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Layout design of thin-walled structures with lattices and stiffeners using multi-material topology optimization

Chinese Journal of Aeronautics 2023年第4期36卷 496-509页

作者： Yang LI Tong GAO Qianying ZHOU Ping CHEN dezheng yin Weihong ZHANG State IJR Center of Aerospace Design and Additive Manufacturing Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China Institute of Intelligence Material and Structure Unmanned System TechnologiesNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China Beijing Aerospace Technology Institute Beijing 100074China Beijing Institute of Long March Space Vehicle Beijing 100076China

In this paper,the thin-walled structures with lattices and stiffeners manufactured by additive manufacturing are investigated.A design method based on the multi-material topology optimization is proposed for the simultaneous layout optimization of the lattices and stiffeners in thin-walled ***,the representative lattice units of the selected lattices are equivalent to the virtual homogeneous materials whose effective elastic matrixes are achieved by the energy-based homogenization ***,the stiffeners are modelled using the solid ***,the multi-material topology optimization formulation is established for both the virtual homogeneous materials and solid material to minimize the structural compliance under mass ***,the optimal layout of both the lattices and stiffeners could be simultaneously attained by the optimization *** applications,the aircraft panel structure and the equipment mounting plate,are dealt with to demonstrate the detailed design procedure and reveal the effect of the proposed *** to numerical comparisons and experimental results,the thin-walled structures with lattices and stiffeners have significant advantages over the traditional stiffened thin-walled structures and lattice sandwich structures in terms of static,dynamic and anti-instability performance.

关键词： Layout design Thin walled structures Topology optimization Lattice Stiffener

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弹性元件参数对折叠翼运动特性影响分析

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兵器装备工程学报 2022年第3期43卷 169-175页

作者：张鹏陈浩聂璐殷德政桑红兵北京航天长征飞行器研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076 山西江淮重工有限责任公司山西晋城048026

为了研究扭杆等弹性元件对折叠翼运动性能的影响,基于典型折叠翼结构,通过数学模型和仿真模型分析了不同扭杆扭转刚度系数、剩余扭转角以及弹簧刚度系数下折叠翼的运动特性,得到了不同参数下的折叠翼展开时间、展开角度与角速度随时间... 详细信息

为了研究扭杆等弹性元件对折叠翼运动性能的影响,基于典型折叠翼结构,通过数学模型和仿真模型分析了不同扭杆扭转刚度系数、剩余扭转角以及弹簧刚度系数下折叠翼的运动特性,得到了不同参数下的折叠翼展开时间、展开角度与角速度随时间的变化规律。结果表明:扭杆参数是决定其运动特性的主要参数,扭转刚度系数越大,展开时间越短,展开到位角速度越大;扭转刚度系数较大时,增大扭转刚度系数不会有效缩短展开时间,但会明显增加到位角速度响应;增加扭杆剩余反向扭转角和弹簧刚度系数,可有效降低锁定瞬间的角速度响应,但其进一步增加会使得折叠翼不能顺利展开与锁紧;合理设计相关参数能有效缩短折叠翼展开时间,降低到位角速度响应。

关键词：折叠翼扭杆弹簧刚度系数运动特性

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基于增材制造的陶瓷材料点阵结构研究现状与挑战

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硅酸盐学报 2021年第9期49卷 1786-1809页

作者：殷德政张学勤张可强何汝杰北京航天长征飞行器研究所北京100076 北京理工大学先进结构技术研究院北京100081

陶瓷材料点阵结构在力学、电磁、声学、热学等领域应用前景广阔。近年来发展起来对增材制造技术为复杂陶瓷材料点阵结构的获得提供了崭新的技术途径。本综述系统介绍对比了陶瓷材料点阵结构的常见增材制造工艺方法,包括立体光刻、数字... 详细信息

陶瓷材料点阵结构在力学、电磁、声学、热学等领域应用前景广阔。近年来发展起来对增材制造技术为复杂陶瓷材料点阵结构的获得提供了崭新的技术途径。本综述系统介绍对比了陶瓷材料点阵结构的常见增材制造工艺方法,包括立体光刻、数字光处理、双光子光刻、挤出成型、墨水直写、激光选区烧结等。此外,众多研究发现通过设计陶瓷材料点阵功能基元的结构和序构方式可以有效调控陶瓷材料点阵的物理特性,本综述首先归纳了基于力学设计等陶瓷材料点阵结构研究现状,接下来从超常规力学、电磁学、声学、传热、零膨胀、光学等多功能设计角度归纳了新型陶瓷材料点阵结构研究现状。最后,从点阵结构制造缺陷控制、超常力学行为设计、防生化结构设计、智能化结构设计以及结构功能一体化角度,分析了陶瓷材料点阵结构增材制造可能面临的机遇与挑战。

关键词：陶瓷材料点阵结构增材制造力学设计功能设计

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天津市2003-2021年伤害死亡对期望寿命性别差异的影响

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中华流行病学杂志 2024年第8期45卷 1084-1092页

作者：尹晓林江婷婷王士玉王德征天津医科大学公共卫生学院天津300070 天津市疾病预防控制中心非传染病预防控制所天津300011

目的量化伤害相关死亡对于期望寿命性别差异(GGLE)的影响。方法采用简略寿命表法对2003-2021年天津市户籍居民死因监测数据进行分析,分性别计算期望寿命。应用SPSS 24.0软件计算天津市户籍居民伤害标化死亡率。使用Arriaga死因分解法计... 详细信息

目的量化伤害相关死亡对于期望寿命性别差异(GGLE)的影响。方法采用简略寿命表法对2003-2021年天津市户籍居民死因监测数据进行分析,分性别计算期望寿命。应用SPSS 24.0软件计算天津市户籍居民伤害标化死亡率。使用Arriaga死因分解法计算2003年和2021年伤害相关死亡对特定年龄和城乡GGLE的影响。结果2003-2021年天津市GGLE为2.63~4.47岁。男性伤害死亡率大幅下降,女性没有明显变化。伤害死亡率下降对男性19年间期望寿命增量的贡献为0.47岁(13.68%),明显高于女性(0.06岁,1.09%)。2021年伤害死亡导致的GGLE(0.34岁,7.64%)低于2003年(0.54岁,20.40%),且在农村地区降低更多。相比2003年,2021年5~49岁组伤害死亡对GGLE的贡献率降低最明显,累计降低了12.11%。机动车以外的运输事故、机动车辆交通事故、淹死、意外中毒和触电的贡献率均降低,只有机动车辆交通事故贡献率位次上升,位于2021年GGLE伤害死亡贡献率第一位。自杀的贡献率在25~29岁组中明显升高;意外跌落的贡献率在50~79岁组中升高,在≥85岁组中降低;其他意外事故和有害效应的贡献率在≥85岁组中降低明显。结论天津市女性的伤害干预应受到更多关注,尤其是预防≥85岁老年女性发生意外跌落以及其他意外事故和有害效应。男性伤害的预防仍不容忽视,应努力降低天津市农村地区男性机动车辆交通事故死亡率,重视男性尤其是25~29岁男性的自杀干预以及预防50~79岁中老年男性发生意外跌落。

关键词：期望寿命性别差异伤害期望寿命

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1999—2019年天津市居民恶性肿瘤死亡谱变化对期望寿命的影响

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中华肿瘤杂志 2024年第5期46卷 461-470页

作者：江婷婷王士玉尹晓林徐佳辉王德征天津医科大学公共卫生学院天津300070 天津市疾病预防控制中心非传染病预防控制室天津300011

目的探讨1999—2019年天津市居民恶性肿瘤死亡谱变化对不同年龄、性别及城乡居民期望寿命的影响。方法收集1999年1月1日至2019年12月31日天津市户籍人口数据和死亡数据,应用简略寿命表,采用Arriaga分解法,计算不同年龄、性别及地区恶性... 详细信息

目的探讨1999—2019年天津市居民恶性肿瘤死亡谱变化对不同年龄、性别及城乡居民期望寿命的影响。方法收集1999年1月1日至2019年12月31日天津市户籍人口数据和死亡数据,应用简略寿命表,采用Arriaga分解法,计算不同年龄、性别及地区恶性肿瘤死亡谱变化对期望寿命的影响。结果1999—2019年天津市男性和女性居民的期望寿命分别增加了4.96和5.69岁。其中恶性肿瘤死亡率下降对1999—2007年男性和女性居民期望寿命增量的贡献分别为0.12岁(3.30%)和0.03岁(0.77%),对2007—2019年男性和女性居民期望寿命增量的贡献分别为0.05岁(3.13%)和0.12岁(6.08%)。60~69岁组居民恶性肿瘤死亡率下降对期望寿命增加贡献最大,肺癌、胃癌、食管癌、肝癌死亡率的下降对期望寿命增加贡献较大,肺癌在男性和农村地区居民中产生了负向作用,而在女性和城市地区居民中产生的是正向作用。≥85岁组居民肺癌、结直肠癌、胰腺癌死亡率的大幅增高对期望寿命产生了很大的负向作用。乳腺癌、卵巢癌在女性中的贡献率为负值。结论1999—2019年天津市居民期望寿命增长主要归因于老年人以及恶性肿瘤中胃癌、食管癌和肝癌死亡率的下降,而肺癌、结直肠癌、胆囊癌、胰腺癌和乳腺癌死亡率的升高是阻碍天津市居民期望寿命增加最主要的疾病。

关键词：恶性肿瘤期望寿命死亡率 Arriaga分解法天津市

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寿光市育苗温室供热现状及生物质燃烧供热探讨

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现代农业科技 2022年第22期 141-145页

作者：赵文涛闫升太尹德政罗冰何芳山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049 山东华电节能技术有限公司山东济南250014

寿光市拥有大规模的蔬菜大棚种植产业,冬季温室大棚供热量巨大。为了解寿光市温室供热情况以选择合理的温室供热方案,2021年对寿光市黄瓜育苗温室供热情况进行了调研,分析了当地4种典型供热设备的投资、运行费用及存在的问题;提出以废... 详细信息

寿光市拥有大规模的蔬菜大棚种植产业,冬季温室大棚供热量巨大。为了解寿光市温室供热情况以选择合理的温室供热方案,2021年对寿光市黄瓜育苗温室供热情况进行了调研,分析了当地4种典型供热设备的投资、运行费用及存在的问题;提出以废弃黄瓜秧为燃料,采用批式堆积、固相低温、气相高温燃烧技术为黄瓜育苗温室供热,兼具经济性和环保性,并利用工业分析及热重分析方法研究了黄瓜秧燃烧供热的可行性,以期为寿光市温室供热的发展提供参考。

关键词：育苗温室供热生物质废弃物燃烧山东寿光

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基于拓扑优化的点阵-加筋板式结构设计方法

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西北工业大学学报 2021年第6期39卷 1233-1239页

作者：董伟李扬辛克浩殷德政宋龙龙高彤北京航天长征飞行器研究所北京100076 西北工业大学航宇材料结构一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心陕西西安710072

针对高超声速飞行器仪器舱设备安装板结构轻量化和提高静/动力学性能的设计需求,融合轻质点阵结构与传统加筋结构的优点,提出一种点阵-加筋板式结构方案并建立了拓扑优化设计方法。利用均匀化等效方法计算点阵结构的宏观等效力学性能,... 详细信息

针对高超声速飞行器仪器舱设备安装板结构轻量化和提高静/动力学性能的设计需求,融合轻质点阵结构与传统加筋结构的优点,提出一种点阵-加筋板式结构方案并建立了拓扑优化设计方法。利用均匀化等效方法计算点阵结构的宏观等效力学性能,将其作为一种虚拟材料,建立实体材料-虚拟材料插值模型。以结构整体质量为约束,整体柔顺度最小为目标建立拓扑优化问题,实现点阵-加筋板式结构布局优化设计。以飞行器设备安装板为例,分别完成了传统加筋结构和点阵-加筋板式结构优化设计。力学性能分析表明,在相同质量条件下,点阵-加筋板式结构方案具有更好的力学性能,大过载下的最大变形降低11.17%,简谐激励下位移响应峰值降低73.81%。

关键词：拓扑优化点阵结构加筋结构

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球磨工艺对铜基摩擦材料混合料的影响Ⅰ:对粒度分布的影响

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粉末冶金技术 2016年第6期34卷 444-449页

作者：殷德政石增敏张大勇刘旭文三峡大学材料与化工学院湖北宜昌443000 天津瑞克曼德科技发展有限公司天津300050

采用单因素试验方法,研究了行星式球磨工艺参数如球料比、球磨时间、磨球直径、醇料比等对铜基粉末冶金摩擦材料混合料粒度分布的影响规律。结果表明,随球料比的增加,混合料的平均粒径不断减小,球料比为15∶1时,混合料的平均粒径最小,为... 详细信息

采用单因素试验方法,研究了行星式球磨工艺参数如球料比、球磨时间、磨球直径、醇料比等对铜基粉末冶金摩擦材料混合料粒度分布的影响规律。结果表明,随球料比的增加,混合料的平均粒径不断减小,球料比为15∶1时,混合料的平均粒径最小,为1.345μm;球磨时间对混合料平均粒径的影响规律是随着球磨时间的增加混合料平均粒径先减小后增大;一定范围内的醇料比在湿磨过程中对研磨效率影响不大;相比于刚玉磨球,钢质磨球对于混合料的研磨效率更好。

关键词：铜基摩擦材料粉末冶金球磨工艺粒度分布

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相分离法制备PLGA微米-纳米多孔结构研究

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材料导报 2006年第F11期20卷 393-396页

作者：殷德政熊卓张人佶颜永年刘利清华大学机械工程系北京100084

相分离技术是近年来制备组织工程支架的一项新技术。研究了溶剂、溶液浓度、降温速率对多孔材料微孔结构的影响,确定了获得微米-纳米尺度微结构的参数。通过试验探索出了用高凝固点溶剂低温快速冷冻制备PL-GA纳米结构的方法,讨论了溶剂... 详细信息

相分离技术是近年来制备组织工程支架的一项新技术。研究了溶剂、溶液浓度、降温速率对多孔材料微孔结构的影响,确定了获得微米-纳米尺度微结构的参数。通过试验探索出了用高凝固点溶剂低温快速冷冻制备PL-GA纳米结构的方法,讨论了溶剂影响微米-纳米多孔结构的因素。通过选取适当的溶剂、冷冻温度和溶液浓度,可以控制获得的多孔结构的尺寸,制备更适合细胞黏附、增殖的组织工程支架。

关键词：相分离 PLGA 微米-纳米结构

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导热增强型相变材料温控试验

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宇航材料工艺 2013年第2期43卷 102-104页

作者：张丽娜王正宇于明星殷德政卢鹉空间物理重点实验室北京100076 航天材料及工艺研究所北京100076

为满足高超声速飞行器舱内温度要求,提出了在舵轴热短路区域使用相变材料进行热耗散的方案。通过开展导热增强型相变材料温控试验,获得了不同试验方案对舵轴及周围金属壳体的降温效果。结果表明,导热增强型相变材料由于良好的导热性能,... 详细信息

为满足高超声速飞行器舱内温度要求,提出了在舵轴热短路区域使用相变材料进行热耗散的方案。通过开展导热增强型相变材料温控试验,获得了不同试验方案对舵轴及周围金属壳体的降温效果。结果表明,导热增强型相变材料由于良好的导热性能,能够很好地发挥相变吸热能力,对降低舵轴热短路区域的局部高温具有显著效果;金属壳体内、外同时使用低温和中温相变装置,能够将舵轴周围金属壳体温度控制在允许工作温度范围内(150℃)。本研究可为飞行器舵轴温控设计提供指导。

关键词：相变材料导热增强高超声速飞行器温控

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