柔性系统力学中的主要课题

本文对多刚体系统力学的研究结果进行简要的小结,介绍了柔性系统的力学模型以及该领域中的主要研究课题.     

柔性多体系统动力学STIFF微分方程数值积分方法适用性分析

柔性多体系统动力学微分方程都存在不同程度的ＳＴＩＦＦ，本文通过大量数值实验分析了几种常用数值积分方法，如四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ法、Ｔｒｅｎｏｒ法、Ａｄａｍｓ法、Ｇｅａｒ法及Ｎｅｗｍａｒｋ法对处理不同ＳＴＩＦＦ程度的适用性，得到了一些有意义的结论．     

HIRFL-CSR外靶终端上硅微条探测器阵列的搭建

硅微条探测器因具有很强的位置分辨率与能量分辨率而在世界各大核物理实验室得到广泛应用。中国科学院近代物理研究所研制了性能优越、位置精度达到0.5 mm×0.5 mm的双面硅微条探测器,用于HIRFL-CSR的外靶实验终端谱仪(ETF)上,用作径迹测量以及△E-E望远镜系统△E的探测。硅微条探测器体积小、集成度高,利用柔性印刷电路板(FPCB)引出信号,配合ASIC芯片的前端电路,能够方便地给出每一条的能量信息和位置信息。在此详细阐述了在HIRFL-CSR的ETF上双面硅微条探测器阵列的搭建,并测量了放射源在真空中探测单元的能量分辨本领。结果表明,该硅条探测器的每个探测单元对5~9 MeV能量的α粒子的能量分辨率在1%左右。     

一种新型面阵CCD航天立体摄影测量光学系统

采用一台大面阵CCD和广角摄影物镜的组合，研制成功一种新型的单面阵CCD航天立体摄影测量系统.该系统焦距为23.3 mm;视场角为40°;在空间分辨率为36 lp/mm时，MTF均值达到0.8以上;光谱适应范围为0.5 μm~0.75 μm.和国内外常用的三线阵CCD遥感立体测量相机相比，本系统结构更简单、体积更小，重量更轻，更加适用于航天遥感应用环境.     

适用于金属薄板焊接的柔性光纤耦合半导体激光加工光源

研制了一种单光纤耦合的柔性半导体激光加工光源,该光源由20个传导热沉封装的激光列阵以线阵合束方式耦合而成,在大通道工业水冷条件下,从600 μm芯径、NA为0.2的光纤中连续输出907 W功率,输出光束质量为47 mm·mrad,最终达到工件表面的功率密度为3.21×10⁵ W/cm²,最大插头效率达39%。该激光光源具有直接应用在金属薄板焊接的潜力。     

隐互补约束优化问题的磨光SQP算法

本文提出了一类隐互补约束优化问题的磨光SQP算法.首先,我们给出了这类优化问题的最优性和约束规范性条件.然后,在适当假设条件下,我们证明了算法具有全局收敛性.     

匀速转动内悬臂梁稳定性研究

本文采用了凯恩简化模型并提出大范围平动和转动共同作用下的连续体梁模型;通过两种模型分析了匀速转动内悬臂梁的稳定性;指出了匀速转动内悬臂梁存在动力柔化现象,动力柔化的原因在于梁的大范围平动;提出了匀速转动内悬臂梁的内转半径和外转半径的概念,指出匀速转动内臂梁的内转半径和外转半径比值存在一定关系时,系统为一阶稳定,研究表明,同时作大范围平动和转动的柔性梁存在柔化和刚化的分界点,需要在实际应用中予以注意。     

柔性纤维简单剪切流场中的运动特性研究

基于杆链模型,对简单剪切流场中柔性纤维进行模化;通过对有效刚度较大的纤维进行数值模拟,所得结果满足Jeffery轨迹,从而验证了模型的正确性;本文还对半稀相条件下不同浓度对柔性纤维的运动特性的影响机制进行了数值模拟研究。结果表明:纤维在运动过程中发生不同程度的弯曲扭转等变形,形态上呈现出弹簧形、蛇形、缠绕形等;纤维的碰撞摩擦对纤维弯曲角有着显著的影响,但对纤维的扭转影响不大;碰撞摩擦次数增大时,纤维弯曲程度和波动幅度依次增大;半稀相条件下,纤维间的碰撞摩擦和纤维的弯曲扭转变形开始取代水动力作用,并对纤维的运动特性有着决定性的作用,使得纤维取向分布趋于随机状态。     

基于有理多项式模型的高分四号卫星可见光通道面阵成像载荷在轨几何定标

针对我国首颗静止轨道高分辨率光学遥感卫星高分四号（GF4）的可见光通道面阵成像载荷,基于成像模型中内外方位元素的相关特性,提出一种基于先验有理多项式（RPC）模型的在轨几何定标方法,以地面控制点的真实像点和基于RPC模型计算的虚拟像点为观测值,在初始的定标参数基础下重建精确的几何定标参数,实现卫星成像载荷系统性几何误差的补偿。本方法完全避免了传统在轨几何定标构建严格几何成像模型中复杂的辅助数据处理和多个成像坐标系统的转换,建模和解算均极为简单,且定标结果可直接应用于基于严格几何成像模型的地面处理系统。通过一组GF4卫星面阵载荷的真实影像数据实验验证了本方法的有效性和模型的合理性,结果表明：本方法可有效补偿成像模型中的系统几何误差,且得到定标结果与基于严格几何成像模型的传统定标方法几乎一致。     

数字声呐系统的差分相关内插精确定向

本文讨论数字声呐系统多目标实时跟踪的核心问题,即精确定向问题。在对差分相关波束特性分析的基础上,建立了应用相邻两个差分相关波束定向的方法——差分相关内插定向方法。文中给出了极为简单的内插公式,计算分析了应用本方法的定向性能。