摘要：中国空间站是我国研制的系统最为复杂的载人航天器,其中有效载荷支撑结构的高效轻量化设计是工程研制过程中遇到的技术难题.论文介绍了受晶体对称性启发的增材制造自支撑三维点阵结构设计方法,发展了基于蒙皮点阵一体化结构形式的移动可变形组件(MMC)拓扑优化方法,完成了面向增材制造的中国空间站某相机支撑结构的优化设计,该结构采用激光选区熔化成形(SLM)工艺制造,通过了力学试验考核,实现结构减重50%,基频提高35%,完成了基于MMC方法的蒙皮点阵一体化结构在我国载人航天领域的首次型号应用与在轨验证.

摘要：在传统的静力学鲁棒优化设计基础上,考虑时间t参数,通过优化系统目标函数和约束条件的鲁棒性,将鲁棒优化设计方法运用在动力学问题中。通过一个主系统的质量和刚度均有微小波动的二自由度模型减振器设计算例,与传统的优化设计方法相比,显示了鲁棒优化设计的优越性,能使结构具有更稳定的性能。

摘要：光聚合是材料固化和加工的一种常见方式,其凭借反应迅速、时间空间可控、经济环保等优点,在工业生产领域有着广泛的应用。然而,在实际使用中,材料的本征聚合收缩受到周围刚性基质的约束,在材料内部以及材料与基质交界面处会产生不利的聚合收缩应力,从而严重影响材料的使用寿命。因此,如何准确测量材料的本征聚合收缩及受约束下的收缩应力,实现对聚合收缩应力的主动控制,是提高光聚合材料服役质量和寿命的关键所在。本文首先介绍了材料聚合收缩与收缩应力产生和发展的机理;然后详细综述了国内外聚合收缩与收缩应力的测量方法,并重点介绍了集悬臂梁、近红外光谱和热电偶于一体的光聚合动态多参量耦合测试平台,利用该平台可以实现对聚合收缩、收缩应力和温度的简便一体化测量;最后对改善聚合收缩与收缩应力的测试方法进行展望,以便为相关的理论研究和实验设计提供参考。

摘要：以浅球壳型双稳振动能量收集器件为研究对象,导出宽带随机激励下以能量收集效率最大为目标的结构优化设计方案。应用假设模态法及Lagrange方程法导出浅球壳结构非线性随机微分方程。采用稳态期望穿阈率描述结构跳变频率,并选取壳体处于底圆位置的应变能衡量每次跳变可收集能量。以稳态期望穿阈率与参考应变能乘积构造可收集功率概念,可收集功率可平衡跳变频率与每次跳变相应的可收集能量。以可收集功率最大为目标,导出最优无量纲几何参数与最优无量纲可收集功率。因其具有无量纲本质,该结构最优设计方案具有普适性。

摘要：为了提高海洋柔性管缆线型设计效率,本文旨在探索一种考虑截面刚度的整体线型静态快速设计方法。柔性管缆服役之前需要进行线型设计,首先需要进行静态设计,分析柔性管缆在各位置下的形态及受力。针对海洋柔性管缆截面刚度进行整体线型静态快速设计,并对比不同水深条件下弯曲刚度对线型静态设计灵敏性的影响,分析结果表明:浅水线型静态设计时应当考虑柔性管缆弯曲刚度的影响,深水线型静态设计时可忽略弯曲刚度。水深为30 m时,与线性弯曲刚度算法计算结果相比,忽略弯曲刚度算法计算结果对悬链线型静态设计最大曲率的估计误差为52.7%,对缓波线型静态设计最大曲率的估计误差为21.1%。本文为海洋柔性管缆线型静态设计提供理论依据,对实际工程线型设计方法选择具有一定的指导意义。

摘要：基于开放式设计思想开发了一套集成脐带缆截面设计与整体线型设计的软件平台。创建各功能模块的交互端口,提供了良好的信息交互功能,实现了设计流程的自动化。该软件集成了脐带缆设计中建模、分析、评估和输出的完整流程,交互性好,功能丰富。设计师可以根据软件提供的CAD模块与脐带缆结构设计的基本理论完成初始设计,然后通过专业结构设计软件的数据接口进行截面设计与整体设计,完成工程图纸与计算报告的输出。该软件填补了国内脐带缆辅助设计分析软件的空白,具有较为完善和高效的脐带缆设计分析能力。

摘要：在传统的静力学鲁棒优化设计基础上,考虑时间参数,通过摄动有限元法处理系统中存在的不确定性因素,用Newmark方法做时程分析,将鲁棒优化设计方法运用在动力响应优化问题中。通过一个门形框架算例,与传统的优化设计结果相比,显示了鲁棒优化设计方法的优越性,设计的结果能使结构具有更稳定的性能。

摘要：电弧加热发动机是一种为航天器提供机动和控制推力的装置。由于比冲远高于传统的使用化学推进剂的发动机 ,近年来 ,电弧加热发动机引起了愈来愈多的关注。为了了解电弧加热发动机的工作过程机理 ,讨论了电弧加热发动机尾流的诊断方法并设计了一套光谱诊断系统。在此系统上 ,以氩气为工作气体 ,设定气流量和电流 ,在模拟空间环境下对电弧加热发动机尾流的光谱信号进行了采集。实验结果表明系统具有较高的信噪比 ,可以忽略噪音对光谱信号强度的影响 ,采集到的数据能够真实地反映物理过程。通过对采集到的谱线强度信号进行分析和处理 ,得到了尾流中氩的谱线发射系数的径向分布 ,并进一步得到了尾流平均激发温度的径向分布。实验结果表明电弧加热发动机的尾流处在热力学非平衡态下 ,因而用谱线强度法测温时选用不同的谱线 ,得到的温度值是不同的。

摘要：在分布式并行计算机环境下进行了有限元并行算法的研究，建立了结构动力分析的两种隐式积分方法（Ｎｅｗｍａｒｋ方法和Ｗｉｌｓｏｎ－θ方法）的并行化方法与算法步骤，设计了变带宽一维存储时有效刚度矩阵的三角分解并行算法；基于Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ的分布式ＭＩＭＤ并行计算机上，采用３Ｌ并行ＦＯＲＴＲＡＮ编写了计算程序，并将其移植到有限元串并行混合分析软件ＰＦＥＭ中。以平面问题和空间板弯问题作为实例进行了数值计算。结果表明计算方法具有较高的并行效率。当自由度为７５７９，最大带宽为７２６时，２个和３个处理器工作的并行效率分别为０．７０和０．５５。

摘要：连续梯度的电极由于其相对于多层梯度电极能更加有效地缓解电极和电解质的热失配及改善界面黏接而受到特别的关注.本文通过建立含连续梯度的阳极功能层的阳极支撑固体氧化物燃料电池的力学模型,研究了连续梯度的阳极功能层对阳极支撑固体氧化物燃料电池半电池在初始还原过程中曲率及残余应力的影响.结果表明电池的曲率在初始还原过程中随还原程度的增大而逐渐增大.连续梯度的阳极功能层的引入不能同时改善电池的曲率和残余应力,即连续梯度的阳极功能层在缓解应力的同时会导致曲率的增大,反之亦然.含有连续梯度的阳极功能层的电池在部分还原状态下,梯度层/阳极支撑界面处具有最大的拉应力容易导致电池受损,实际中应保证电池被完全还原.