虚拟样机中电缆的建模与仿真

电缆的建模与仿真在产品开发中具有重要的应用价值，也是目前虚拟样机技术急需解决的难题。针对电缆属于柔性件的特点，提出了一种基于几何建模和物理建模的综合建模与仿真方法，其基本思路是：几何建模一长度估算一物理建模一行为仿真，如图l所示。几何建模以电缆连接列表为依据、以产品结构模型为空间约束、按照电缆布线规范，利用人机交互方式进行电缆卡箍位置规划和电缆路径规划，进而建立电缆几何模型。长度估算利用空间积分方法对几何模型进行积分得到电缆长度。物理建模将电缆几何模型离散成多个质点单元，各质点单元间通过弹簧连接，弹簧刚度和质点质量根据电缆材料和长度确定，在此基础上建立“质点一弹簧系统”的力学控制方程。行为仿真根据“质点一弹簧系统”的力学控制方程模拟电缆真实形状及插接过程。     

工程学科研究进展

1 工程设计技术 利用有限元软件和采用CAD设计方法，对复杂结构进行了优化设计，达到了提高产品可靠性的目的。开展了五层阻尼圆板的优化设计，达到了阻尼板具有更佳的减振效果；整机三维立体布线设计，实现了整机布线可视化装配；控制系统的集成化设计，提高了产品的可靠性和降低了电源能耗；Kα波段短脉冲检波器设计，为毫米波短脉冲的检测技术提供了重要的设计经验。     

船舶电缆虚拟敷设仿真平台的研究与实现

针对船舶电装生产设计中电缆敷设设计复杂繁琐,效率低下的问题,结合实际电缆敷设设计的流程,开发了基于AutoCAD二次开发的船舶电缆虚拟敷设仿真平台。重点对虚拟敷设通道数学模型的建立、交互式图形敷设方式的设计、带限制条件的最短路径算法的实现和电缆通道的仿真进行了详细阐述。电缆虚拟敷设平台的开发已经完成,初步实现了船舶电缆的虚拟敷设。该平台为电装设计人员提供了一种直观,动态的敷设设计方式,简化了电缆敷设设计过程,提高了敷设设计的效率和质量,同时节省了电缆用量。     

自制家庭电路布线板及其在物理教学中的应用

《家庭电路与安全用电》一节中,针对家庭电路布线方式和安全用电设计原则等理解难点,以改进课堂教学方式为出发点,自制家庭电路布线板这一学生活动教具,旨在帮助学生理解知识内涵,体现引入自制教具教学的作用和优势。     

基于虚拟仿真实验的创新能力培养

以"激光发生控制器虚拟仿真实验"为例,利用Multisim平台,让学生在虚拟平台上设计电路及对电路进行仿真分析.在仿真无误的基础上,可直接在Multisim平台上对电路进行布局布线以用于在万用板上焊接电路.亦可通过常用的电子电路布线软件Protel进行布局布线,并通过热转印方法印刷电路板,再通过常用数学软件Matlab编程对激光图案进行模拟、仿真.通过虚实结合,有效训练了学生创新实验和解决实际问题的能力.     

整机三维立体布线设计

随着设计技术的飞速发展，对制造业提出了日益严格的要求，主要体现在以下几个方面。（1）电子设备的更新速度日益加快，产品从设计到面向市场的过程所用时间也越来越短，这就要求制造业能尽快地适应市场的节奏及设计的迅速变化，在结构设计时同步进行三维布线生产工艺设计；（2）电子设备向小型化、模块化发展，设备内部走线日益复杂，设备内部结构和电磁环境对走线提出了更高的要求；（3）除了功能这个重要因素以外，制作成本也是比较电子设备优劣的一个重要因素。在产品功能相近的情况下，缩短产品生产周期、     

工程学科研究进展

1工程设计技术 开展了钻地弹的力学设计研究，指导钻地弹的结构设计和找寻合理的动能侵彻弹型；开展了机电一体化实验装置设计，为机电产品提供一个可操近代的软硬件平台；工序图采用CAD系统设计，可缩短工序图绘制时间，同时简化及标准化工序图的绘制；基于实体模型的计算机辅助夹具设计，减少了设计人员的劳动强度，提高了夹具的设计质量；设计了幅度可控的六自由度浮动装配台，实现了工件自适应调姿，满足了装配要求。     

自由曲面光学虚拟制造与检测系统的探讨

自由曲面光学产品设计、制造与检测的工艺流程，通常采取试凑法逐次逼近。由于加工 检测 再加工，循环往复，既费时，成本又高，产生了瓶颈问题。为了解决此弊端，本文运用虚拟制造技术，提出光学虚拟制造的基本构想，即虚拟制造系统结构模型，给出光学系统虚拟原型的构成和光学系统成像质量虚拟检测系统的构成，讨论光学成像质量的仿真检测以及敏度分析方法。研究结果表明：运用虚拟制造与检测技术，可缩短研发周期，降低成本，优化工艺并提高产品质量。     

冷绝缘超导电缆绝缘设计及测试方法的简介

超导电缆主绝缘的设计在整个超导电缆的设计中占有十分重要的地位。文中介绍了冷绝缘HTS电缆主绝缘的设计方法和绝缘性能的检测方法;对于超导电缆耐受电压、设计场强和绝缘厚度的确定以及超导电缆主绝缘的性能检测都做了详细的总结;同时也介绍了由于失超引起的局放对绝缘设计的影响。该文所介绍的设计方法和性能检测方法能够为超导电缆主绝缘的设计和绝缘性能检测提供一些参考。     

三相同轴冷绝缘超导电缆结构设计

三相同轴超导电缆具有节约高温超导带材用量、减小电缆体积和降低制冷功率等优点,是目前配电网应用的热点。受超导电缆短路热稳定性、载流能力及交流损耗的影响,三相同轴超导电缆结构设计难度较大。本文通过研究铜稳定层截面、超导层带材排布方式来设计三相同轴超导电缆,获得超导电缆的载流能力及交流损耗特性。建立故障电流下超导电缆热传导模型,提出了三相同轴冷绝缘高温超导电缆结构设计流程,并以10 kV/2.3 kA的高温超导电缆为例进行了优化设计。结果表明,在故障电流下,合理设计结构可有效减小电缆产生的焦耳热,增大超导电缆对故障电流的承受能力。     

使用铜源漏电极的非晶氧化铟锌薄膜晶体管的研究

为了实现氧化物薄膜晶体管(TFT)的低电阻布线,采用Cu作为氧化物TFT的源漏电极。通过优化成膜工艺制备了电阻率低至2.0μΩ·cm的Cu膜,分析了Cu膜的晶体结构、粘附性及其与a-IZO薄膜的界面,制备了以a-IZO为有源层和Cu膜的粘附层的TFT器件。结果表明:所制备的Cu膜呈多晶结构;引入a-IZO粘附层增强了Cu膜与衬底的粘附性;同时,Cu在a-IZO中的扩散得到了抑制。所制备的TFT的迁移率、亚阈值摆幅和阈值电压分别为12.9 cm2/(V·s)、0.28 V/dec和-0.6 V。     

空分复用弹性光网络中串扰感知的虚拟网络映射算法

首先设计串扰影响评估方法，动态评估相邻纤芯之间的串扰影响；然后提出空分复用弹性光网络中串扰感知的虚拟网络映射算法。在虚拟节点映射阶段，为了增强虚拟节点与虚拟链路的关联性，采用虚拟节点邻近排序方法。物理节点优先级评估方法考虑节点相邻链路的芯间串扰，达到均衡芯间串扰效果。在虚拟链路映射阶段，设计频谱区域分配方法以减小芯间串扰。仿真结果表明，当负载为100～900 Erlang时，所提算法的平均提升虚拟光网络请求接受率比LCLCVNM算法提高了6.45%，串扰改善了32.1%，但时间复杂度略高于LCLC-VNM算法。     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析北大核心

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

基于WEB的虚拟物理实验室建设探讨

论述了建设虚拟物理实验室的必要性，并且根据目前的基于wEB的虚拟物理实验室的实现关键技术，对我系的基于WEB的虚拟物理实验室的设计与虚拟实验的教学特点进行了探讨．     

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。     

单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计计算

单通道冷绝缘高温超导电缆的铜骨架直径的主要决定因素为超导电缆的短路热稳定性、载流能力以及交流损耗.除此之外,由于超导层带材的排布方式间接地影响了超导电缆的载流能力、交流损耗以及超导电缆的机械强度,因此在设计时带材排布方式也是必须要考虑的设计铜骨架直径的因素.文中综合考虑各因素之间的重要程度,提出了设计单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计流程,并以110kV/3kA的高温超导电缆为例进行了设计计算.     

虚拟样机技术在大型复杂试验装置建设中的应用

虚拟样机（Virtual Prototype,VP）是随着虚拟现实（Virtual Reality,VR）技术的进步而发展起来的一项以并行工程和虚拟制造为基础的新型设计、制造技术。它以三维数字化模型为基础,利用虚拟现实技术对真实设备进行几何、功能、物理等方面的交互建模与仿真分析,多层次、多角度来模拟真实设备。     

±100 kV/1 kA能源管道双极直流高温超导电缆导体设计

本文提出了一种新的超导电缆导体设计方法,利用Bi系超导带材的机械及电磁特性,结合超导电缆的短路特点、磁场分布和电压,给出了骨架、导体层和主绝缘部分的设计数据,并使用液化天然气作为超导电缆的冷却介质,完成了能源管道±100 kV/1 kA双极直流高温超导电缆导体设计,结果满足要求。     

3kA冷绝缘高温超导电缆的设计和短路冲击试验

为验证接入系统的高温超导电缆的暂态特性,研制了220kV/3kA 1.5米冷绝缘高温超导模型电缆,并成功进行了短路电流为40.4kArms、持续时间为2s的短路冲击试验。文中详细阐述了起到支撑、液氮流通通道和保护作用的铜骨架的设计,超导电缆本体均流设计,并对该模型电缆进行了接入系统的短路冲击试验,试验表明,该超导电缆可满足220kV电网暂态冲击要求,验证了超导电缆本体和铜骨架设计的正确和合理性。     

有源头靠中一种分布式虚拟传声器优化方法

有源降噪头靠系统中,远程虚拟传声器技术能够解决控制点处与误差传声器处降噪量不匹配的问题。在实际应用中,多通道虚拟传声器技术存在收敛速度慢和运算复杂度高等问题。针对这个问题,本文通过重新设计远程虚拟传声技术的离线优化过程,提出一种分布式远程虚拟传声器技术优化方法。该方法将虚拟次级通路矩阵作对角化限制,同时对观测传递函数矩阵进行联合寻优,以实现一种分布式的更新算法。有源降噪头靠实验结果表明,所提算法能够有效降低远程虚拟传声器技术算法的运算复杂度,并且提升了算法的收敛速度。