含粘接缺陷的共形承载天线力学性能演化机理

共形承载天线兼具电磁辐射及承担外载功能,综合性能良好,在航空领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景.由于共形承载天线由层合结构构成,在不同材料的粘接及热压过程中,容易在粘接层形成裂纹等粘接缺陷,而失效往往在裂纹处发生,所以研究含粘接缺陷的共形承载天线力学性能演化机理具有重要意义.文中首先根据实验数据辨识了共形承载天线层间界面的动态等效断裂能并将其应用于双线性内聚力模型;其次,建立了共形承载天线的有限元模型并根据模态实验结果验证了模型的准确性;最后,依据仿真结果给出了结构服役过程中允许的最大层间裂纹半径,为合理确定工程制造精度提供了依据.     

管道裂纹远场涡流检测的定量反演方法研究

裂纹缺陷定量反演是管道远场涡流检测中的一个难点问题。首先针对远场涡流检测信号的特点,提出了一种基于最小均方误差准则的波形逼近技术,用以高精度提取检测信号的波形特征。接着通过建立非线性多项式反演模型、基于一维搜索寻优的BP神经网络反演模型和基于粒子群搜索寻优的支持向量机反演模型来实现由检测信号波形特征到裂纹缺陷尺寸的定量反演。仿真结果表明,支持向量机反演模型计算相对误差低于5%,具有较强的抗干扰能力,适合作为裂纹缺陷定量反演的有力工具。最后,通过实验也验证了这一结果。     

齿轮测量中心误差补偿研究

齿轮测量中心机械结构存在制造和安装误差,在测量时产生的运动误差影响齿轮测量精度。针对自主开发的HY 300型齿轮测量中心,为减小齿轮测量中心的几何结构误差对测量精度的影响,应用多体系统拓扑分析方法,分析并指出了测量中心的27项几何误差参数,对齿轮测量中心的各个部件进行运动学描述,建立了系统的拓扑结构和几何运动误差模型,推导出包含27项几何误差的精密测量方程式和不含误差的理想测量方程式,为后续测量中心齿轮测量结果的误差补偿和仿真分析提供理论基础。     

基于多体运动学的测量机几何误差敏感性分析

针对专用双臂螺旋桨测量机的几何误差问题,提出一种基于多体运动学的几何误差敏感性分析方法,来保证专用双臂螺旋桨测量机的空间几何精度。针对专用双臂螺旋桨测量机结构及几何误差关系,建立了考虑运动几何误差的运动学模型。运用多体运动学理论求解相邻体间的特征变换矩阵,根据测量机装配几何误差和运动几何误差建立测量机空间误差模型。通过运动轴几何误差对螺旋桨测量精度的对比验证,结果表明该算法能实现专用双臂螺旋桨测量机的几何误差敏感性分析。     

3920型齿轮测量中心几何结构建模分析

针对如何减小齿轮测量中心的几何结构误差从而提高测量精度,以多体系统拓扑结构分析理论为基础,计及测量中心自身的27项几何结构误差参数和运动误差参数,推导出齿轮精密测量方程式和理想测量方程式,为齿轮测量结果的误差补偿和仿真分析作了必要准备．     

基于多体运动学理论的齿轮测量中心几何结构建模分析

针对如何减小齿轮测量中心的几何结构误差从而提高测量精度,以多体系统拓扑结构分析理论为基础,计及测量中心自身的27项几何结构误差参数和运动误差参数,推导出齿轮精密测量方程式和理想测量方程式,为齿轮测量结果的误差补偿和仿真分析作了必要准备。     

大型衍射光栅刻划机拉杆结构的分析与改进

由于大型衍射光栅刻划机刻划系统的双拉杆结构不能使其满足精度指标要求,本文设计了一套单拉杆结构。讨论了石英导轨分度方向弯曲误差产生的原因及其减小该误差的方法,分析和比较了两种拉杆结构的鞍型滑块的受力情况。基于材料力学弯曲变形理论,建立了石英导轨分度方向弯曲误差模型。在该模型的基础上仿真了双、单拉杆结构下刻划系统的石英导轨在分度方向上的弯曲变形误差。最后,使用双频激光干涉仪对石英导轨上的两个特征测量点进行了测量。测量结果显示:改进后的拉杆结构使得石英导轨在两特征测量点处的位移误差由50.36nm降低到小于10nm,满足大型衍射光栅刻划机刻划系统在分度方向上5~10nm的精度指标要求。     

基于立体视觉的旋翼共锥度动态测量系统精度分析

为了提高基于立体视觉的直升机旋翼共锥度动态测量系统的精度和可操作性,全面分析了其测量误差。首先,介绍了测量系统模型及误差来源;其次,分析了双目立体视觉静态三维测量的误差;再次,针对旋翼共锥度的多目标动态测量特点,分析了系统安装误差对共锥度解算精度的影响;最后,利用原理样机进行了6 058次静态测量重复实验,通过统计分析可知静态测量误差小于1.4 mm。对动态测量误差进行了仿真实验分析,给出了各参数对精度影响的量化结果,为实际共锥度测量的误差控制提供了理论依据。在标记点安装精度小于10 mm的情况下,动态测量误差小于3.5 mm,合成产生的总测量误差小于4.9 mm,能满足旋翼共锥度动态测量精度要求。     

模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量与分析

为研究金属网面式可展天线支撑桁架对反射器表面形面精度的影响,开展模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量试验及分析研究,根据支撑桁架的结构特点,基于机器人学基本理论,建立关键节点空间数学模型,设计悬吊随动式微重力展开试验装置,采用数字近景摄影测量原理,对支撑桁架的展开精度进行测量试验,并从支撑桁架的形面精度、重复展开精度和关键节点误差等3个方面进行分析。试验结果表明:支撑桁架上关键节点的均方根误差(RMSE)值较小,由关键节点构成的曲面其形面精度较高;支撑桁架在多次重复展开试验中,关键节点中最大误差小于1 mm,结构展开的一致性较好;完全展开后,关键节点的实测值与理论值接近,支撑桁架的制造及安装精度较高。提出的测量和分析方法为其他类型金属网面式可展天线支撑桁架展开精度的研究提供了借鉴和参考。     

高铁平台卫通天线罩结构设计与仿真优化

为了实现高铁平台卫通天线易共形要求,同时满足高运行速度载荷和安装工况需求,文中采用自顶向下设计思路完成超低轮廓天线罩结构设计。在保证天线罩实现大入射角和高透波性能的前提下,首先考虑具备良好气动性能的工业设计方案,并对天线罩的结构强度、刚性和气动外形进行详细设计;同时对承载部件底罩进行静力学、谐响应仿真分析和优化,保证底罩满足一体化天线传动系统安装精度要求;最后完成罩体在高动态下的流固耦合仿真分析与优化。结论表明天线罩可满足电性能、机械性能和载车平台要求。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机理和建立精度误差补偿模型的角度,提出了基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析了B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出了B-A摆头五轴龙门数控机床精度几何误差预测函数。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,测量并计算了某B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效参量。该几何误差参数建模方法,对不同拓扑结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿并提高切削加工精度提供了理论依据。     

球面多探头天线近场测试系统校准方法研究

球面多探头天线近场测试系统具有测试速度快,可获取待测天线的近场三维数据等优点。然而,多探头形成了多个测试通道,各通道不同的幅度和相位特性将会影响近场测试精度。针对各通道间的不一致性,首先对多探头系统进行机械校准,降低探头角度和位置误差;然后通过测量球面中心到每个探头的辐射信号进行电校准;仿真分析了系统误差和环境因素引起的幅相波动对近场数据外推远场方向图的影响。通过构建半球面多探头天线近场测试系统进行实验验证,结果表明了机械校准和电校准技术的有效性。将校准后的近场数据外推得到远场方向图,通过与远场测量方向图进行对比,验证了幅相误差对外推远场方向图的影响。     

某GNSS-R测高仪定位天线结构设计与分析

为了解决现有高精度测量型全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）接收天线无法满足毫米级的定位测量精度和高的数据反演精度问题,文中设计了一种新型全球导航卫星系统反射信号（Global Navigation Satellite System Reflected Signal, GNSS-R）测高仪定位天线,从静力学强度、动力学强度和动力学动刚度等方面对天线结构进行了力学仿真,并对天线基频及安全裕度进行了计算。仿真分析结果表明该天线满足抗力学环境设计要求。该定位天线结构简单、连接可靠、外形尺寸小,并有良好的空间环境适应性,对类似星载定位天线的结构设计具有指导意义。     

六棱柱模块化可展开天线形面精度分析

针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势,提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型.阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成,分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律.基于等包络圆思想及机器人学基本理论,提出了点面法和两点法2种包络圆数学建模方法,并由此建立了等包络圆交点数学模型及肋单元夹角数学模型,进而构建了用于六棱柱模块化可展开天线支撑结构形面精度分析的数学模型.最后,采用数值仿真与试验验证相结合的方式对建立的模型进行了验证.仿真及试验结果表明:包络圆能紧密地贴合在球面上,与球面吻合良好;数值仿真模型状态下,六棱柱模块间实现了准确连接;试验中特征点的绝对误差主要分布在5～10 mm,相对误差主要集中在0.05％～0.1％,肋单元夹角绝对误差多分布在0.05°～0.1°之间,表明测量值和理论值间偏差较小、吻合较好.所提出的形面精度分析模型能够求解出所有模块连接点的空间坐标,为超多模块可展开天线形面精度的分析及研究提供了理论基础.     

基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究

针对汽车凸轮轴磨削加工中存在的精度问题,从提高MKS8332A数控凸轮轴磨床几何精度出发,以达到提高凸轮轴磨削精度和加工效率为目的进行了相关研究。运用多体系统运动学理论,分析并建立了该磨床磨削高精密凸轮轴过程的几何误差模型,推导出了该磨床精密加工运动约束条件方程;在多体系统理论误差参数辨识模型基础上,结合球杆仪测量原理所提出的辨识方法,能够很好地对该磨床的几何误差参数进行辨识;在此基础上研究了精密数控指令和逆变凸轮廓形的求解算法、理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法;最后给出了凸轮廓形曲线的拟合方法和刀具路线的计算方法。      

基于“S”形试件的五轴机床几何误差建模研究

运用多体系统理论和齐次坐标变换方法,以"S"形检测试件为对象,针对一种刀具双摆动五轴数控机床建立了运动学模型和几何误差模型。利用UG NX8.0进行了加工仿真和后置处理,将生成的数控代码代入所建立的运动学模型中,生成了理想情况下刀具在"S"形试件坐标系中的扫描轨迹;在"S"形试件的直纹面上选取了75个点,将每个点的点位数据代入几何误差模型中,得到"S"形试件直纹面上轮廓误差大小分布情况,将所得结果与通过三坐标测量机测量得到的结果进行对比,验证了几何误差模型具有比较理想的预测性能。     

加工中心几何误差建模与补偿研究北大核心

运用多体系统理论,以NAS979圆锥台试件作为检测试件,针对一种立式五轴加工中心,分析了33项几何误差,并建立了几何误差模型。将仿真结果与三坐标机测量结果进行对比,验证了几何误差模型具有比较理想的预测性能。根据实际情况简化了误差模型,并提出了几何误差补偿策略,为加工中心的几何误差补偿研究提供了理论基础。     

星载InSAR基线构型测量误差模型与灵敏度分析

为避免双天线InSAR系统基线测量动态监测过程中引入误差,影响基线测量精度,对基线长度与角度测量过程中的可能误差进行定性与定量分析。采用坐标变换法建立系统误差数学模型,明确测量系统的误差来源。提出误差灵敏度概念,对误差项进行定量计算,并对每一自由度的误差源进行灵敏度分析,进一步形成综合误差定量合成结果。根据误差灵敏度系数给出一组精度反演误差分配案例。最后,依据蒙特卡洛法在MATLAB平台闭环验证精度量化分配方法的可行性与稳定性。仿真分析结果表明,激光视觉三轴位置的测量精度要求为300μm(3σ),三轴角度的测量精度要求为50’’(3σ),即可满足基线长度精度1 mm(1.6σ),基线角度精度2’’(1.6σ)。通过本方法可由测量环境条件输入直接获得基线测量的精度,根据灵敏度系数对误差分配进行反演可以得到系统最优布局,其结果可为测量系统的方案设计与精度分解提供有效指导。     

基于多体系统理论的螺旋锥齿轮误差齿面建立与分析

根据六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面模型,并仿真了砂轮主轴分别沿X、Y轴平移和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论与误差齿面.仿真结果表明,砂轮主轴绕C轴旋转对齿面误差影响较大.文章研究对提高螺旋锥齿轮的加工精度和误差补偿提供了理论依据.     

卧式加工中心空间误差预测与验证

由机床几何误差复合而成的空间误差是影响加工精度的主要因素。以提高数控机床加工精度为研究目的,提出了一种基于旋量理论的机床空间误差预测及其验证技术。首先,借助旋量指数积建立了机器人末端实际位形旋量指数积数学模型,通过分析了机床21项几何误差并结合运动链拓扑搭建了机床完备模型;进而,以传统辨识方法识别了21项几何误差,输出机床空间误差预测结果;最后,开展了基于ISO230-6的体对角线实验值与模型预测值对比验证实验。实验结果表明四条体对角线实验测量值与模型预测值符合程度较高,有效验证了基于旋量理论的卧式加工中心空间误差预测分析方法正确性及合理性。