北京航空航天大学学报

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李国辉, 邓学蓥

2007, 33(01): 1-4.

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摘要:
采用在细长体顶点处添加扰动块的方式使细长体的绕流具有确定性.研究了在大迎角下,后掠翼对细长体绕流结构和气动力特性的影响.实验结果表明,在30°迎角时,细长体中段背风侧的流动和压力分布受到后掠翼与头部背涡的双重控制.在迎角α=40°~60°范围内 , 后掠翼对细长体中段绕流起主控作用,使细长体中段背风侧流动呈现完全分离流状态,使得中段背风侧的压力分布保持为均值.

合成射流作用机理及其对共轴射流掺混的影响

刘艳明, 伍耐明, 董金钟, 周盛

2007, 33(01): 5-9.

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对合成射流流场及其作用下的内、外涵共轴射流流场进行了二维非定常数值模拟, 研究了合成射流流场和共轴射流流场情况.结果表明,合成射流由一系列对称分布在中心线 2侧的旋涡对组成,频率与激振频率相同,对外场构成一扰动力;涡对自形成后向远处运移速基本稳定;腔内和腔外涡对的形成及发展变化过程总体保持一致,在每时刻则呈现截然相反的发展态势;中心线速度的降幅起伏变化分布是由激励器的激振变化引起的,体现了涡量产生、发展变化的基本特征;合成射流激励器的采用可使共轴射流截面掺混率比未加激励时得到增加,增强了共轴射流的掺混效果.

基于实体单元的转子动力特性计算方法

陈萌, 洪杰, 朱彬, 刘书国

2007, 33(01): 10-13.

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现代航空发动机振动分析必须考虑各结构间的动力影响,因此,应该运用实体单元对发动机进行整机建模.为了在进行复杂转子系统动力特性分析时能够考虑陀螺力矩的影响,在对八节点六面体实体单元有限元动力方程推导的基础上,对通用有限元软件MSC/NASTRAN,利用DMAP语言进行二次开发,通过修改解题序列,加入陀螺力矩、科氏力和离心力的影响因素.在对典型结构计算分析的基础上,总结了转动结构振动的一些特点,通过对计算结果的对比,证明本程序在计算复杂旋转结构模型时能全面考虑壳体行波振动和转子进动的影响,指出了其在整机建模中的应用前景.

跨声风扇转子的BVF气动优化方法

吴宏, 李秋实, 郭明, 周盛

2007, 33(01): 14-17.

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将加功量作为目标函数并结合边界涡量流BVF (Boundary Vorticity Flux)这个诊断因子,对某高性能跨声风扇转子进行了优化.通过基于局部动力学的BVF诊断可以捕捉到流场分离流动在叶片表面上的物理根源,可以清晰的显示出激波结构.尽管优化后加功量增大,但因为BVF分布改善,激波结构和分离流动被良好地控制.三维粘性N-S(Navier-S tokes)程序计算结果表明,风扇转子在近峰值效率工况下压比提高了7.69%,效率提高了1.9 2%,在全工况范围转子性能都得到了较大提升.基于BVF诊断的优化手段在风扇/压气机的优化中可起到很大的作用.

蜂窝夹芯板超高速碰撞仿真

徐小刚, 黄海, 贾光辉

2007, 33(01): 18-21.

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蜂窝夹芯板是一种多用于航天器的特殊结构,采用光滑粒子流体动力学算法(SP H)对蜂窝夹芯板进行超高速碰撞研究时主要存在2个问题:蜂窝芯的几何建模过程复杂;蜂窝芯层非常薄,为保证仿真精度采用相等的粒子间距必然生成超过计算容忍的粒子数量.结合参数化程序设计语言(APDL)、用户界面设计语言(UIDL)进行结构建模,编制了APDL生成蜂窝芯的程序,采用UIDL将该程序集成到ANSYS交互式界面中,能够方便快捷的生成任意尺度的正六边形蜂窝芯.针对此方法得到的模型,采用SPH单元与壳单元相结合的方法,其中蜂窝芯采用壳单元,入射体、蜂窝夹芯板的前、后面板采用SPH单元,对蜂窝夹芯板进行了超高速碰撞仿真研究.仿真结果与相关试验进行了对比,仿真得到的后板破口尺寸与试验比较接近,证实了该方法适用于蜂窝夹芯板的超高速仿真.

大小叶片直叶栅泄漏流动数值模拟分析

李海鹏, 刘火星

2007, 33(01): 22-26.

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基于S-A湍流模型的全三维数值模拟方法,对带间隙的大小叶片和常规直叶栅亚音泄漏流动进行了计算与分析.结果表明:短弦长小叶片对大叶片吸力面负荷分布、泄漏量以及泄漏涡的产生位置的控制作用较弱;攻角增大后,大叶片泄漏发展到小叶片尖隙导致二次泄漏,恶化叶栅性能;当小叶片靠近吸力面时表现的更为强烈;存在壁面移动时,二次泄漏更容易发生,但间隙流动得到改善;由于攻角变化导致了大叶片泄漏与小叶片尖隙干扰位置变化,表现出不同的叶尖流动模式.

基本作战单元修复性维修过程建模仿真

郭霖瀚, 康锐

2007, 33(01): 27-31.

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为分析评价基本作战单元修复性维修保障方案,准确计算故障修复时间,根据系统工程建模思想,建立了基本作战单元站点间、站点内修复性维修过程仿真模型,对其修复性维修活动进行了详细描述,提出了累积维修比、维修模式比和拆卸率因子参数,为基本作战单元修复性维修过程的定量分析提供了度量方法,并根据 Monte Carlo仿真原理给出仿真算法,为型号工作人员进行保障性设计分析提供了理论方法和技术手段,最后以某型飞机组成的基本作战单元为例,对其修复性维修保障方案进行仿真试验验证,分析了修复性维修过程的改进对保障资源和维修时间的影响.

轴流压气机内导叶/转子干涉对转子流场的影响

弓志强, 陆亚钧, 李志平, 李茂义

2007, 33(01): 32-37.

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摘要:
叶轮机械内的转静干涉现象多年来一直是一个研究的热点,然而现有的对于转静干涉的研究多局限于对流动现象的描述,缺乏理论指导,因此无法在叶轮机械的设计体系中包含这一非常重要的非定常流动现象,限制了叶轮机械性能的进一步提升.利用流动稳定性及感受性理论来指导对这一问题的研究,能够找到利用这一现象提升叶轮机性能的规律. 对于一台单级低速轴流压气机内的导叶/转子干涉现象进行了实验研究.利用二维粒子图像速度仪测量得到了导叶/转子干涉的定量流动细节,及其对于转子流场的影响.结果表明, 转子流场在定常来流条件下也表现出显著的非定常性.在引入导叶/转子干涉之后,转子流场结构发生显著变化.动叶尾迹强度明显减弱,叶背流动分离得到抑制,叶尖泄漏涡也得到了周期性的抑制.除了导叶尾迹对动叶流场的干涉作用以及气流角的周期性变化以外,动叶非定常流动对于不同的导叶/动叶干涉激励频率的不同响应是引起压气机性能变化的主要原因.

高温超导磁悬浮助推技术动态特性的试验分析

温正, 刘宇, 杨文将, 丘明

2007, 33(01): 38-41.

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磁悬浮技术由于其高性能、低成本特性而被认为是一种较为理想的下一代发射系统方案.在概念研究方案的基础上建立了一套磁悬浮助推缩比试验系统,针对缩比试验系统的设计要求,建立动态测试试验分析系统,研究了YBaCuO高温超导体组合与 NdFeB永磁体轨道所构成的磁悬浮系统单元的幅频响应特性、阻尼特性以及悬浮刚度特性等.试验表明,系统共振频率随场冷位置的提高线性降低,在零场冷时达到最低.系统静态刚度随悬浮气隙的提高逐渐降低,动态刚度受到场冷位置的影响明显.对磁浮系统阻尼特性进行的试验研究显示超导系统低频下具有弱阻尼特性,并受振动速度的影响.通过定性分析磁浮系统的综合动态性能,更好的评估系统稳定特性和品质,为磁悬浮助推发射试验平台工作的稳定性和可靠性提供基本保证.

气体二次喷射推力向量控制数值仿真

吴雄, 张为华, 王中伟

2007, 33(01): 42-45.

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摘要:
采用基于Favre平均的三维N-S方程和k-ε湍流模型对固体火箭发动机气体二次喷射推力向量喷管复杂干扰内流场进行数值模拟;采用三阶精度空间差分格式和隐式Jacobi时间点迭代方法进行求解;借助数值模拟技术对气体二次喷射推力向量喷管方案进行了初步探索,研究了不同喷射条件对气体二次喷射流场特征及侧向控制力的影响作用;研究表明,二次喷射气体喷射孔位置、总温及总压等因素对侧向力影响具有耦合作用,合适的喷射孔位置和高温燃气以及较大喷射总压都能有效增加侧向力及向量角;燃气二次喷射系统具有较高的效率;侧向力随二次喷射流总压增加而线性增大.

飞机起落架系统动力学建模与仿真

李波, 焦宗夏

2007, 33(01): 46-49.

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飞机地面滑跑时通过起落架系统与地面相互作用,由于作用于飞机的力和力矩的变化,起落架将产生一定的缓冲,从而导致飞机滑跑过程中姿态角的改变.为了研究飞机地面滑跑特性,考虑到滑跑过程中飞机姿态和转动的影响,建立了飞机起落架系统的轮胎模型、空气油液缓冲模型、起落架走步模型和主机轮刹车装置模型.将建立的起落架系统模型应用到飞机滑跑的六自由度模型中,分别在防滑刹车和前轮操纵两种情况下进行仿真验证.结果表明,所建立的起落架系统模型是正确的,为进一步研究飞机地面滑跑特性奠定了基础.

复合材料薄壁梁几何非线性分析

石庆华, 向锦武

2007, 33(01): 50-54.

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根据复合材料薄壁梁变形的特点,假设截面有面外翘曲,应变沿薄壁厚度方向呈二次曲线形式变化,采用9节点平面单元模拟复杂薄壁截面,用27节点体单元模拟面外翘曲变形.在Hamilton原理基础上,采用非线性有限元理论,用T.L.法,将位移等状态量写成增量形式后,推导出了任意复杂截面薄壁复合材料梁计入剪切翘曲大变形分析的几何刚度矩阵,建立了一个新的任意复合材料薄壁截面梁几何非线性分析模型,并进行了算例验证.算例表明,建立的模型正确,能够进行复合材料薄壁梁几何非线性分析;截面翘曲对复合材料梁的变形影响明显;与相关文献做比较,说明了模型的优越性.

基于H.323协议的分布式网守研究

沈伟, 丁嵘, 张辉

2007, 33(01): 55-58.

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摘要:
基于H.323协议的视讯会议系统的可扩展性与网守(GK,Gatekeeper)结构密切相关.提出了一种多区域分布式网守架构, 提供了多媒体视讯会议系统在大规模网络部署的方案.这种分布式结构不仅克服了集中式和分层式模型的缺点,还很好地解决了网守之间的负载平衡问题.终端之间的跨区域通信通过基于别名规则的信令消息路由方法来实现,网守通过扩散和逆向学习法自动生成信令消息散列表.考虑到网守之间的负载平衡问题,本架构在区域内采用集中式管理模型,并提出了基于负载因子最小平衡算法(BLFA,Balancing Load Factor Algorithm)的网守负载平衡解决方案.

一种支持工作流模式的扩展工作流网

张亮, 金茂忠, 姚淑珍

2007, 33(01): 59-62.

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为了满足企业用户对工作流模型在描述能力和分析能力上的要求,提出了一种支持工作流模式的扩展工作流网(EWF_net,Extended WorkFlow net).EWF_net是在工作流网(WF_net,WorkFlow net)的基础上增加一些机制扩展而成的,它改善了WF_net对于动态工作流模型的描述能力,直接支持所有工作流模式,特别是多实例、取消、高级同步等WF_net不能直接描述的模式.EWF_net通过引入控制变量来描述工作流模型的相关数据信息;通过引入一类特殊的变迁——传递变迁,来支持模型的动态路由.在Petri网分析技术的基础上提出EWF_net的形式化的正确性分析方法.该方法由一致性分析和对应的WF_net的合理性分析2部分组成.最后,通过一个应用实例来说明EWF_net强大的描述和分析能力.

一种新的IPSEC穿越NAT方法

彭近兵, 龙翔, 高小鹏, 陈贤钦

2007, 33(01): 63-66.

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Internet网络层安全协议(IPSEC)和网络地址翻译器(NAT)不兼容,这严重限制了 IPSEC的应用范围.解决方法必须遵循的原则是既能使IPSEC数据流穿越NAT,又不必修改路由器和NAT,部署方便.目前存在的3种解决方法都具有局限性:"先于IPSEC进行NAT转换 "方法难以实现,"特定域IP通信(RSIP)"方法部署困难,"用户数据包(UDP)封装安全封装协议(ESP)数据包"方法只能部分地解决IPSEC与NAT不兼容问题.在分析现有方法的基础上,提出一种新的解决方法,即UDP封装IPSEC数据包方法.该方法通过UDP封装IPSEC数据包,保护原始IP地址和端口号,消除了NAT对IPSEC影响.详细介绍了该方法的实现思路, 进行了可行性和优缺点分析.通过分析可知,新方法具有明显优点,能够方便、有效地解决 IPSEC和NAT兼容问题.

基于小波包和Elman神经网络的液压泵故障诊断

刘红梅, 王少萍, 欧阳平超

2007, 33(01): 67-71.

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摘要:
针对液压泵出口故障检测信号信噪比低、难以进行故障特征提取的特点,及传统的BP网络进行故障诊断时网络学习具有收敛速度慢和学习、记忆不稳定的缺陷,提出了一种将小波包变换和改进Elman神经网络相结合,进行液压泵故障诊断的新方法.利用具有紧支结构的小波函数对信号进行分解,削减小波系数以滤除信号中的噪声;单支重构以有效提取各频带的故障特征,并以频带能量作为识别故障的特征向量;应用改进的Elman神经网络建立从特征向量到故障模式之间的映射,实现液压泵故障分类.试验结果表明,采用小波包和改进Elman神经网络相结合的方法可有效的实现液压泵故障的诊断.

基于二维deramp处理的高分辨率聚束SAR成像算法

王鹏波, 周荫清, 陈杰, 李春升

2007, 33(01): 72-75.

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有效解决回波信号的数据率是高分辨率聚束式星载SAR的难点之一.基于两步成像算法和CS(Chirp Scaling)成像算法,提出了一种适用于高分辨率聚束式星载SAR的成像算法——TDDCS(Two Dimension Deramp Chirp Scaling)成像算法.该算法从距离dechirp处理后回波信号出发,首先利用二维deramp 处理来消除频谱混叠现象,这不仅能实现以对应条带模式的脉冲重复频率来设计聚束SAR系统,也保证满足观测带宽度所需的回波窗长度,接着利用CS处理和相位补偿实现精确的距离徙动校正,最后利用方位相匹配滤波处理实现方位向压缩,得到最终的成像结果.基于等效斜视模型,给出了整个算法的详细推导过程和实现流程,通过计算机仿真验证了本算法的有效性.

卫星导航用户机空时滤波抗干扰技术

张琳, 初海彬, 张乃通

2007, 33(01): 76-80.

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摘要:
卫星导航用户机在多个干扰源(包括宽带和窄带)或导航信号和干扰信号空间角谱接近的情况下,系统定位精度降低甚至无法满足定位要求.为此提出具有方向约束条件的改进联合空时处理算法,将干扰源来向检测和获取的导航卫星信息作为条件约束判据引入联合空时滤波处理算法,在抑制干扰信号的同时使靠近干扰源来向的卫星信号正常接收.仿真表明,在有限阵元规模情况下,保证干扰信号的高抑制度(大于40 dB),并提高干扰抑制自由度,最重要的是当导航卫星信号与干扰信号的空间角谱接近时(10°左右),在部分区域内有效抑制干扰的同时接收机仍然能够正常工作.该算法在一定程度上提高区域导航卫星系统在复杂电子环境下的抗干扰能力.

基于满意决策的多机协同目标分配算法

廖沫, 陈宗基

2007, 33(01): 81-85.

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多机协同目标分配问题是无人机UAV(Uninhabited Aerial Vehicle)研究中一个重要的问题.考虑UAV差异、目标差异及战场态势对目标分配的影响,建立了多机协同目标分配问题的数学模型.提出基于满意决策的目标分配算法,通过搜索个体满意集合获取群体优化的目标分配方案.对多目标分配问题,将攻击方案作为个体满意集合的元素扩展了基于满意决策的目标分配算法.为适应更大的问题空间的求解需求,提出递阶分配框架,并将满意决策方法用于递阶分配.计算结果表明,算法能有效提高搜索效率,并得到很好的优化效果.

模糊滑模迭代学习控制算法在液压系统中应用

王岩, 付永领

2007, 33(01): 86-89.

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摘要:
普通比例(P, Proportion)和比例微分(PD, Proportion and Differential)迭代学习控制(ILC, Iterative Learning Control)算法在液压位置伺服系统中收敛速度比较慢,很难在实际中应用.为了提高ILC算法的收敛速度,将滑模控制算法引入ILC,提出模糊滑模迭代学习控制(FSMILC, Fuzzy Sliding Mode Iterative Learning Control)算法,利用滑模控制响应快的优点来加速ILC的收敛速度,利用模糊控制来减小滑模控制所引起的抖动问题.FSMILC算法的实质是以系统的滑模函数作为模糊控制器的输入,以模糊控制器的输出作为ILC的控制增量.通过仿真可以看出,FSMILC算法能够实现系统快速收敛,相对于P型和PD型具有明显优势.

空间矢量和单周控制三相航空有源电力滤波器

王永, 沈颂华

2007, 33(01): 90-93.

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摘要:
提出了一种新型三相航空有源电力滤波器的控制方法.按照空间矢量的方法,将三相母线交流电压划分为6个区间,在每个区间,建立单周控制模型.这种基于空间矢量和单周控制的控制器只需要1个带复位的积分器、3个比较器、2个触发器、1 个双八路多路复用器和一些线性器件.在每个区间有1个桥臂工作在低频状态,另外2个桥臂工作在高频状态.采用这种控制器的有源电力滤波器具有简单、可靠、鲁棒性好、控制精度高、效率高等优点.在分析、建模的基础上进行了仿真和试验研究.仿真与试验结果证明,采用这种控制方式的三相有源电力滤波器能够动态地对电流谐波和无功进行有效补偿, 从而验证了这种控制方法的正确性和可行性.

绳驱动机器人的解耦分析和位置控制仿真

陈伟海, 王辉华, 于守谦, 雷银照

2007, 33(01): 94-99.

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摘要:
为提高机器人的负载能力,基于几何分析和螺旋理论的基本原理,对绳驱动拟人臂机器人的构型设计、钢绳传动方式和运动学控制问题进行了深入的分析.首先针对绳驱动走线方式的多样性选择,设计了一种具有肘、腕关节耦合和肩、肘关节耦合的绳驱动传动机构;然后以肩、肘、腕7-DOF关节为中间媒介对机器人末端和驱动钢绳间的运动学关系进行了分析,即先考虑机器人末端位姿和各关节角度之间的关系,再研究各关节角度和其相应的驱动钢绳绳长之间的关系,从而得到绳驱动机器人的运动学解;最后进行了仿真研究. 仿真结果显示机器人的关节角度和绳长变化曲线十分平滑,末端的实际轨迹跟踪理想轨迹的误差非常微小,说明建议的算法正确,绳驱动机器人运行理想,可以有效克服常规机器人自重过大带来的负面影响.

冗余驱动直角坐标串并联机构动力学对比分析

罗建国, 陆震

2007, 33(01): 100-104.

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摘要:
对全新结构的万能直角串并联机构进行冗余驱动设计,通过建立动力学方程和欧拉方程,对机构的动平台各输入铰点处的受力状况进行了全面的分析,已知机构在给定空间位置和姿态下的输出端的受力、主轴的运动参数、连杆的运动参数、水平和垂直运动滑块的运动参数时,可以反向求解机构的动力学反解,通过计算机语言编程计算和绘图得到直观有效的结果数据,由此得知冗余驱动在改善原机构的动力学特性方面的良好表现.

三连杆平面欠驱动机械臂系统的最优运动规划

刘盛平, 陆震, 吴立成

2007, 33(01): 105-109.

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摘要:
研究了在两固定端点之间运动的三连杆平面欠驱动机械臂的最优运动规划问题.该机械臂有两个受驱动的移动关节,而第三个关节是一个既无驱动器又无制动器的被动关节.施加在自由运动连杆上的动力学约束是一个二阶非完整约束.通过坐标和输入变换,系统的状态和输入变量被表示为子状态变量的高阶导数形式;通过这些新的子状态变量,将一个受约束的动力学优化问题变成一个无约束的优化问题.利用变分法原理,推导出满足优化问题的必要条件.给出了PPR型平面欠驱动机械臂最优运动规划的数值算例.

钢筋混凝土Z形柱正截面承载力与延性

焦俊婷, 刁波, 叶英华, 李淑春

2007, 33(01): 110-114.

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摘要:
针对目前异形结构技术规程中没有明确Z形柱设计的技术规定,基于双向压弯钢筋混凝土构件截面的非线性分析和编制的相应分析程序,对钢筋混凝土Z形柱正截面极限承载力和延性进行了数值分析.研究了轴压比、荷载角、配筋率、混凝土强度、肢长厚比等因素对双向压弯钢筋混凝土Z形柱正截面极限承载力、延性的影响,给出无量纲的正截面极限承载力的曲线和曲率延性与各种影响因素的关系曲线.得出一些有益的结论:Z形柱正截面极限承载力受轴压比、荷载角、混凝土强度、纵筋配筋率、肢长厚比的影响较大,箍筋配筋对正截面极限承载力影响不明显;轴压比是Z形柱截面延性的最主要影响因素,而肢长厚比对柱延性影响不大.

多学科设计优化中的不确定性建模

韩明红, 邓家禔

2007, 33(01): 115-118.

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摘要:
不确定性因素对复杂工程系统设计的影响贯穿整个设计过程.对多学科设计优化(MDO,Multidisciplinary Design Optimization)中不确定性的来源进行了总结和归类;建立了包含2个耦合学科的MDO系统分析输出结果的不确定性与设计变量输入数据误差和模型误差之间关系的数学模型,用于计算各种不确定性对系统性能的影响.算例分析结果和实验结果吻合,表明该数学模型有效可靠.经过扩展可用于估算包含多个耦合学科的MDO系统分析输出结果的不确定性,为鲁棒多学科设计优化方法的构建提供理论基础.

一种活性环氧增韧固化剂性能分析

杨洋, 陈功

2007, 33(01): 119-122.

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摘要:
以壬基酚和甲醛所形成的二聚体为原料,合成了一种新型结构的环氧固化剂双(2-羟基-3 -胺乙基胺甲基-5-壬基苯基)甲烷(BA),利用红外光谱(IR)、核磁共振谱(¹HNMR)表征了产物结构.通过差示扫描量热(DSC)研究了该固化剂的反应活性,确定固化剂最佳质量分数为43.19%.固化树脂动态力学分析(DMA)表明,由于BA分子结构中存在正壬基,固化后会发生β- 松弛, 能够提高树脂韧性.力学性能测试发现BA固化树脂的冲击强度比普通芳香胺固化树脂提高了 36.91％,证明BA具有高活性和增韧双重效果.

基于知识集成模型的产品快速设计

赵晖, 席平

2007, 33(01): 123-126.

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摘要:
为提升现有CAD(Computer-Aided Design)系统对设计知识的重用能力,提出了设计知识的分层描述和集成建模方案,并给出了具体实施方法.将设计知识划分到构型层、设计层和造型层3个抽象层次,基于UG(Unigraphics)平台的知识熔接语言(KFL,Knowl edge Fusion Language)和Open++实现了各层设计知识的描述与集成.构建了知识集成模型的创建和重用支撑系统框架.作为应用实例,在UG平台上开发了专用减速器快速设计系统.