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强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 683-702页

作者：王煜烨周海涛李逸孙鑫杨力祥王世伟肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海航天技术研究院上海201109

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁... 详细信息

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况,并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类,同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法,包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等;最后,对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。

关键词：变形镁合金强度−塑性协同微观结构合金化

某T1000级碳纤维缠绕复合材料壳体承压特性

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4993-5003页

作者：金书明李德华杨明林天一许辉龚耀华张烜维上海航天动力技术研究所

为探究T1000级高压强复合材料壳体承压力学特性，本文开展了国产T1000级碳纤维复合材料宏观力学性能横向对比测试，并以此为基础完成复合壳体材料选型，根据工艺铺层信息，结合3次样条厚度预测方法及非测地线缠绕角计算方法，实现壳体... 详细信息

为探究T1000级高压强复合材料壳体承压力学特性，本文开展了国产T1000级碳纤维复合材料宏观力学性能横向对比测试，并以此为基础完成复合壳体材料选型，根据工艺铺层信息，结合3次样条厚度预测方法及非测地线缠绕角计算方法，实现壳体的高保真有限元建模，并基于渐进损伤分析方法，对复合壳体封头应力应变响应、复合壳体损伤演化过程、失效模式及爆破压强进行预示，最终通过液压强度试验验证了计算模型的准确性。结果表明：国产T1000碳纤维性能与东丽T1000G相当，且拓展CCF1000S综合性能表现最佳；封头段由壳体与金属接头段刚度不连续引起的变形不协调使该区域受弯曲、拉剪耦合作用，进而导致封头肩部应力水平明显高于两侧；基于三维Hashin损伤准则的渐进损伤模型能有效地描述壳体损伤与失效过程，更能准确地预测壳体爆破压强及破坏位置。

关键词： T1000碳纤维纤维缠绕复合材料壳体静力分析渐进损伤分析

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微型星敏感器热稳定性设计与试验验证

中国激光 2024年第13期51卷 124-132页

作者：王燕清杜伟峰吴永康翟正一朱忠佳曹昭慧上海航天控制技术研究所上海201109

新一代商业遥感卫星为了实现高精度地形测绘、厘米级地表形变检测,分辨率需要优于0.5 m,但热控条件不如大卫星充裕,微型星敏感器的安装面温度存在较大的变化浮动,引起光轴指向漂移,影响卫星姿态控制精度和高分辨率指标。为此,首先提出... 详细信息

新一代商业遥感卫星为了实现高精度地形测绘、厘米级地表形变检测,分辨率需要优于0.5 m,但热控条件不如大卫星充裕,微型星敏感器的安装面温度存在较大的变化浮动,引起光轴指向漂移,影响卫星姿态控制精度和高分辨率指标。为此,首先提出了一种热稳定性试验方法,模拟在轨环境,测试微型星敏感器的光轴指向变化,随后根据试验数据分析和仿真结果,对产品的结构和材料进行针对性的优化设计,最后对改进的产品进行热稳定性仿真和试验验证。结果表明,热稳定性试验方法可以有效测量星敏感器受到热应力变形产生的光轴指向偏移量,材料的优化可以提高整机结构强度、减小热变形,结构对称设计可提高光轴指向X、Y两个方向的平衡性,最终使得光轴指向偏移从1.0394″/℃减小到0.1695″/℃。遮光罩独立安装并隔热的设计可以有效改善遮光罩受热形变对光轴指向的影响,光轴指向偏移从0.2403″/℃减小到0.0054″/℃。

关键词：测量光学设计星敏感器热稳定性光轴指向精度

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高精度微型星敏感器设计和验证

光学学报 2024年第18期44卷 413-423页

作者：王燕清杜伟峰郑循江李新鹏金荷董帅上海航天控制技术研究所

首先，根据恒星目标特点设计信噪比和通光孔径最优的探测系统，对现有的探测参数进行精调标校，形成一套最优探测关键参数，从而提高星点质心定位精度；其次，对目前姿态计算方法中恒星矢量固定权值的算法进行改进，通过对每颗探测恒星... 详细信息

首先，根据恒星目标特点设计信噪比和通光孔径最优的探测系统，对现有的探测参数进行精调标校，形成一套最优探测关键参数，从而提高星点质心定位精度；其次，对目前姿态计算方法中恒星矢量固定权值的算法进行改进，通过对每颗探测恒星矢量赋予动态权值的计算方法，筛选出精度高的探测星并对其进行姿态计算，从而提高星敏感器姿态测量精度。通过探测参数优化后，X、Y方向的质心定位精度分别提升了19.35%和48.52%；通过动态权值算法优化后，星敏感器的X、Y、Z轴精度误差从2.01″、2.07″、19.08″分别降低到1.08″、0.99″、10.09″。

关键词：遥感星敏感器精度探测参数质心动态权值

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广域空间感知敏感器光学系统设计

光子学报 2024年第3期53卷 219-231页

作者：杜伟峰王燕清郑循江孙少勇毛晓楠曲耀斌吴泽鹏上海航天控制技术研究所上海201109 上海卫星工程研究所上海201109

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补... 详细信息

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补偿点目标与面目标的MTF,使之在50 lp/mm处不小于0.4。采用传函仪对装配后的镜头进行指标检测:13.5μm弥散斑直径内星点能量集中度达到90%以上;点目标MTF在50 lp/mm处不小于0.55,15 m处的面目标在同样的分辨率处MTF不小于0.48;视场边缘相对中心的照度达到72%;全视场的畸变小于-0.58%;倍率色差绝对值为1.53μm。外场观星测试表明,光机系统测试灵敏度为6.4 Mv,单独头部测角精度均值为0.7″,3σ置信区间为2″~3″。

关键词：电子轰击有源像素传感器光学设计低灵敏度公差优化镜头检测

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卫星对空中动态目标凝视成像姿态规划方法

上海交通大学学报 2024年第4期58卷 411-418页

作者：杜宁吴树范陈占胜陈文晖王世耀徐家国秦栋栋上海交通大学航空航天学院上海200240 上海航天技术研究院卫星工程研究所上海201109 上海航天技术研究院航天控制技术研究所上海201109

针对低轨卫星面阵相机对空中动态目标凝视成像需求,提出卫星平台根据像面脱靶量进行目标位置估计和凝视姿态规划方法.基于空中动态目标飞行高度的先验知识,以目标地理经纬度和经纬度变化率为状态量,以目标中心像素值为观测量,设计扩展... 详细信息

针对低轨卫星面阵相机对空中动态目标凝视成像需求,提出卫星平台根据像面脱靶量进行目标位置估计和凝视姿态规划方法.基于空中动态目标飞行高度的先验知识,以目标地理经纬度和经纬度变化率为状态量,以目标中心像素值为观测量,设计扩展卡尔曼滤波器,实现目标地理经纬度的精确估计和预报.在此基础上,规划卫星姿态和角速度,避免了目标像素噪声和延时对姿态稳定度的影响,并实现了单星对目标位置估计.通过数学仿真验证了所提方法的有效性.

关键词：空中动态目标凝视成像姿态规划单星定位扩展卡尔曼滤波

基于图像形态学的焊缝区域提取与对比度提升技术

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中国材料进展 2024年第2期43卷 175-180页

作者：刘欢刘骁佳赵耀邦王宁罗志强危荃上海航天精密机械研究所上海201600

铝板焊接后可使用X射线进行焊缝内部缺陷检测,由于X射线成像存在噪声多、对比度低、焊缝区域边缘模糊、焊缝区域与背景区域灰度分布较为相似等问题,使用传统边缘检测方法效果欠佳。提出了一种自动提取焊缝区域并提高其对比度的方法,通... 详细信息

铝板焊接后可使用X射线进行焊缝内部缺陷检测,由于X射线成像存在噪声多、对比度低、焊缝区域边缘模糊、焊缝区域与背景区域灰度分布较为相似等问题,使用传统边缘检测方法效果欠佳。提出了一种自动提取焊缝区域并提高其对比度的方法,通过去噪处理、边缘检测、形态学操作等步骤,最终确定焊缝区域位置,并对焊缝区域内像素值进行线性变换,提高了焊缝区域的对比度。实验结果表明,该方法针对大批量的铝板X射线图片,都能够自动提高焊缝区域的对比度,具有良好的鲁棒性和准确性。

关键词：图像处理 X射线焊缝区域梯度对比度

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某大极孔比复合材料壳体结构设计及承压力学特性研究

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固体火箭技术 2024年第2期47卷 262-268页

作者：金书明钱家豪林天一李德华许辉郑庆上海航天动力技术研究所上海201109

通过开展某大极孔比固体火箭发动机复合材料壳体结构设计及水压试验研究,探究了其在内压载荷作用下的力学行为。采用CADWind进行缠绕线型规划及铺层设计,实现壳体的高保真有限元建模,根据复合材料渐进损伤原理(特性)分析了壳体承压性能... 详细信息

通过开展某大极孔比固体火箭发动机复合材料壳体结构设计及水压试验研究,探究了其在内压载荷作用下的力学行为。采用CADWind进行缠绕线型规划及铺层设计,实现壳体的高保真有限元建模,根据复合材料渐进损伤原理(特性)分析了壳体承压性能,揭示了壳体大极孔端的失效机理,并通过水压爆破试验验证计算模型的准确性。结果表明,通过CADWind进行线型、铺层设计能有效支撑大极孔比壳体缠绕成型,壳体的铺层厚度、角度输出数据与实物更加吻合,可进一步提高有限元建模精度;其次,基于Hashin失效判据的渐进损伤失效分析方法实现了壳体的破坏位置、失效模式以及爆破压强的准确预测;最终,壳体计算爆破压强20.3 MPa,试验爆压19.5 MPa,计算误差4.6%,筒段应变计算结果与实测值基本吻合。

关键词：固体火箭发动机复合材料壳体大极孔比铺层设计渐进损伤

热处理对Mg-12Y-1Al合金组织及性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 129-136页

作者：聂敬敬潘玥袁杏夏先朝孙京丽李扬欣应韬肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海交通大学上海200240

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合... 详细信息

采用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜等研究固溶处理、时效处理后Mg-12Y-1Al合金的显微组织,利用拉伸实验分析热处理前后合金在室温及高温200℃下的力学性能,使用电化学方法测试热处理前后合金的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-12Y-1Al合金的铸态组织由α-Mg基体、Mg_(24)Y_(5)相和Al_(2)Y相组成。Mg-12Y-1Al具有优异的高温热稳定性,在520℃×16 h(T4)固溶处理后,晶粒没有长大,产生新的长周期有序堆垛相(LPSO);225℃×30 h(T6)时效处理对组织的影响不大。与室温下的性能相比,T4态合金在200℃下的极限抗拉强度没有降低,而伸长率由室温的1.3%提高至12.5%。此外,Mg-12Y-1Al合金经固溶及时效处理后耐腐蚀性能得到提升,腐蚀电流密度由铸态的2.799×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.551×10^(-5)A/cm^(2)。

关键词： Mg-12Y-1Al合金热处理显微组织力学性能腐蚀行为