿真分析。仿真结果表明,车辆的最高车速能够达到100 km/h,最大爬坡度能够达到30%,续航里程超过300 km,说明所提出的构型和匹配的参数满足车辆性能的要求。相关研究可为重型商用车的电动化提供理论和技术支持。

基于代理模型的超燃冲压发动机燃烧室构型参数优化设计

针对传统超燃冲压发动机燃烧室构型设计中存在的计算周期长、试验成本高等问题,提出一种燃烧室的Kriging代理模型,并使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以实现对超燃冲压发动机燃烧室构型参数高效的优化设计.通过测试,将应用Kriging代理模型的预测结果与CFD计算结果进行对比分析,验证了该代理模型能够较为快速并准确地预测代表燃烧室性能的推力和压力损失系数.以推力和压力损失系数为优化目标,基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法,通过该Kriging代理模型获得了Pareto最优解集;然后,采用灵敏度分析法对设计变量进行排序,成功识别出了显著影响燃烧室性能的关键构型参数;最后,基于控制变量法针对单个设计变量的变化对超燃冲压发动机燃烧室性能的影响进行研究,分析结果可以指导燃烧室的优化设计.文章研究结果可加速超燃冲压发动机燃烧室构型的优化设计,为其设计提供了一种新的思路和方法,为后续的相关研究提供了有价值的参考和借鉴.

基于多目标蚁狮优化算法的月球InSAR卫星编队构型设计

本文研究了月球干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)卫星编队构型设计问题。首先,建立了基于相对偏心率/相对倾角(eccentricity/inclination,E/I)矢量的月球InSAR卫星相对动力学模型。然后,研究了月球轨道摄动环境下的编队飞行长期稳定飞行条件。进一步,以相对测高精度和模糊高度为优化指标,同时考虑星间安全性,给出了月球InSAR卫星编队构型优化的目标函数。针对现有的研究方法难以解决构型设计的多目标问题,应用改进多目标蚁狮优化算法实现了月球InSAR卫星编队构型设计。仿真结果表明,其在基线使用率方面更优,从而验证了所提算法的适应性和有效性。

一种刚柔耦合模块化月球科考站的构型设计与分析

月球探测是中国的战略性项目,其最后一步也是最关键的一步就是月球科考站的建设。为了能给月球科考站的建设提供一些经验,针对月球科考站的建设问题,提出了一种刚柔耦合的充气式展开的月球科考站构型设计方案,并介绍了各层的设计用途及其功能。采用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,研究了提出的科考站构型在月面上无月震影响下的静载工况,以及有月震影响下的动载工况的工作情况。结果表明:所提出的科考站各层结构在这两种工况下都能维持较好的力学性能,说明所提出的科考站构型具有较好的可行性,可以为相关领域的工程设计提供一些参考。

异构多星电磁编队静态构型设计与保持控制

针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特性,可以推导一组关于编队各星质量与空间分布的静态构型必要条件,提出了一种参数降维的四面体构型设计方法,并基于所建精确电磁力模型,对静态构型解进行了非线性修正。针对编队闭环控制问题,设计了包含摄动前馈的滑模控制器,并使用精确电磁力模型修正磁矩,提高了磁矩分配的准确性。仿真结果表明,设计的四面体构型能够满足力和力矩平衡方程,基于精确电磁力模型的修正方法有效提升了构型设计与控制精度。

HEO轨道卫星相对运动建模与编队构形设计

随着全球卫星组网编队飞行技术成熟应用,通过卫星之间基本运动方程进行相对运动求解,各种编队构型设计已经成为一种发展趋势.建立了基于相对轨道根数偏差的相对运动模型,理论推导了二阶近似条件下的适用于大偏心率椭圆轨道的相对运动方程,并进一步分析了二阶项的精度.在二体假设下,使用近地点真近点角差取代平近点角差作为编队构型设计输入,对多种不同初始轨道根数差条件下的典型编队构型进行了设计以及构型特征分析.对编队构型设计的正确性进行了仿真验证,并分析了从二体假设推广到含摄动情况的适用性,结果表明本文推导的椭圆轨道相对运动方程和编队构型设计正确有效.

输油气管道异型B型套筒构型设计及优化研究

为确定输油气管道异型B型套筒可修复缺陷的合理尺寸范围,并确定B型套筒的最佳结构参数方案,采用有限元方法,针对Φ508 mm管道建立了4种异型套筒构型。采用数值模拟方法验证不同构型设计的适用性,并基于应力分析结果给出了异型B型套筒优选方案。结果表明,直线导角型和椭圆曲线型异型套筒应力分布结果最优,考虑到加工精度及参数检测难度,优先推荐直线导角型异型套筒的工程应用。