单面激光冲击孔壁残余应力与疲劳失效

孔结构往往会造成零件上的应力集中,降低零件的疲劳寿命,激光冲击强化能够有效地缓解这一问题。在试验研究中发现采用高峰值压力对试件进行激光冲击强化后,试件的疲劳寿命反而降低,同时断口上的疲劳源也随之发生内移,这很可能是因为高峰值压力在孔壁内产生较大的残余拉应力而降低了小孔件的疲劳寿命。为此采用ABAQUS软件,针对不同峰值压力、载荷脉宽对7050-T7451小孔件孔壁上应力分布的影响进行研究。研究结果表明:峰值压力的提高在增大压应力层深度的同时也会增大带孔件孔壁上的拉应力,同时残余拉应力所在位置也随之发生内移;当峰值压力不同时,载荷脉宽对孔壁上应力分布的影响也会随之改变。     

星载微脉冲光子计数激光雷达的探测性能仿真分析

星载微脉冲光子计数激光雷达能够实现对地面目标的高重频、多波束探测,有效提高了激光雷达在轨测量的采样密度和覆盖宽度,满足全球高效高精度测绘的需求。依据微脉冲光子计数激光雷达的工作原理,建立了基于多像元光电倍增管（PMT）的星载微脉冲光子计数激光雷达的探测仿真分析模型,并对典型探测过程进行了仿真分析。结果表明,多像元PMT像元数的增加能够明显降低激光雷达的首光子效应,提高测距精度;激光雷达的测距标准差随地形坡度增大而明显增大;对于复杂地形,增加像元数和回波光子数,光子计数点云能够更准确描述地形轮廓的分布特征。同时,机载飞行试验验证了在复杂地形条件下,多像元PMT能够显著增加有效回波光子计数点,准确有效地反映了被测地形的轮廓特征,实现复杂地形下的高精度光子计数测距,验证了仿真分析结果的正确性。     

高重频光子计数激光雷达样机设计及测距试验

为了验证星载激光三维成像雷达技术,设计研制了一种基于高重频光子计数体制的分视场、无扫描的多通道激光雷达地面原理样机。系统采用两路高重频、微脉冲激光器输出,结合大光斑多元细分阵列光子探测方式实现多通道探测,并采取基于FPGA的时间相关符合计数信号处理技术,对单光子响应时刻进行时间间隔测量和时间相关统计,根据目标响应发生时机一致性和噪声响应的随机性提取目标距离信息。在外场试验中对水平距离大于10 km的楼宇目标进行了有效地测量,单通道的距离测量精度优于0.3 m,探测概率超过99%,并对比不同大气能见度下对测距的影响。该系统验证了星载激光雷达大光斑多元细分、光纤拼接焦面接收方案的可能性,并验证光子计数体制激光雷达测距精度及适应性。     

星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究

针对激光测距仪星载应用环境的特殊性,研究了星载激光测距仪APD最佳增益控制技术。通过引入星载激光测距仪APD电流信噪比模型,分析了影响星载激光测距仪APD信噪比的关键因素。针对某星载激光测距仪的具体应用,展开了APD最佳增益控制技术研究,设计了温度增益反馈控制电路,并推导建立了温度增益数字反馈控制算法,实验验证了控制电路及算法的正确性和良好的温度适应性。实验结果表明,该控制电路和算法能够使得APD在-25~60℃温度范围下保持恒定增益,适用于星载激光测距仪APD最佳增益控制。     

波纹膜片中空激光冲击成形仿真研究

为了改善波纹膜片实心激光冲击成形时膜片的中心部位容易产生反向塑性变形,甚至发生破裂的问题,采用数值模拟的方法探索了波纹膜片中空激光冲击成形,通过分析膜片成形后的截面轮廓以及厚度分布研究了中空激光光斑对波形膜片成形性能的影响。研究结果表明:在进行波纹膜片中空激光冲击成形时合适的光斑内径可以有效地减小膜片中心区域的反向塑性变形,使膜片和凹模底部贴合更紧密;并且合适的光斑内径可以有效地改善波纹膜片冲击成形后的厚度分布,避免膜片中心部位厚度严重减薄造成的破裂失效。     

飞秒激光工艺参数对加工TiC陶瓷微孔的影响

用不同能量密度的飞秒激光在不同辅助气压下对TiC陶瓷进行微孔加工,采用扫描电子显微镜(SEM)、微米X射线三维成像仪(Micro-CT)和X射线光电子能谱(XPS)对微孔的形貌和化学键进行了研究。结果表明,在不同能量密度下,微孔入口圆度均不小于99%,微孔出口圆度随能量密度的增加而增大,随后趋于稳定,最大出口圆度为95%。微孔锥度随辅助气压增大而增大,当能量密度为0.51J/mm2、辅助气压为0.3MPa时,微孔锥度最佳,其长轴锥度为-0.13°,短轴锥度为0.77°。激光加工过程中,C-C键、Ti-C键断裂,在微孔附近形成包含金属Ti、Ti2O3和TiO2等物质的残渣。最后对激光与材料的作用机制进行了探讨。     

基于体布拉格光栅的Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器波长调谐特性

通过建立包含体布拉格光栅波长特性的速率方程模型,模拟了不同泵浦功率、体布拉格光栅中心衍射效率和带宽情况下,激光器的波长调谐特性,包括波长调谐范围、激光光谱、能量和脉冲宽度.实验搭建了以体布拉格光栅作为输出镜的激光二极管泵浦Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器,测试了不同体布拉格光栅温度和泵浦功率时的激光波长、线宽、能量...     

基于面阵图像传感器的二维相关测速研究

根据相关测速的特点，提出了一种快速的二维相关算法，该算法不但可以简化运算，而且该算法所采用的器件相对与传统相关测速所用的器件具有简单，可靠，价格低廉等优点。     

基于改进多环虚拟同步发电机微电网控制技术

传统虚拟同步发电机技术利用无功功率-电压下垂控制实现微电网电压调节,存在电压响应速度过快和稳态性能低问题。为提高电压稳态性能并降低无功功率突变时的电压偏移量,提出了一种基于PI控制器的VSG双环电压控制结构,在采用下垂控制器实现电压一次调节的基础上,将其输出与实时微电网反馈电压的误差作为PI控制器的输入,以此产生控制用参考电压,实现电压二次调节。由于PI控制器具有降低系统带宽的作用,系统的稳态性能会显著提高。此外,对所采用的PI控制器参数进行理论分析,并提出一种参数校核方法。仿真和实验验证了本文所提的多环虚拟同步发电机电压控制技术的有效性。     

激光喷丸范围对小孔构件残余应力场的影响

为了研究不同激光喷丸范围下7050-T7451铝合金小孔构件残余应力场的变化规律,采用ABAQUS有限元分析软件对激光喷丸过程进行理论分析和数值仿真,分析了材料激光喷丸后表面及孔壁的残余应力分布。结果表明,随着喷丸范围的增大,表面残余压应力范围增大,冲击区域外围的残余拉应力由52MPa变为344MPa;孔壁的应力分布随喷丸范围的增加而变差,中间最差应力由压应力38MPa变为拉应力49MPa;在一定的喷丸范围内,激光喷丸范围的增加使表面压应力范围变大而使孔壁应力分布变差。对于激光喷丸强化小孔构件,应控制喷丸范围,兼顾板料表面及小孔孔壁的残余应力分布,以提高小孔构件的抗疲劳性能。