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复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析

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工程科学与技术 2024年

作者：王栋马陆贾启龙上海鉴创科技有限公司中国空间技术研究院西安分院四川大学空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室

复合材料薄壁带簧结构广泛应用于航空航天领域，开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先，基于经典层合板理论，推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD矩阵的理论计算方法。随后在此基础上，采... 详细信息

复合材料薄壁带簧结构广泛应用于航空航天领域，开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先，基于经典层合板理论，推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD矩阵的理论计算方法。随后在此基础上，采用商用有限元软件ABAQUS建立复合材料层合板代表性体积单元，通过施加周期性边界条件模拟无限大的复合材料层合板结构。根据推导的ABD矩阵计算公式，向代表性体积单元施加不同的载荷，结合均匀化理论依次获取ABD矩阵内各元素数值。最终建立了复合材料层合板ABD矩阵的有限元快速计算方法，实现任意铺层顺序、铺层角度下ABD矩阵的快速获取，且计算结果与理论计算结果一致。在获取复合材料层合板刚度特性后，开展带簧结构折叠行为数值模拟研究，探究使用ABAQUS中Static General，Dynamic Implicit两种隐式求解器和Dynamic Explicit显式求解器对复合材料薄壁带簧结构大变形弯曲折叠过程力学响应的影响。结果表明两种隐式求解器和显式求解器均能获取较好的数值模拟结果，复合材料薄壁带簧结构力学响应与实验结果吻合。但其中显式求解方法不需要迭代和收敛准则，避免了大变形等非线性因素下计算收敛困难等问题，对于复合材料薄壁带簧弯曲、折叠等过程的数值模拟更具优势。

关键词：复合材料薄壁结构 ABD矩阵有限元分析

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基于密度与局部统计的单光子点云去噪方法

中国科学院大学学报（中英文） 2024年第2期41卷 268-274页

作者：潘超李凉海曹海翊赵一鸣袁逸飞韩晓爽北京遥测技术研究所北京100076 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094

针对北京遥测技术研究所自主研发的64通道机载单光子激光雷达,提出一种基于密度与局部统计的二维剖面点云去噪方法:在确定信号点云的高程区间后,先使用基于密度的改进空间聚类算法粗去噪,然后使用基于局部统计的统计移除离群点算法精去... 详细信息

针对北京遥测技术研究所自主研发的64通道机载单光子激光雷达,提出一种基于密度与局部统计的二维剖面点云去噪方法:在确定信号点云的高程区间后,先使用基于密度的改进空间聚类算法粗去噪,然后使用基于局部统计的统计移除离群点算法精去噪,获取信号点云。实验结果表明,本方法可适用于多种地物类型点云,高程均方根误差为0.27 m,准确率90.78%,精度高于常规点云去噪算法,满足国产机载单光子激光雷达获取高精度地表三维轮廓的技术需求。

关键词：单光子三维成像激光雷达点云去噪局部统计密度聚类

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北斗全球卫星导航系统工程技术与管理创新

工程管理科技前沿 2024年第1期43卷 1-9页

作者：谢军杨长风王慧林杨军张建军中国空间技术研究院北京100094 中国卫星导航系统管理办公室北京100034

北斗全球卫星导航系统由中国自主建设运行,具备向全球用户提供全天时、全天候、高精度定位、导航和授时服务能力,具有报文通信、国际搜救等功能。北斗全球卫星导航系统坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,发挥新型举国体制优势,... 详细信息

北斗全球卫星导航系统由中国自主建设运行,具备向全球用户提供全天时、全天候、高精度定位、导航和授时服务能力,具有报文通信、国际搜救等功能。北斗全球卫星导航系统坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,发挥新型举国体制优势,全面突破核心关键技术,创新发展工程管理模式,实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创,提前半年完成建设,走出了一条符合我国国情、独具特色的国家超级工程发展道路。本文围绕北斗全球卫星导航系统任务要求,全面阐述工程任务组成、任务进程和系统应用,从“混合星座、通信导航融合、星间链路、导航信号、快速组网、核心产品国产化”等方面梳理系统技术特点与创新,并总结了北斗工程建设过程中组织、技术、进度、质量和运行服务等管理体系的创新举措。

关键词：北斗卫星导航系统全球系统工程技术与管理创新

考虑平衡气体效应的乘波体特征线设计方法及气体模型影响

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南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 163-175页

作者：林鹭颖李沁严攀翁谊辉尤延铖李留刚厦门大学航空航天学院厦门361102 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

乘波体在高空高超声速飞行时,流场温度急剧升高,气体热力学性质发生改变,其气动特性与采用完全气体模型得到的结果存在差异,因此在飞行器设计中开展真实气体效应影响研究具有重要的工程价值。本文针对锥导乘波体设计提出了一种考虑平衡... 详细信息

乘波体在高空高超声速飞行时,流场温度急剧升高,气体热力学性质发生改变,其气动特性与采用完全气体模型得到的结果存在差异,因此在飞行器设计中开展真实气体效应影响研究具有重要的工程价值。本文针对锥导乘波体设计提出了一种考虑平衡气体效应的特征线方法(Method of characteristic, MOC),基于不同半锥角和不同流动捕获曲线生成了不同外形的乘波体,并使用快速估算方法估算平衡气体条件和完全气体条件下各乘波体的气动特性和几何特征参数,研究了不同气体模型对乘波体设计结果的影响。研究结果表明,高马赫数下基于平衡气体模型设计得到的乘波体升阻比、容积率和俯仰力矩系数等特性参数相比完全气体结果存在差异,并且平衡气体效应对不同外形乘波体的影响程度和影响规律不同。

关键词：高超声速平衡气体乘波体特征线方法气动特性

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3 GPa超高强度马氏体时效钢组织性能

航空材料学报 2024年第2期44卷 151-158页

作者：耿如明崔永恩吴冰李岩王春旭厉勇钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 中国空间技术研究院北京100094

航空航天系统的小型化、轻量化发展趋势对动力轴材料的强塑性提出了更高的要求。为了开发3 GPa级的马氏体时效钢,设计一种高Co、Ni、Mo的马氏体时效钢,其成分为14Ni-15Co-9Mo-0.86Ti-0.35Al-Fe。通过锻比大于10的高温大塑性变形尽可能... 详细信息

航空航天系统的小型化、轻量化发展趋势对动力轴材料的强塑性提出了更高的要求。为了开发3 GPa级的马氏体时效钢,设计一种高Co、Ni、Mo的马氏体时效钢,其成分为14Ni-15Co-9Mo-0.86Ti-0.35Al-Fe。通过锻比大于10的高温大塑性变形尽可能细化晶粒,并结合预拉伸变形及深冷+时效的热处理工艺调控,实验钢抗拉强度达到3.076 GPa,断后伸长率5.5%,表现出了优异的强塑性。通过对其显微组织进行分析表征,发现其基体组织为高位错密度的板条马氏体结构,平均晶粒尺寸为0.47μm。透射电镜及3DAP结果表明,基体中分布着大量的Ni3(Mo,Ti),析出相平均直径为6~7 nm。析出强化、细晶强化及位错强化是其主要的强化机制,保证了合金超过3 GPa的超高强度,同时极细的亚微米级晶粒保证了材料良好的塑性。

关键词：马氏体时效钢 3 GPa级超高强度钢析出相强化机制

胶原蛋白促进成骨细胞在磷灰石基质上增殖和分化

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材料导报 2024年第11期38卷 270-280页

作者：马彭逸李琛 Ouaskioud Oumaima 任丽西北工业大学宁波研究院浙江省柔性电子重点实验室浙江宁波315103 西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室西安710072

骨质主要由Ⅰ型胶原和磷灰石组成,并通过骨重建实现更新。在骨重建过程中,逆转期细胞改造破骨细胞留下的骨吸收表面,并沉积一层薄层蛋白质(主要是胶原蛋白)形成逆转线,这是骨吸收与骨形成偶联的必要步骤。胶原层对成骨细胞的生长和新骨... 详细信息

骨质主要由Ⅰ型胶原和磷灰石组成,并通过骨重建实现更新。在骨重建过程中,逆转期细胞改造破骨细胞留下的骨吸收表面,并沉积一层薄层蛋白质(主要是胶原蛋白)形成逆转线,这是骨吸收与骨形成偶联的必要步骤。胶原层对成骨细胞的生长和新骨质的形成至关重要。为了验证这一假设,本工作利用改良型模拟体液有效地制备了具有连续完整结构的类骨磷灰石基质,然后将该基质以及表面形成薄层胶原蛋白的基质培养成骨样细胞MC3T3-E1并诱导其分化,检测细胞粘附、增殖和两种成骨分化标志物的表达。结果表明,磷灰石基质上的成骨细胞表现出形态收缩、增殖和分化延迟,并倾向于在分化之前分泌更多的胶原蛋白。在形成薄层胶原蛋白的磷灰石基质上,成骨细胞保持铺展形态和较高的增殖率,并在诱导分化后表达高水平的碱性磷酸酶。这很可能表明,在骨重建过程中,逆转期细胞在骨吸收表面的磷灰石骨质上形成胶原蛋白对成骨细胞的附着、增殖和分化很重要。

关键词： Ⅰ型胶原蛋白磷灰石成骨细胞细胞铺展细胞增殖细胞分化

基于Kinova机械臂RGBD相机的目标抓取

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空间控制技术与应用 2024年第1期50卷 100-106页

作者：黄伟郭瑞科刘大勇康柯周忠达胡海东中国空间技术研究院杭州中心杭州310024 北京控制工程研究所北京100094

在轨服务与维护是未来航天技术的重要发展方向.在轨服务如燃料加注、剪切与操作电线、旋拧盖子和拆装阀门等任务,具有负载轻、近距离感知及精准定位和抓取等特点.针对这些应用场景,采用轻量化机械臂Kinova及自带彩色和深度(red,green,bl... 详细信息

在轨服务与维护是未来航天技术的重要发展方向.在轨服务如燃料加注、剪切与操作电线、旋拧盖子和拆装阀门等任务,具有负载轻、近距离感知及精准定位和抓取等特点.针对这些应用场景,采用轻量化机械臂Kinova及自带彩色和深度(red,green,blue and depth,RGBD)相机进行感知、定位和抓取,完成地面验证实验,为在轨服务提供理论支持.介绍了机械臂抓取系统的研究背景并描述开发平台及其特点,以及相机标定、彩色相机与深度相机配准原理.利用机器人操作系统(robot operating system,ROS)的坐标变换树得到彩色图像目标像素在世界坐标系的坐标位置.针对特定的抓取对象提出基于色调、饱和度和亮度(hue,saturation and value,HSV)颜色空间图像分割方法,进行目标检测、分割以及空间定位,实验环节机械臂根据视觉定位结果完成目标抓取过程,证明了颜色空间图像分割方法和深度图结合定位的有效性,为在轨服务提供了理论验证.

关键词：机器臂相机标定 RGBD相机 HSV

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基于边云协同和增强现实的智能装配方法

计算机工程与科学 2024年

作者：曹鹏霞李文新黄羿博西北师范大学物理与电子工程学院中国空间技术研究院兰州空间技术物理研究所

传统装配方法存在效率和质量难以保证、可视化程度低等问题，而增强现实可穿戴设备在跟踪注册的稳定性以及计算能力等方面亦存在不足。为了解决这些问题，提出了一种基于边云协同和增强现实的智能装配方法。云端通过跟踪注册模块为装配... 详细信息

传统装配方法存在效率和质量难以保证、可视化程度低等问题，而增强现实可穿戴设备在跟踪注册的稳定性以及计算能力等方面亦存在不足。为了解决这些问题，提出了一种基于边云协同和增强现实的智能装配方法。云端通过跟踪注册模块为装配过程提供准确的位姿信息，并管理智能装配所需三维模型、装配工艺等信息。由于装配场景目标大多缺少纹理且大小不一，跟踪注册模块使用改进的YOLOv5s进行目标检测得到操作对象，然后应用三维点云配准方法得到操作对象的精确位姿信息。边缘端通过双目AR眼镜，提供操作现场环境数据，接收云端提供的位姿信息，结合语音识别模块以及增强现实可视化模块实现装配过程指引。通过实验验证，本文所提方法能够有效解决增强现实智能装配系统面临的准确性、快速性以及鲁棒性等问题，实现“所见即所操作”的智能装配指引。

关键词：增强现实智能装配跟踪注册边云协同

基于FY-3D电离层光度计数据开展夜间135.6nm辉光辐射强度对赤道环电流指数Dst的响应特性研究

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2496-2505页

作者：江芳毛田付利平王劲松胡秀清贾楠王天放李叶飞中国科学院国家空间科学中心空间环境探测研究室北京100090 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100090 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京100090 国家卫星气象中心北京100081 中国科学院大学北京100049 上海卫星工程研究所上海200240

远紫外气辉探测仪小型电离层光度计IPM于2017年11月15日随FY-3D卫星发射升空.IPM通过对地测量夜间O+和电子辐射复合产生的135.6 nm辉光辐射、白天光电子激发产生的OI 135.6 nm和N2LBH波段的辉光辐射,可以得到夜间电离层峰值电子密度、... 详细信息

远紫外气辉探测仪小型电离层光度计IPM于2017年11月15日随FY-3D卫星发射升空.IPM通过对地测量夜间O+和电子辐射复合产生的135.6 nm辉光辐射、白天光电子激发产生的OI 135.6 nm和N2LBH波段的辉光辐射,可以得到夜间电离层峰值电子密度、电子总含量以及白天大气氧原子和氮分子的柱密度比O/N2等参数.本文基于IPM夜侧数据研究了在非极光区的中低纬度上,135.6 nm波段辐射强度在磁暴时与磁平静时的相对变化.研究表明,135.6 nm波段辐射强度极易受到磁暴影响发生扰动,对Dst指数响应十分敏感,即使是较弱的磁暴,135.6 nm波段辐射强度也会出现增强,辐射增强出现的时间与磁暴的主相与恢复相有很好的对应性;通过与IGS(International GNSS Service)提供的TEC比对研究表明,磁暴期间135.6 nm辐射增强并非仅由与电离层电子密度信息正相关的O+和电子辐射复合机制产生的辐射贡献引起;多个不同强度的磁暴事件研究表明,135.6 nm辐射强度在磁暴时相对平静时的增加量与Dst指数呈反比,即Dst指数越低,135.6 nm辐射强度的增加量越大,且纬度越高,135.6 nm辐射强度的增加量越大.

关键词： Dst指数 135.6 nm气辉辐射强度峰值电子密度电子总含量