RTV胶层有限元建模方法在透射镜结构动力学分析中的应用

对透射镜结构中RTV胶层建模方法进行了研究。详细地阐述了节点相连(忽略胶层材料)、各向同性材料(三层体单元和一层体单元)和各向异性材料建立胶层材料的方法,分别采用三种方法对透射镜镜组建立了有限元模型,并进行了仿真模态分析,同时搭建了模态试验装置,测试了它的模态参数,结果表明,各向异性胶层材料的建模方法得到的一阶自由模态频率与试验测试的一阶自由模态频率误差只有0.3%,而各向同性材料的三层单元和一层单元建模方法、节点相连建模方法的误差分别达到1.8%,1.2%和13.9%。通过分析与测试可以得到,胶层材料在有限元分析当中是不可以被忽略的,综合来看,各向同性材料一层单元的建模方法不但可以减少模型单元数量,同时还可以达到工程应用的精度要求     

基于面压不均匀分布的结合部动力学建模研究

提出了一种基于结合面压力不均匀分布的螺纹固定结合部动力学建模方法。首先,利用Ansys对施加预紧力的装配体整机进行静力学分析,提取结合面处的节点、单元信息及压力分布,基于节点间距离最短的原则对上、下结合面中的节点进行匹配,在匹配好的两节点间建立Matrix27刚度和阻尼单元,以此来描述结合部的动力学特性;其次,基于结合面压力分布及Yoshimura法,求解Matrix27单元中的刚度系数和阻尼系数;最后,将结合部与零部件有限元模型综合成整机有限元模型。对比前四阶理论模态与试验模态可知:理论模态振型与试验模态振型相似且一一对应,理论固有频率与试验固有频率间的误差在0.7%～7.2%范围内,从而验证了该建模方法的有效性。     

一种有效的螺纹固定结合部有限元建模方法

针对结合面压力不均匀分布对结合部建模精度存在影响,给出了一种基于结合面压力不均匀分布的螺纹固定结合部动力学建模方法。首先,利用Ansys对施加预紧力的装配体整机进行静力学分析,提取结合面处的节点、单元信息及压力分布,基于节点间距离最短的原则对上、下结合面中的节点进行匹配,在匹配好的两节点间建立Matrix27刚度、阻尼单元,以此来描述结合部的动力学特性。其次,基于结合面压力分布及Yoshimura法求出Matrix27单元中的刚度系数及阻尼系数;最后将结合部与零部件有限元模型综合成整机有限元模型。对比前四阶理论模态与试验模态:理论模态振型与试验模态振型相似且一一对应,理论固有频率与试验固有频率间的误差在(0.7~7.2)%范围内,从而验证了该建模方法的有效性。     

跨座式单轨车辆转向架构架模态分析

以跨座式单轨车辆转向架构架为研究对象,建立了构架的几何模型和有限元模型。介绍了构架结构模型的建模技巧、建模过程、建模单元特性以及有限元模型的创建技巧。根据模态分析的理论基础对构架的有限元模型进行了自由模态分析,通过计算得出了构架前16阶模态的固有振动频率和振型模态,确定了构架结构的动态特性,指出构架中振动的薄弱环节。为构架动态特性的改进设计和有效地避免共振现象的发生提供了参考,对进一步构架的动力学分析也有重要的意义。     

车架有限元建模及模态分析

有限元方法和软件技术在汽车结构分析中占据了极其重要的位置.以某越野车车架为例,利用Hyperworks建立以壳单元为基本单元的车架有限元分析模型,论述了有限元建模流程和建模过程中应该注意的事项.应用Optistuct求解器对车架进行模态分析,分析该车架自由状态下的前十阶固有频率及振型特性,为车架响应分析提供了重要的模态参数,同时为该车的结构改进提供了理论依据.     

基于有限元模拟钢圈的自由模态与试验分析

采用有限元软件ANSYS-WORKBENCH对型号为20-8.5钢圈进行了自由模态分析,计算出钢圈的前十阶固有频率和相应的有限元模型,观察振型结果可看出钢圈各区域振动的强弱分布。并通过试验方法对钢圈进行自由模态的测量,最后对比试验和有限元结果表明,两者误差在允许的范围之内,因此验证了钢圈的有限元模型的正确性。     

磁悬浮列车车辆夹层机械结构模态分析

采用有限元方法对某磁悬浮列车辆夹层机械结构进行了模态分析。根据实际机械结构的连接方式,对焊接和铆接连接方式做出了刚性连接的简化；对关键梁结构采用壳单元精确建模；对几何形状复杂的部件均用三角形单元建立详细模型。为了方便建立有限元模型。采用与实际装配顺序不同的建模顺序。计算得到一阶、二阶整体纵向扭转和弯曲固有频率和相对应的振型。分析指出一阶整体纵向弯曲固有频率偏低是由夹层的扁平长结构导致。针对当前结构提出两点改进建议。     

基于模态分析的定子各向异性材料参数矫正方法

准确计算电机定子的模态振型和固有频率是降低电机噪声和振动的基础,目前,学者对于定子铁芯和绕组材料属性参数设置存在争议。对一台2.2 kW永磁无刷直流电机定子系统进行模态仿真分析和试验测试。首先,赋予定子铁芯和绕组各项异性材料,通过有限元软件分析电机模态频率与各项异性材料参数之间的关系,根据模态频率变化规律,提出一种基于模态频率的各项异性材料参数矫正方法,该方法可完成定子的有限元模型参数矫正。其次,采用锤击法进行模态试验,验证有限元模型的准确性,确定该等效材料参数矫正方法的有效性,并且通过此方法可以快速确定定子各项异性材料参数,本次试验与仿真的误差均在3%以内,达到试验与仿真对标的目的。     

机床螺栓固定结合面动态参数识别与实验验证

针对各向同性虚拟材料模型不能准确表征螺栓固定结合面法向和切向的性能差异的问题,以机床立柱-床身螺栓固定结合面为研究对象,采用横观各向同性虚拟材料对机床螺栓固定结合面进行动力学建模,通过试验设计和有限元分析构建机床螺栓固定结合面的径向基函数神经网络模型。结合模态试验结果构建寻优目标函数,并利用粒子群优化算法进行求解,识别出横观各向同性虚拟材料弹性常数。结果表明:实验模型的理论模态与实验模态前六阶振型基本一致,固有频率的误差小于5.1%,说明了该方法的有效性,为机床螺栓固定结合面参数识别提供了一种新方法。     

基于等效横观各向同性虚拟材料的固定结合部建模方法

为提高固定结合部的建模精度以及通用性,考虑固定结合部在法向和切向的不同特性,提出利用横观各向同性虚拟材料等效的固定结合部动力学参数化建模方法,将固定结合部两接触面的微观接触部分等效为一种等截面的横观各向同性虚拟材料,等效虚拟材料与两侧零件均为固定连接。基于接触分形理论和固定结合部接触刚度分形模型,根据横观各向同性材料弹性常数的定义,理论推导了等效虚拟材料弹性常数以及密度的理论计算模型。在此基础上,对具有固定结合部的试验模型进行了有限元建模与模态分析,进而将理论分析模态与试验模态进行比较,结果表明:试验模型的理论模态与实验模态的前6阶振型完全一致,相应固有频率的相对误差的绝对值在10%以内,说明了建模方法的正确有效性,为数控机床固定结合部动力学建模提供了一种新的方法,实现了固定结合部动力学建模与有限元分析软件的无缝衔接集成。     

基于GRIN镜头的小型OCT探头的数值分析

利用光学软件GLAD的数值仿真技术设计了用于光学相干层析技术成像的基于梯度折射率(GRIN)镜头的小型化探头.首先,简述了梯度折射率镜头的基本特性,讨论了基于梯度折射率镜头的光学探头的设计方法;然后,对由单模光纤、玻璃棒隔片和梯度折射率镜头构成的探头模型进行了仿真.结果显示,利用GLAD的数值仿真技术为小型化探头的设计...     

碾压混凝土坝成层软弱结构水弹性试验模拟

面向碾压混凝土坝流激振动问题精细化模拟研究的需要,总结了碾压混凝土坝成层结构的特性,并基于水弹性模型试验,对碾压混凝土坝的成层软弱结构模拟方法进行了研究,提出了带碾压成层结构水弹模型模拟的6条相似准则和3种碾压成层结构水弹模型的黏合模拟方式。基于频响函数原理,对5组模拟试件的冲击振动信号及频响函数进行分析,评估了不同模拟方式下试件的动力响应特性。结果表明:混凝土成层软弱结构采用由下至上分别为下层铣厚橡胶、硫化型橡胶黏合剂、低弹模薄层橡胶、硫化型橡胶黏合剂、上层铣厚橡胶的模拟方式,模拟结果符合理论规律。     

胶层厚度对三点支撑反射镜面形的影响

以45nm浸没式光刻物镜中采用的三点支撑反射镜为研究对象,建立了胶层连接的三点边缘支撑结构模型,用以确定胶层厚度对三点支撑反射镜面形变化的影响。分析了重力作用下三点支撑反射镜的面形变化情况,通过解析表达式描述了胶层厚度对反射镜受力变形的影响。建立了"支撑块-胶层-反射镜"的有限元计算模型,针对不同胶层厚度对反射镜的面形变化进行了仿真分析。仿真结果表明:随着胶层厚度的增大,反射镜的面形变化(均方根值RMS)呈现先减小后增大的趋势;当胶层厚度为280μm时,反射镜面形变化的RMS值最小,约为1.25nm。最后,通过实验测量了柔性双脚架三点边缘支撑导致的反射镜面形变化。结果显示:当胶层厚度为200,280,400μm时,反射镜面形的变化结果均与仿真结果一致,验证了本文仿真结果的正确性。     

粘接剂对酸性环境中自冲铆接头静力学性能的影响

以AA5052-AA5052自冲铆接头（MJ）和AA5052-AA5052粘-铆复合接头（ZM）为研究对象,0.02 mol/L的NaHSO3溶液作为腐蚀液,通过干湿周浸实验、静力学测试和能谱分析,对失效载荷、失效形式以及形貌变化进行分析,对比两组接头的静力学性能。结果表明：粘接剂的使用,对接头静强度有一定的促进作用;由于腐蚀产物的影响,接头静强度均呈现先减小后增大的趋势;粘接剂减小接头的能量吸收值,腐蚀时间对接头缓冲吸震的能力未产生较大影响;MJ失效形式均为T型失效,ZM分为T型和C型失效,接头失效形式也受粘接剂的影响;板材表面成分和铆钉腐蚀后也发生明显变化。     

高数值孔径投影光刻物镜的光学设计

针对45nm节点投影光刻物镜的应用,开展了工作波长为193nm的深紫外浸没式高数值孔径(NA)投影光刻物镜的研究和研制。设计了数值孔径(NA)为1.30的离轴三反射镜投影光刻物镜和NA为1.35的同轴两反射镜投影光刻物镜,并对两个设计方案的优劣进行对比分析,选择了同轴式结构作为最终的设计方案。分析了系统在不同NA情况下可变光阑与其远心度之间的关系,提出了用双可变曲面光阑的设计方案来优化系统的远心度。实验表明,应用本文设计方案,光刻物镜的波像差小于1nm,畸变小于1nm;新型的可变光阑使系统NA在0.85~1.35变化时的最大远心度由5.83~17.57mrad降低至0.26~3.21mrad。本文提出的设计方案为45nm节点高数值孔径投影光刻物镜的研制提供了有益的理论依据和指导。     

反射镜无热装配中胶层厚度的计算及控制

为了实现空间遥感器反射镜无热装配,对反射镜粘接镶嵌件时胶层厚度的计算及控制胶粘厚度的方法进行了研究。首先介绍了工程中常用的计算反射镜无热装配胶层厚度的方法及胶层厚度控制工艺,主要描述了工装保证法、精密测量法和工装测量结合法,给出了各种方法的优缺点及局限性。针对目前胶粘工艺控制胶层厚度存在的问题,提出采用具有不同直径规格的空心玻璃微珠来控制胶层厚度的方法。拉伸试验验证了添加了空心玻璃微珠的光学环氧胶比纯光学环氧胶的力学性能提升了20%;利用平面反射镜粘接镶嵌件的试验表明,依靠填充空心玻璃微珠保证胶层厚度的胶粘工艺方法能够保持反射镜面形值,同时证明了胶层计算方法可以应用于空心玻璃珠的直径选择。提出的胶层厚度计算方法及玻璃微珠胶粘工艺可以实现反射镜无热装配,目前已应用于某在研项目。     

拱结构模态测试中传感器优化配置

将有效独立法(EFI)和有效独立-驱动点残值法(EFI-DPR)应用到拱结构的模态分析传感器优化布置中,通过与传统的均分法(ED)进行数值和试验比较,找出传感器优化布置的有效方法和合理方案.首先利用Ansys有限元软件进行拱结构模态分析的数值模拟,分别用3种方法对其进行传感器优化布置;然后分别用均方差最小准则和模态保证准则对其优化结果进行验证和比较,找出最适合的优化方法;最后结合拱结构模态试验,提出了传感器优化布置方案.结果表明,在拱结构模态试验中,ED法具有一定的合理性,但其随机性较大.EFI法克服了这一缺点,且随着传感器数目的改变,其均方差呈规律性变化,为确定传感器优化数目提供了依据,其优化效果优于其他两种方法.     

使用高精度三坐标测量仪实现透镜定中心

传统的光学测量定中心法受限于光源、转台大小和装调误差传递性而不适用于大口径、多透镜光学系统的装调,为此本文提出了使用三坐标测量仪接触式测定透镜中心的精密机械测量法。介绍了使用三坐标测量仪测量大口径透镜中心偏的原理,即在测量透镜上表面与基准轴等距离各点坐标的基础上拟合得到透镜光轴与基准轴的夹角,从而解算出透镜的中心偏。通过大口径长焦距镜头的装调对该方法进行了检验。检验结果表明:该透镜的装调偏差为6.47″,重复性误差为(1.16×10-4)″。该方法将光学测量变为机械测量,利于装调,可在保证装调精度的同时简化装调难度,提升装调效率,满足大口径多透镜光学系统对高精度装调的要求。     

显微系统油浸物镜前片粘接用胶的改进途径

本文介绍了自行研制的显微系统油镜物镜前片粘接固定用、环氧树脂/低分子聚酰胺体系光学结构胶的改进途径、配方组成,以及它在显微系统油浸物镜前片、大视场目镜、分划目镜等光学件与金属框座粘接固定方面的应用。