摘要：非黏结柔管在海洋油气田的开发中得到广泛应用,其扭转平衡是保证作业期间结构安全的重要原则,然而现有分析理论简化假设较多,导致仍有非黏结柔管设计出现扭转不平衡现象.为了提高扭转模拟的准确性,不影响管道实际使用,本文聚焦现有设计分析中所忽视的螺旋铠装内外侧耐磨胶带,基于理论推导,建立耐磨胶带层扭转刚度及弹性模量修正算法,结合有限元模型,探究胶带层叠压对于非黏结柔管整体扭转的影响.结果显示,采用经过修正的胶带层弹性模量所得管道扭转结果更接近实测结果,对实际工程应用具有一定的指导意义.进一步研究发现,非黏结软管的整体扭转角与耐磨胶带的宽度正相关,与耐磨胶带的铺设角负相关,而随着叠压率增加,管道扭转角减小.

摘要：为了提高自主水下航行器(autonomous underwater vehicles,AUVs)末端光学导引回收定位精度,本文首次将深度网络引入基于多象限测角的AUV光学导引定位位置解算任务中,提出了基于多分支回归网络的AUV光学导引定位方法.建立了水下光学导引定位系统的物理几何关系,研究了多分支结构的位置解算回归网络,设计了数据驱动的多维度定位约束训练方法,搭建了基于多象限测角的AUV光学导引定位硬件系统,实现了光学导引硬件与算法的一体化设计.利用AUV搭载的多象限光电探测器,采集回收站–导引灯偏角数据,将该数据作为系统输入,能够实时获取AUV与导引灯的相对位置坐标.仿真结果表明,本文方法的单次坐标解算平均耗时5.650 ms,误差解算均值为58.292 mm@0.8~20 m,标准差为43.347 mm@0.8~20 m,最佳误差解算均值达7.107 mm@2~3 m.经海试验证,本文方法的位置解算速度和精度能够满足AUV末端光学导引回收需求.与现有光学(视觉)导引方法相比,解算速度更快,算力功耗需求低,能量消耗少,为AUV完成能源补充、数据传输、指令下达等任务提供了可靠的技术路线.

摘要：磁性粒子成像(MPI)中的磁场拓扑结构及其产生的零磁场能够直接对成像结果的质量造成影响。针对MPI系统的零磁场设计,该文提出一种永磁体与线圈复合的磁场结构。该结构综合永磁体能够直接产生大梯度静磁场的优势及电磁线圈通过控制激励方式精准调控磁场的优势来构造线型零磁场(FFL)。对所设计的磁场拓扑结构首先进行了基于圆形线圈、矩形线圈和矩形永磁体所产生静磁场的比较;然后从磁场空间分布、磁场梯度和磁场均匀性等方面对FFL进行分析;最后通过有限元仿真确定了线型零磁场的平移扫描区域范围,并进行了MPI分辨率及血管成像研究。结果表明,该文所提拓扑结构产生的FFL磁场梯度达到3.075 T/m,磁场梯度均匀性达到98.7%,在扫描区域为30 mm×70 mm×70 mm的空间内的成像分辨率能够达到1 mm。证明了该文所提拓扑结构应用于磁性粒子成像系统的可行性。

摘要：在高速列车运行过程中,复杂的轮轨关系等因素会使轴箱轴承承受宽频带的波动冲击载荷,导致滚子-滚道接触载荷大幅变化,加速轴承的磨损及疲劳失效。为在实验室环境中模拟轴箱轴承运用过程中承受的低频波动载荷,基于凸轮-弹簧机构设计、搭建了一种低频波动载荷加载装置并开发了相应的轴箱轴承试验台架,加载装置施加的低频波动载荷以及在波动加载工况下轴箱轴承内部动态载荷分布情况的试验结果表明,所设计的波动载荷加载装置能够对轴箱轴承施加给定幅值、频率的波动载荷,轴承承载区域滚子-滚道接触载荷的波动情况与轴承总外加载荷的波动情况一致,验证了该波动载荷加载装置的有效性和可行性。

摘要：子母式无人机(Unmanned aerial vehicles,UAVs)通常指一类由无人载机搭载和投放多架子机执行协同作业任务的新型飞行器.相较于传统无人机和无人机集群,子母式无人机兼具航程长、空间可达性强等优势,得到了广泛关注.首先针对子母式无人机在编队飞行任务中的载机姿态稳定控制与子机轨迹跟踪控制问题,建立子母式无人机动力学模型.在此基础上,分别设计基于多平衡点切换模型预测控制的飞行控制方法以及基于多胞不确定性模型预测控制的轨迹跟踪控制方法,实现了子母式无人机的稳定、安全编队飞行.仿真结果表明,所提出的方法能够实现预期的编队飞行目标,具有良好的稳定性和鲁棒性.

摘要：防除冰/隐身一体化材料在航空航天、特别是无人机领域具有重要的研究价值和应用潜力。采用硅氧烷偶联反应制备了石墨/硅基凝胶复合材料,研究了石墨添加量对凝胶疏水性、导热性及吸波性能的影响。试验结果表明:当石墨添加量为40%时,硅基凝胶的疏水角为109.3°±2.3°,样品中央的温度为69.6℃(100℃加热60 s),最大拉伸强度为0.5121 MPa,有效吸收带宽6.83 GHz@1.61 mm(9.70~16.53 GHz)。通过对凝胶电导率和缺陷等微观因素的表征,阐明了硅基凝胶疏水、导热、吸波性能内在的耦合机制。该研究为同时实现飞行器的隐身和防除冰功能提供了一种工艺简单的材料设计策略。

摘要：针对产品详细设计过程中工作流模型的建立问题,提出了一种基于产品结构树的工作流动态建模方法。首先构建产品及零部件工作流的动态模板库;然后建立产品结构树与零部件工作流模板库的映射关系;最后通过动态节点的细化,形成产品设计的工作流程模型实例。以大型天线结构为工程案例进行了验证,结果表明,本方法在运行时刻可以根据产品结构树的零部件实例及其隶属关系动态生成产品设计过程的工作流模型,很好地解决了产品设计过程中工作流的动态建模问题。

摘要：为探索更高效的工程二维排样优化方法,给出了基于遗传模拟退火融合算法的工程二维排样优化方法。首先,建立以板材利用率为主优化目标的问题模型,并采用基于一定包络准则的凸多边形包络法对不规则形状进行近似处理;在此基础上,设计模型求解的遗传模拟退火融合算法,该算法结合遗传算法的快速全局搜索能力和模拟退火算法较强的局部搜索能力,以遗传算法做外层循环,以模拟退火做内层循环,通过模拟退火较强的局部搜索能力,改善外循环遗传算法的早熟现象,从而避免搜索过程陷入局部最优。最后,通过具体算例验证了该算法求解二维排样问题的可行性和有效性。

摘要：对比分析关节盘周围软组织的不同模拟方式对颞下颌关节(TMJ)内各结构的位移和应力分布的影响。选择一位无TMJ症状的志愿者,基于其头部CT扫描建立下颌骨和TMJ的3维有限元模型,关节盘周围软组织分4种方式进行模拟,关节盘及其周围软组织和关节软骨层间考虑接触,施加正中咬合的载荷。结果表明,将关节盘周围软组织建立为实体模型,使得关节盘偏离正常位置,且TMJ的功能区(髁突前斜面-关节盘中带-关节结节后斜面)都是低应力区。将双板区建立为实体模型,关节盘接近正常的位置,但仍没体现出TMJ的功能区应力较高的现象。用非线性缆索元来模拟关节盘前、后附着,关节盘处于正常位置,且髁突和颞骨的最大应力都出现在前部区域,关节盘的最大应力出现在中带。当研究重点是TMJ时,应该采用缆索元来模拟双板区和关节盘前附着,同时考虑关节盘与关节软骨层之间的接触。

摘要：以高马赫数临近空间无人机概念方案设计为背景,研究高马赫数无人机气动布局设计问题。为提高气动布局设计的效率,开发了气动外形设计和分析的工具,包括参数化几何建模程序、网格自动生成程序、自动化流场计算程序和结果分析程序。针对高马赫数无人机总体设计要求,提出一种翼身融合的双后掠气动布局方案,翼型为菱形,尾翼构型为V型。为了满足进气道进口流量捕获面积的要求,机体前缘设计成拱形前缘。应用数值分析方法分析展弦比和上反角对升阻比的影响,优选出合适的展弦比和下反角,形成了最终的气动布局方案。流场特性分析结果证实了最终的气动布局方案的合理性。