装备系统BIT权衡分析与选择技术研究

根据不同的系统结构特性及测试任务需求,机内测试(BIT)存在多种分类方法。首先通过BIT工作流程分析明确了不同类型BIT之间的关系。然后,针对两种典型的系统级BIT分类方法——BIT运行模式与实现方式的权衡与选择方法进行了系统地研究。对于前者,在系统故障特性分析与BIT测试性指标要求基础上,结合问题特点设计合理的染色体编码方式和适应度函数,并利用遗传算法对BIT运行模式进行权衡与选择;对于后者,通过分析BIT对系统综合保障水平的影响,分别给出相应的定量计算方法,建立基于改进超效率DEA的BIT实现方式权衡与选择计算模型。最后通过案例验证本文所提出方法的可行性和有效性。通过上述分析过程,可以为装备系统BIT详细设计与应用奠定基础。

基于改进PERT的装备使用保障过程建模分析

计划评审技术(program evaluation and review technique,PERT)自提出以来被广泛用于具有不确定时间参数项目的分析评估中,但经典PERT不能对具有随机后续工序的情况进行建模,而且存在时间参数估计主观性强,估计误差较大等不足。本文提出在经典PERT模型中加入跳转虚工序的方法增强其对随机工序的建模能力,并提出了相应的分析评估方法。另外,提出了基于德尔菲评估法与专家权重相结合并综合相似工序的历史数据的方法克服经典方法在时间参数确定方面的不足。最后,利用某装备的使用保障过程PERT建模分析实例验证了该方法的有效性。

面向航天虚拟操作分析的航天员人体建模与姿态仿真技术

目的建立支持虚拟操作分析的航天员三维人体模型。方法研究了层次化、关节化和参数化人体建模方法;通过CATIA软件建立人体骨骼层、皮肤层和服饰层静态模型,并将其导入到JACK环境当中进行关联处理,赋予人体关节运动特性。结果生成了可根据百分位和各体段参数进行调整的航天员模型,并实现了姿态仿真。结论建立的航天员人体模型具有几何外观特性和基本动力学特性,结合JACK软件环境,可以实现航天操作的可视性、可达性、疲劳度等分析。

开放环境下自适应软件系统的运行机制与构造技术

由于环境变化的不确定性和不可预见性,开放环境下自适应系统的开发面临着以下两方面挑战:首先软件开发人员很难在设计阶段清晰地预测环境中各种可能的变化并准确地定义相应的自适应需求,其次系统大量的自适应决策需要由系统自身在运行时来完成.针对上述挑战,文中提出了一种基于软件Agent和组织抽象的方法来支持此类系统的开发和运行.该方法采用社会组织的思想来抽象自适应系统,描述和分析系统的自适应特征;设计了基于角色动态绑定的自适应运行机制,并借助于增强学习的手段来实现系统的在线自适应决策以应对不可预见的变化.论文介绍了基于学习和动态绑定机制的在线自适应决策算法,提出了支持开放环境下自适应软件系统的工程化开发手段,包括自适应软件模型和构造框架、结构化的过程,开发了相应的支撑软件环境SADE+,并进行了案例分析以展示方法的有效性.

基于设计参数综合评价决策的维修性设计方案优选方法

针对维修性设计方案的评估优选问题进行分析,给出一种改进的设计参数综合评价优选方法。考虑到维修性设计因素评价的不确定性和模糊性的特点,采用集对分析理论对维修性设计因素的模糊语言值评价进行处理,并将层次赋权方法引入方案贴近度评估决策模型,以提高方案优选的可信性。最后以某航天器电源系统的维修性设计方案优选为例说明了该方法的应用及有效性。

航天虚拟操作分析技术概念研究

航天器人机界面必须具有良好的可操作性,以确保航天员顺利完成操作任务,利用虚拟操作分析技术,可以在设计阶段对航天器的操作性水平进行虚拟验证和评价。阐述了航天虚拟操作分析技术的内涵、外延和技术分类,在此基础上研究了虚拟操作分析的驱动模型,最后探讨了广义和狭义虚拟操作分析的研究内容及其支撑技术。

基于磁耦合谐振的旋转机械嵌入式监控供能技术研究

磁耦合谐振式无线能量传输技术是一种新型的电能传输技术,具有传输效率高、传输距离远的优点.对这种传输技术的基本原理进行了研究,提出利用该技术向安装在旋转部件上的嵌入式监控系统无线输送能量.设计了一对一的能量传输系统,并在此基础上研究了一对多的能量传输模式,分析了一对多的传输机理,实验中将多个接收线圈上的LED点亮.在接收线圈为简单线圈的方向性实验中,当接收线圈与发射线圈平行时,接收线圈接收到的能量最大,而当两者垂直时,接收线圈将接收不到能量.将接收线圈设计成2组圆线圈正交和3组圆线圈正交的形式,保证始终有磁感线穿过接收线圈,提高接收效果,实验验证了这种方法的有效性.

基于倒谱预白化和随机共振的轴承故障增强检测

轴承损伤引起的冲击受到离散频率分量和噪声干扰,使轴承故障检测面临困难。结合基于倒谱编辑(Cepstrum editingprocedure,CEP)的信号预白化和随机共振(Stochastic resonance,SR)微弱信号检测技术,提出一种轴承故障增强检测的新方法。信号预白化能够提升轴承振动信号的冲击特性,产生包含白噪声和轴承局部故障信号的白化信号。在未知最优共振频带的情况下,对白化后的轴承振动信号进行包络分析,增强故障特征分量的同时引入了较多噪声。通过随机共振的归一化尺度变换,将轴承包络信号作为检测模型的输入,增强轴承故障特征频率分量。提出将轴承故障特征频率处的局部谱峭度和局部信噪比作为对照指标。实测正常和外环植入故障轴承的诊断结果表明,提出的方法优于基于谱峭度优化的包络分析和单纯的信号预白化方法。

三参数Weibull分布竞争失效场合加速寿命试验统计分析

三参数Weibull分布(TPWD)对于描述具有渐变性失效特征的失效模式,如机械产品磨损、疲劳、腐蚀、老化等的寿命分布具有更加明确的物理意义且具有很强的数据拟合能力,在产品可靠性分析中得到广泛应用。根据TPWD特点和竞争失效加速寿命试验(ALT)统计分析的工程实际,研究了TPWD竞争失效恒定应力ALT统计分析方法,建立了参数估计的极大似然估计(MLE)模型。实例结果表明,文中建立的TPWD的ALT统计分析模型是正确的,符合产品寿命实际,具有很好的估计效果。

胚胎型在线自修复FIR滤波器研究

胚胎电子阵列是受多细胞生物体自修复机制启发,具有在线自修复能力的新型电路。在介绍胚胎电子阵列基本原理的基础上,根据FIR(finite impulse response)滤波器的结构特征,提出一种适用于FIR滤波器的胚胎电子阵列细胞结构,并基于该细胞结构设计了具有快速在线自修复能力的胚胎型FIR滤波器。最后通过实例验证了其滤波功能与在线自修复能力。

基于非齐次泊松过程和统计仿真的故障样本模拟生成

由于测试性虚拟试验具有成本低、效率高、风险小、故障注入受限少等优点,故障样本量几乎不受限制,可有效弥补测试性实物试验的不足,但同时也对故障样本生成提出新的要求。为此提出一种适用于测试性虚拟试验的基于非齐次泊松过程和统计仿真的故障样本模拟生成方法。分析指出可修系统的故障发生过程是随机过程,并用非齐次泊松过程及其参数化模型对其进行数学描述。给出故障样本模拟生成流程,建立故障事件发生间隔时间的概率分布函数,通过随机数生成和逆变换法,实现故障样本的模拟生成,仿真获得故障发生次数及其相继发生时间。以某型地平仪为案例进行试验和应用研究。试验结果表明,采用所提方法进行故障样本模拟生成是有效的,能科学指导可修系统测试性虚拟试验中的故障注入。

基于质量放大局域共振型声子晶体的低频减振设计

针对低频结构振动控制,设计了一种质量放大局域共振型声子晶体。基于周期结构的Bloch定理和有限元方法研究了无限声子晶体的能带特性,同时基于有限元法研究了弹性波在有限周期结构中的传播特性。在此基础上,对声子晶体质量放大带隙与局域共振带隙的形成机理和带隙特性进行了研究。最后以梁框架结构低频减振为目标,将设计的质量放大局域共振声子晶体嵌入框架结构中,综合应用声子晶体带隙特性和黏弹性材料阻尼特性,实现低频宽带振动抑制效果。进一步,对框架结构一阶固有频率,进行声子晶体结构优化设计,实现了一阶固有频率处振动的高量级抑制,并设计制备实验样件,进行实验验证。结果表明,这种质量放大局域共振声子晶体可以为结构低频减振提供一种新的实现方法。

X形超阻尼局域共振声子晶体梁弯曲振动带隙特性

以声子晶体理论为基础,设计了一种具有超阻尼特性的X形局域共振结构,分析了周期性附加X形局域共振的梁弯曲振动传播特性.利用拉格朗日方程分析了X形局域共振结构动力学等效特性,揭示了该结构的阻尼放大的机理,分析了几何结构参数对于带隙特性的影响,并利用有限元法验证了X形局域共振结构的超阻尼特性.研究结果表明,周期性附加X形局域结构能够有效地抑制低频弯曲振动在梁中的传播,产生超阻尼特性,实现低频、宽带的减振效果,为结构的低频减振提供了一个新的设计方案.

三参数Weibull分布竞争失效场合变应力加速寿命试验统计分析

三参数Weibull分布(Three-parameter Weibull distribution,TPWD)作为一种应用广泛的分布形式,具有很强的数据拟合能力且对于描述具有渐变性失效特征的失效模式如磨损、疲劳、腐蚀、老化等的的寿命分布具有更加明确的物理意义。针对产品失效模式为TPWD的竞争失效场合加速寿命试验统计分析的需求,根据TPWD的特点,在竞争失效加速寿命试验统计分析基本模型的基础上系统研究TPWD竞争失效变应力加速寿命试验统计分析方法,建立参数估计的极大似然模型并进行实例验证。实例结果表明,建立的TPWD竞争失效变应力加速寿命试验统计分析方法和模型是正确可行的,具有很好的估计效果。

含功能梯度材料的周期管路振动特性研究

以管路振动控制为目标,研究了含功能梯度材料的周期管路振动特性研究。利用有限元法计算功能梯度材料管路的带隙特性和应力分布情况。深入分析了影响功能梯度材料管路带隙特性的因素,包括单元内功能梯度材料管路长度,过渡函数性质,研究表明功能梯度材料能有效调节经典周期管路的带隙特性;同时功能梯度材料可以有效减弱周期管路不同材料界面处应力集中问题。研究结果为带隙调节和消除应力集中提供了一个新思路。

测试性模型对比及展望

测试性模型是进行测试性仿真、设计、分析、评估等的基础和关键.本文介绍了测试性工程及测试性模型的研究背景.较为系统地阐述了逻辑模型、信息流模型、多信号流图模型、混合诊断模型等测试性模型的组成、相关软件、应用概况等,介绍了这些模型的研究进展,并以某有源滤波放大电路为案例,直观、深入地分析、比较各类模型的特点.指出测试性工程对测试性模型提出的新要求及目前测试性模型存在的一些不足,提出将虚拟样机技术引入测试性建模领域,研究面向测试性的虚拟样机,构建定量化的测试性模型将是未来的发展趋势,并给出了面向测试性的虚拟样机的框架结构和组成.

基于弹塑性本构的单股钢丝绳受力分析

针对单股钢丝绳在受到冲击载荷作用下的失效问题,采用有限元法开展了其结构弹塑性分析。利用钢丝绳单丝试验数据,拟合得到了相应的弹塑性本构模型参数,根据钢丝绳钢丝几何空间构型,建立了钢丝绳的三维有限元模型。在静载荷和冲击载荷下分别对钢丝绳内部钢丝的受力进行了计算,得到了在各层钢丝的Von Mises应力和等效塑性应变分布。结果表明,各层钢丝内侧接触部位的Von Mises应力和等效塑性应变均相对较大,是引发钢丝绳结构失效的关键部位。

导航系统的动态可靠性建模与仿真分析

针对导航系统动态可靠性分析问题,讨论了基于Monte Carlo仿真的动态可靠性事件序列采样方法,给出了Shannon信息熵采样准则;以SimPRA软件为分析平台,建立了导航系统动态可靠性仿真模型,并完成了导航系统的动态可靠性分析。仿真分析结果验证了动态可靠性分析的优越性及可行性。

基于余数定理的叶端定时欠采样信号处理方法

提出了一种基于余数定理的叶端定时欠采样信号处理方法,该方法仅根据两组欠采样频率下的振动信号频谱信息,通过简单运算即可直接计算叶片的振动频率,优于传统的"动频+静频"方法,并利用"3+2"两组叶端定时传感器数据进行了仿真,结果验证了其有效性。

杂质磷对单晶硅微结构疲劳特性的影响——基于Paris公式的分析

硅基微机电系统中的单晶硅微结构常工作于循环加载状态,易发生疲劳失效。单晶硅微结构疲劳寿命的分散度较大,难以根据不同掺磷浓度试样的疲劳寿命测试数据对比分析出杂质磷对单晶硅微梁弯曲疲劳特性的影响规律,针对此问题进行研究。设计一种弯曲测试结构,该结构可同时对四根微梁进行疲劳测试;设计一种简易的弯曲测试装置,该装置在满足测试精度的同时有效地控制了成本。用各向异性湿法工艺制备6组不同掺磷浓度的试样,并在常温空气环境中对试样进行弯曲疲劳测试。基于Paris公式建立一种微结构疲劳寿命预测的概率模型,用模型对测试数据进行拟合计算,得到材料常数C和n。C随掺磷浓度降低近3个量级,而n增量较小,表明C的变化占主导。所以疲劳裂纹扩展速率有随掺磷浓度增高而降低,这可为硅基微机电系统的疲劳可靠性设计提供有价值的参考。