基于正交试验的硅基MEMS齿形后坐保险机构参数敏感性

为了对硅基MEMS后坐保险机构进行优化设计和性能研究,基于正交试验与有限元仿真软件相结合的方法,选择齿高、齿宽、弹簧线宽、闭锁梁宽、锁钩间距、初始距离这6个设计参数,对后坐保险机构在正常发射和勤务跌落载荷下的位移和应力的影响进行参数敏感性分析。通过极差分析与方差分析,定量地给出了后坐保险机构各参数对结构在不同冲击载荷下的影响。结果表明,齿高的影响最显著,是影响后坐保险机构位移与应力响应的最主要因素;初始距离、弹簧线宽、齿宽是影响勤务跌落最大位移的次要因素;其他因素均对正常发射与勤务跌落载荷下位移和应力不显示显著性。在相对少的试验次数中定量得出不同设计参数对硅基后坐保险机构的影响大小,对多参数双目标的硅基后坐保险机构优化提供了一定的参考。

电液位置伺服控制系统设计与实验验证

针对电液位置伺服系统存在外部不确定性扰动和非线性等问题,采用基于敏感度分析(SA)和粒子群优化(PSO)的径向基函数(SAPSO-RBF)神经网络设计电液位置伺服控制系统。利用SAPSO-RBF神经网络估计伺服系统模型中的未知参数并设计伺服系统滑模控制器,同时搭建双出杆对称液压缸电液位置伺服控制系统实验装置。SAPSO-RBF神经网络滑模控制方法与传统滑模控制方法对比实验结果表明,SAPSO-RBF神经网络滑模控制方法具有更高的跟踪精度、更强的鲁棒性,并且系统抖振得到了有效抑制。

H型膨胀管爆炸分离仿真分析

用LS-DYNA对运载火箭结构线性分离装置的爆炸分离过程进行仿真分析。针对影响分离装置分离性能的主要设计参数建立有限元模型,对分离性能进行预示和分析,获取削弱槽厚度、槽内圆角、叉型结构夹角、扁平管与叉型处的接触面积、分离板在两螺栓之间的间距、分离板厚度、分离板与叉型处的圆切角等相关结构设计参数对离装置恰好分离时的临界药量的影响。结果表明,削弱槽厚度对分离性能影响较大,槽内圆角、扁平管与叉型处的接触面积和分离板厚度对分离性能也存在一定影响。

一种新型AICD的设计及其数值模拟

长水平井易过早见水/气,在完井段上安装流入控制装置(ICD)可有效解决该问题。针对油井见水后被动式流入控制装置(PICD)发生失效,而当前各自适应流入控制装置(AICD)均存在其局限性的问题,创新提出了一种新型自适应流入控制装置,该装置由Y形导流器和圆盘形限流器组成。利用数值模拟软件分析了其内部流动规律,优化了其结构参数,并基于优化结果研究了流体参数敏感性。研究结果表明,该装置在径向连接方式、60°分支角、3个Y形导流器情况下的结构最优,且其对密度、黏度均不敏感。新设计的装置稳油控水能力强,不含可动件,对油相密度和黏度均有较大的适用范围。

曲折槽机构的灵敏度分析

采用无量纲模型，分析了曲折槽机构的解除保险灵敏度。所得的结果对于重新得到重视的曲折槽机械保险机构的工程设计，具有普遍的指导意义。

引信微机电安全系统的可靠性分析与改进

在引信微机电(MEMS)安全系统结构设计与仿真分析的基础上,对其开展了量化的工作可靠性水平评估,并进行设计方案的改进和试验验证。针对小口径弹药引信的工作环境特点,给出MEMS安全系统的设计方案和关键结构的设计要求,并利用有限元仿真分析初步确定设计方案的可行性。同时,为在结构仿真分析的基础上开展定量的可靠性分析,提出基于有限元法的结构可靠性仿真方法及其实现流程,并以ANSYS软件为例提出CAE程序的集成方法和实现步骤,解决可靠性分析程序对有限元软件工具的自动调用问题。综合考虑载荷、结构尺寸和材料参数等因素的随机性,分析关键结构的可靠性水平和主要的影响因素,并据此给出了增加电推冲器装药量、控制关键尺寸的变异系数和取消闭锁机构等改进建议。加工MEMS安全系统的实物样机,并通过试验验证了该设计方案的可行性。

新型三分支环腔式自适应流入控制装置设计及数值模拟

水平井作为一种先进的钻井技术,已广泛应用在各种复杂的油气藏中,但水平井在开采底水油藏时面临着底水脊进的主要问题,早期的流入控制装置(ICD)和现在的自适应流入控制装置(AICD)通过均衡流入剖面控制底水脊进对水平井开采的影响,但都存在一定的局限性。本文在前人研究的流道型AICD的基础上,设计了一种三分支环腔式新型AICD控水装置并进行相应的优化设计,该装置结构简单,能够自动识别油和水,并能够根据油水性质差异对油和水产生不同的压降;利用ANSYS数模软件,对该装置进行仿真模拟和结构优化,优化结果为分支角为60°,入口个数为3时最优。最后进行敏感性分析,结果表明水流过该装置的压降远远大于油流过该装置时的压降;流体密度,黏度和含水率等参数对压降都有不同的影响,其中黏度的影响最大,密度的影响最小。

引信离心球自毁机构作用动力学建模与仿真

为提高引信离心球自毁机构自毁发火时的戳击能量进而保证可靠发火,提出引信离心球自毁机构作用动力学建模与仿真方法。该方法指出为确保自毁可靠性,可以通过锥角调整增大自毁发火能量,但因此而改变了自毁临界角速度,自毁时间发生了变化,为平衡这种变化,可通过调整自毁簧刚度系数以及离心球离心半径来实现。在保证自毁时间不变的情况下,通过理论分析并结合ADAMS仿真分析表明,自毁锥面在80°~100°范围内变化时,每增加1°,对应调整自毁簧刚度系数,自毁发火能量增大约11%,而对应调整离心球离心半径,自毁发火能量增大约0.13%。

三轴加速度计标定装置工作台的优化设计

为降低三轴加速度计标定装置在工作时所需激振力,对其关键部件工作台进行结构优化设计。利用ANSYS分析了工作台的应力、变形和工作台的质量对工作台主要结构尺寸的结构灵敏度,得到各结构尺寸对工作台应力、应变和结构质量的影响程度;根据结构灵敏度分析的结果在保证工作台的最大应力和最大变形满足设计要求的前提下,以减轻工作台的结构质量为目标进行优化设计。根据优化后的结构参数,重新施加载荷和约束,进行求解,表明经过优化设计,工作台的质量降低35.05%,所需激振力同样降低35.05%,达到了降低标定加速度计时所需激振力目的。

核动力设备优化设计研究

降低核动力装置的重量可提高动力装置的综合性能,这也是评价核动力装置技术水平的一重要指标。蒸汽发生器和稳压器是核动力装置中的重要设备,本文以两个设备重量之和最小为目标,采用改进复合形优化方法对其进行优化设计。结果显示:与母型相比,优化设计方案的总重量减小了20.4%,优化效果显著。同时比较了设备耦合优化与单设备优化的差异,分析了设备重量受运行参数影响的敏感性,为工程设计提供参考。

M-Z干涉型集成光学微加速度传感器结构设计

提出了一种新型的Si基M Z干涉型微光电机械系统(MOEMS)加速度地震检波器。在Si基上集成了Si十字梁、质量块、偏振器、M Z波导干涉仪及声光调制器。给出了该加速度检波器工作原理,对结构进行了分析设计,并用有限元(FEM)分析软件进行了仿真计算。该检波器的主要设计参数为:固有频率1353Hz,相位检测灵敏度1.2×10-4rad/(m·s2)。