同步辐射聚焦镜压弯机构设计与面形误差分析

基于同步辐射聚焦镜的原理，对压弯机构进行设计，对压弯理论进行介绍, 并推导了压弯镜理论面形的计算过程；根据设计理论建立了基于柔性铰链的压弯机构的模型，并对压弯机构的参数进行计算，有效长度为84.9 mm，最大力矩为259.8×10-3 N·m。设计并校核了压弯机构，满足了压弯机构在材料力学上的要求；最后针对压弯镜存在的理论面型误差，通过对压弯镜进行有限元仿真得到模拟值，与理论值进行对比，分析了不同的因素对面型误差的影响。     

像旋补偿系统快速微调机构的结构研究

针对大型天文相机在旋转方向上出现的像旋现象,用无摩擦、无磨损、免润滑、易维护、分辨率高的柔性铰链轴系设计了一种快速微调机构,使其直接带动相机进行机械消旋.柔性轴系由八个倒圆角柔性单元均匀阵列分布组成,根据单个柔性单元的结构特性应用力学理论建立了该机构的理论模型,分析了刚度与结构参量的关系.进行了有限元仿真,并通过实验进行测试,结果表明:有限元仿真与理论分析最大误差为3.215%,实验测试结果与理论分析最大误差为4.875%,验证了理论公式准确可靠.通过理论公式建立数学模型,方便快捷地确定了该快速微调机构的最优结构参量,实现了满足技术要求并且工作力矩尽量小的设计目标.     

基于扩展多尺度有限元法的含液闭孔材料拓扑优化

基于扩展多尺度有限元方法,提出了含液闭孔结构多尺度拓扑优化方法。该多尺度优化方法旨在研究含液闭孔胞元布局对整体含液闭孔结构力学性能的影响。首先针对含液闭孔结构的整体结构柔顺性问题,采用类似SIMP模型对结构的宏观粗网格等效刚度阵进行插值,建立含液闭孔结构柔顺性的拓扑优化列式;其次,针对含液闭孔材料能够利用胞体内部液体腔体积增量产生变形的特性,提出含液闭孔材料柔性机构的概念,并以结构指定位置方向输出位移为目标,建立液体体积膨胀作用下的含液闭孔柔性机构多尺度拓扑优化数学模型。本文基于自主软件平台SiPESC完成了程序研发,并通过数值算例验证了所提出的拓扑优化方法的有效性。     

A HYPERBOLIC SYSTEM OF CONSERVATION LAWS FOR FLUID FLOWS THROUGH COMPLIANT AXISYMMETRIC VESSELS

We are concerned with the derivation and analysis of one-dimensional hyperbolic systems of conservation laws modelling fluid flows such as the blood flow through compliant axisymmetric vessels.Early models derived are nonconservative and/or nonhomogeneous with measure source terms,which are endowed with infinitely many Riemann solutions for some Riemann data.In this paper,we derive a one-dimensional hyperbolic system that is conservative and homogeneous.Moreover,there exists a unique global Riemann solution for the Riemann problem for two vessels with arbitrarily large Riemann data,under a natural stability entropy criterion.The Riemann solutions may consist of four waves for some cases.The system can also be written as a 3×3 system for which strict hyperbolicity fails and the standing waves can be regarded as the contact discontinuities corresponding to the second family with zero eigenvalue.     

基于铰链式六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置

报道了一种新型二级6-8型大腔体静高压装置.该装置是以国产DS6×800T铰链式六面顶压机为构架,在其六面体压腔中直接放入二级6-8模(球分割)增压装置以产生10GPa以上的压力,还实验了不同规格的预密封边和不同密度的叶蜡石对压力产生效率的影响,在室温下用BiⅠ-Ⅱ(2.55GPa),Ⅲ-Ⅴ(7.7GPa)和SnⅠ-Ⅱ(9.4GPa)在高压下的相变对14／8(8面体传压介质边长／8面体压腔边长)规格压腔进行了压力标定.实验结果表明,该系统可以在加载压力(油压)约为3×10⁶N(～42 关键词： 铰链式六面顶压机 6-8型球分割大腔体静高压装置 压力标定     

两种金属-有机钙钛矿材料的负热膨胀性质

通过变温单晶X射线衍射和透射电镜实验对2种金属-有机钙钛矿材料[C(NH2)3][Mn(HCOO)3](1)和[(CH2)3NH2][Mn(HCOO)3](2)进行表征,分析了其晶体结构和晶格常数随温度变化的关系,发现2种材料沿c轴方向都表现出负的热膨胀行为,其效应分别为:αc1=-1.2(1)×10~(-5)K~(-1),αc2=-6.1(11)×10~(-5)K~(-1)。采用一种"铰链"结构模型对这2种框架材料的负热膨胀机理进行了详细解释:温度升高会诱导框架中主体和客体铵基之间的氢键长度及键角发生改变,引起钙钛矿框架结构发生变形,进而导致其沿框架对角线方向(c轴方向)的负热膨胀行为。     

残余应力对柔性薄壁连接结构固有频率的影响

对于光束线系统中的精密部件而言,线切割加工过程往往会造成部件表面产生残余应力,从而使得精密部件的振动特性与设计预期产生偏差,影响电子束流的稳定性。本文通过对柔性薄壁连接试件固有频率的测量,结合数字图像相关方法和有损切割法对薄壁连接处残余应力进行分析,并结合有限元法分析了残余应力对柔性薄壁连接试件的固有频率影响,从而对光束线系统中柔性铰链部件的固有频率与设计值的偏差进行了探究,研究结果可为柔性薄壁连接部件振动特性设计提供依据。     

一种新型的列阵反射镜调整架

 针对组束激光系统主放大器而设计的一种新型的列阵反射镜调整架, 克服了多个调整架结构松散的缺点, 满足了多路激光束之间间距较小的特殊要求;同时采用了柔性铰链机构及步进电机传动中联轴驱动一体机构,使整套系统具有调整精度高、稳定性好等特点。     

载荷方向不确定条件下结构动态稳健性拓扑优化设计

采用一种高效的方法开展了在外载荷作用方向不确定条件下,连续体结构动态稳健性拓扑优化设计研究,有效降低了结构的稳态动响应对简谐激励作用方向随机扰动的敏感性.首先基于概率模型,将动载荷作用方向的不确定性用正态分布函数表示.其次通过二阶泰勒展开式,高效地计算出在激励方向扰动情形下结构动柔顺度的均值和方差,进而推导出了其对拓扑设计变量的一阶导数灵敏度显性表达式.最后在材料体积约束下,以动柔顺度概率特征指标的加权和为设计目标,基于变密度方法,对连续体结构进行动态稳健性拓扑优化设计,并与传统载荷方向固定条件下的确定性优化结果进行对比,充分展示了考虑外激励作用方向随机扰动对结构拓扑构型设计及其动柔顺度变化的影响.对优化数值结果进一步分析表明,采用文章提出的方法所得结构的动响应稳健性更高,能有效抵抗外激励作用方向的随机扰动.只需少许增加材料,稳健性优化设计的动响应将在整个载荷扰动区域内优于确定性优化结果.     

一种消除弯晶面形扭曲的轴角装置

Laue晶体单色器常用于单色化高能X射线(＞50 keV)，通过对其晶片压弯可以实现高能光束聚焦。晶片压弯过程中会不可避免地产生扭曲，从而影响单色器的工作效率。利用波动光学仿真的方法，分析弯晶面形扭曲对Laue晶体单色器性能的影响，并提出一种角位移微调轴角装置，用来消除这种扭曲。该装置基于直梁型柔性铰链，利用叠加原理和对称结构。利用有限元方法分析了该装置的力学性能。分析结果表明，轴角装置的转角范围为±2°时，其转动中心最大偏移为20 μm，实现了角位移分辨率好于1″，动态范围达到104，达到设计目标。