摘要：针对某卫星平台气瓶支架材料利用率低且生产与装配工艺复杂的问题,基于结构优化与分析方法设计了一种轻量化且构型简单的金属材料气瓶支架。首先,通过分析气瓶装配关系及其相关的载荷与边界条件,确定支架结构的设计空间,基于变密度法寻找支撑结构中最佳传力路径;其次,创建支架基本几何模型并利用尺寸优化技术得到最佳的结构特征尺寸;再次,形成详细的结构设计方案并进行支架刚度、强度与稳定性等多种力学性能分析;最后,通过模态试验测试支架的实际刚度性能,试验测试结果与预测结果吻合较好,验证了力学分析的准确性以及设计方案的合理性。应用该方法设计的支架实现了17%的结构减重,新方案不但满足气瓶支撑系统星上使用要求,而且简化了支架生产与装配工艺,为同类结构设计提供了一种有效的技术途径。

摘要：针对卫星结构轻量化设计需求,综合应用拓扑优化方法和增材制造技术在结构设计和加工方面的优势,提出一种面向增材制造的桁架式支架结构设计方法。首先,考虑增材制造加工工艺约束,应用拓扑优化方法在结构可行设计空间中寻找最佳传力路径,以此为基础抽象出相对应的桁架结构;然后,应用尺寸优化方法,设计最优的桁架杆件截面尺寸;最后,综合考虑最优杆件尺寸和结构加工/使用约束,进行几何重构,获得可供增材制造的结构设计方案。将方法应用于某卫星敏感器支架结构设计,得到一种相对传统构型减重35.4%的轻量化设计方案。经详细力学分析验证,在使用与传统构型支架相同材料参数和载荷工况下,新型支架基频提高34.3%,安全裕度提高13.0%,同时动态响应系数降低7.3%,验证了方法在结构设计方面的可行性,为同类结构的轻量化设计提供了有益参考。

摘要：快速转向反射镜(FSM)广泛应用于激光束稳定系统、空间光通信系统等领域。采用巨磁致伸缩驱动器(GMA)作为FSM的驱动元件,并对其预压和传动机构进行了一体化优化,设计了一种新型的膜片式柔性上端盖作为预压力施加装置,使其结构更加紧凑的同时增强了位移径向约束;FSM采用四驱动器双驱动轴结构,应用柔性轴方案,对其整体结构进行了优化设计以提高系统谐振频率。建立了FSM有限元模型,对其进行模态分析得到了系统一阶谐振频率及模态振型。对所研制的FSM进行了性能测试,结果表明:系统镜面转角达到±3′,一阶机械谐振频率达到450 Hz,模态分析数值与实验值的误差小于10%。

摘要：针对某卫星气瓶支撑结构无法满足卫星承载刚度要求的问题,提出一种优化方法,按照概念设计和详细设计两个阶段,对复合材料杆架式支撑结构的拓扑构型、几何参数以及碳纤维铺层角度开展协同优化设计;经过优化后的气瓶支撑结构重量为2.1kg,分别采用有限元法和模态试验法对优化后的结构进行考核验证;试验结果表明优化后的气瓶支撑结构一阶固有频率达到149.7Hz,与理论分析结果基本吻合,能够满足卫星总体对气瓶支撑结构基频不小于140Hz的刚度要求.上述结果验证了文中提出优化方法的有效性,为同类结构的优化设计提供了技术参考.

摘要：针对卫星设计意图分解过程中存在重视分解结果,轻视分解过程的现象,提出基于元意图链的典型设计意图树提取方法。首先,在定义相关概念的基础上,通过逆向推理和均值法得到设计意图的典型元意图链;然后,通过Apriori算法提取出典型元意图组合并将其融合成典型设计意图树;最后,通过实例验证说明了该方法的有效性。

摘要：石化来源的聚酯类塑料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)以及聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene adipate terephthalate,PBAT)等已被广泛使用,但由于它们在自然界中难以降解或生物降解周期较长导致了严重的环境污染,因此对这些塑料废弃物的处理是亟待解决的问题之一。从循环经济的角度考虑,利用生物酶法对聚酯类塑料如PET或PBAT等的废弃物进行解聚,再将解聚产物进行循环利用,是一个很有潜力的研究方向。探究近年来关于聚酯塑料降解酶的报道发现,高活性且耐高温的降解酶会有更大的潜在优势。来自海洋微生物宏基因组的中温塑料降解酶Ple629,在常温下对聚酯类塑料PET和PBAT均有较好的降解活力,但由于不耐受高温,限制了其潜在应用。在前期获得Ple629三维结构的基础上,本研究基于结构比对及能量设计,找到了一些潜在提升其热稳定性的位点进行改造设计,并对突变体进行了表达纯化和热稳定性测定。突变体V80C和D226C/S281C的熔点温度(Tm)值分别提升了5.2℃和6.9℃,突变体D226C/S281C的活性也比野生型酶提高了1.5倍,为后续对Ple629的进一步改造提供了思路和依据。

摘要：钢框架梁柱节点一直是钢结构设计和研究中的重点。本文从高层钢框架中常见的箱型柱工字梁节点的破坏机理入手,推导了极限承载力的公式,并与有限元的模型分析结果进行了比较。