摘要：为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能,采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型,分析机构的工作原理,利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析;确定微位移机构的性能指标参数;采用内切中心复合设计法建立响应曲面模型,确定优化设计参数;以交叉铰链簧片厚度作为优化设计变量,前三阶频率作为目标函数,微位移刚度作为约束函数,采用非线性二次规划算法建立多目标参数优化模型,在优化推荐的三个最优解中进行修正,得到最终的设计方案。比较优化前后微位移机构的性能指标,在机构刚度不变的情况下,一阶频率提升80%,二、三阶频率提升4%。研究得出以下结论,簧片厚度对微位移机构动力学性能影响呈正相关,且不同节点处簧片厚度影响不同,采用该优化设计方案有效提升了机构的动力学性能。

摘要：基于交叉簧片柔性铰链(简称‘交叉铰链’)设计了一种用于光束跟踪、精密指向和瞄准的同轴八铰微位移放大机构。该机构使用菱形构型,用交叉铰链作集中柔性元件,节点处交叉铰链两两同轴配合使用,以便保证运动的平稳输出。研究了机构的运动学以及力学性能,计算了微位移机构的行程放大比和灵敏度;根据交叉铰链的刚度模型,推导出微位移机构的理论刚度;最后,应用有限元软件对机构进行建模并对运动学、静力学以及动力学性能进行仿真。完成了样机的加工和测试,测试结果显示,机构放大比为1.905,理论与测试误差低于2.2%,结构刚度为18.21N/mm,误差低于0.32%,一阶频率为8.8Hz,误差低于5%。分析结果验证了本设计的可行性和有效性。该机构适用于空间高精度微位移领域。

摘要：在机载和星载领域,尤其是用于观测科学目标短期变化的应用领域,遥感平台逐步要求光谱仪在实现高分辨率的同时缩短重访时间。研究了基于Offner结构的紫外成像光谱系统,设计了一种工作波段为250~500nm、双狭缝均长50mm、双入射狭缝间隔为37mm、光谱分辨率为0.3nm的双缝高分辨率紫外成像光谱仪,并对设计结果进行了分析与评价。结果表明,这种紫外双缝成像光谱仪在41.67lp·mm-1处的传递函数达到0.76以上,实现接近衍射极限的优良成像质量,同时大大缩短了系统重访时间,提高了系统的信噪比,在保证高分辨率的同时缩小了系统体积和扫描镜口径,适合机载和星载遥感应用。

摘要：以山东省临淄—临沂高速公路曹家顶隧道为工程背景,采用三维离散元数值计算软件3DEC建立分析模型,探究薄层状岩体条件下隧道冒顶机理。通过拱顶岩体离层监测及塑性区分析,指出原有锚杆支护体系无法有效控制冒落高度是造成拱顶冒落的根本原因。据此,提出锚索支护方案并进行支护参数优化分析,包括不同锚索长度、顶板锚索根数及边墙锚杆数量比3个参数。通过对数值计算结果进行分析,确定顶板范围内施作5根锚索,长度为5.5 m,边墙锚杆数量比0.5的锚索支护优化方案。选取具有冒顶风险的隧道区间开展锚索支护试验,监测数据显示,试验断面锚索平均轴力值比常规断面同位置处锚杆平均轴力值在拱肩下、拱肩上、拱顶位置分别提高65.1%、31%和8.5%,说明锚索支护体系相比锚杆支护体系可有效控制拱顶冒落。

摘要：基于楔齿形结构面形貌特征,制作3种不同形貌的结构面,研究了楔齿结构特征参数最大潜在接触面积比A_(0)在不同法向应力作用下对结构面剪切特性的影响规律。试验结果表明,结构面法向应力较小、A_(0)较大情况下的破坏模式主要是爬坡磨损,其剪切应力-位移曲线呈现滑移型;随着法向应力增大、A_(0)减小,破坏模式逐渐转变为爬坡切齿和完全剪断破坏,其剪切应力-位移曲线呈现峰值剪断Ⅰ型和峰值剪断Ⅱ型。法向应力增大限制了持续剪胀效应,而A 0的减小改变了迎坡面的受力,使凸起在发生剪断时的有效承载面积增大,从而影响结构面抗剪强度。基于试验结果提出了新的结构面抗剪强度模型,为岩石非对称凸起结构面抗剪强度计算提供了参考依据。