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液冷通道自由形面表征与优化设计
1
作者 田锡威 孙晨 +3 位作者 蔡艳召 王猛 钱思浩 王伟 《机械设计》 北大核心 2025年第6期23-33,共11页
为提升散热器共轭传热能力,针对横截面为圆形与方形的蛇形通道液冷散热器,提出通道结构的数学建模方法。在此过程中,基于Bernstein-Bézier函数实现通道布局与截面构型的自由形面表征,以最小化表面平均温度与温度均方根为目标执行... 为提升散热器共轭传热能力,针对横截面为圆形与方形的蛇形通道液冷散热器,提出通道结构的数学建模方法。在此过程中,基于Bernstein-Bézier函数实现通道布局与截面构型的自由形面表征,以最小化表面平均温度与温度均方根为目标执行分步式优化策略。第1次优化主要针对中心线轨迹问题,优化相关控制系数,获得最优蛇形通道布局。数值结果显示:与初始通道相比,圆形通道目标表面的平均温度与温度均方根分别下降了6.09 K(1.78%)及0.06 K(1.61%),方形通道则分别下降了7.87 K(2.32%)及0.39 K(9.77%)。第2次优化主要考虑通道横截面的尺寸、形状及扭转对传热性能的影响。数值结果显示:圆形通道的两个热性能指标分别再次下降了0.19 K(0.06%)及1.77 K(48.36%),方形通道分别再次下降了2.26 K(0.68%)及2.00 K(55.56%)。目标表面温度分布的大幅改善,以及通道结构布局的显著变化证明所提方法的有效性。此外,提出的方法不局限于冷板设计,也可以拓展到其他应用的类似结构设计中。 展开更多
关键词 自由形面表征 分步式优化 Bernstein-Bézier函数 液冷通道
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大型相控阵天线结构保型设计研究 被引量:5
2
作者 保宏 冷国俊 +2 位作者 段学超 杜敬利 钟剑锋 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期444-448,共5页
针对某大型相控阵天线自重大、表面精度要求高、加强筋安装位置受限的特点,本文进行相控阵天线阵面保型的结构方案设计。考虑到加强筋安装位置和型材受限,提出了连续化过滤函数,使得型材变量与连续变量进行映射,将离散变量拓朴优化转换... 针对某大型相控阵天线自重大、表面精度要求高、加强筋安装位置受限的特点,本文进行相控阵天线阵面保型的结构方案设计。考虑到加强筋安装位置和型材受限,提出了连续化过滤函数,使得型材变量与连续变量进行映射,将离散变量拓朴优化转换为连续变量拓朴优化求解,提高了求解效率,降低了求解的规模。同时,为降低支腿驱动力,以调整机构条件数为目标进行铰节点的布局优化,并进行了静、动力的计算,确定了支腿最大驱动力。对某大型相控阵雷达进行了案例验证,收到满意的结果,并且该方案将应用到工程实际中。 展开更多
关键词 相控阵天线 保型设计 拓扑优化 矩阵条件数
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复杂机构的控制与结构同步优化设计 被引量:4
3
作者 保宏 段宝岩 +1 位作者 杜敬利 陈光达 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期8-13,共6页
本文研究了非线性机构控制与结构同步优化设计问题。提出了一种复杂系统敏度分析的数值求解方法,该方法首先通过滑模控制器将非线性动力学方程化简为一个线性微分方程;然后,利用Newmark积分法,获得系统对设计变量敏度的数值解;最后,以St... 本文研究了非线性机构控制与结构同步优化设计问题。提出了一种复杂系统敏度分析的数值求解方法,该方法首先通过滑模控制器将非线性动力学方程化简为一个线性微分方程;然后,利用Newmark积分法,获得系统对设计变量敏度的数值解;最后,以Stewart平台为例,介绍了该方法的应用过程。数值结果说明了方法的有效性。 展开更多
关键词 非线性机构 控制与结构的同步优化 敏度分析
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空间可展开天线多态结构分析及优化设计 被引量:5
4
作者 张逸群 杨东武 李申 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期162-167,共6页
针对空间可展开天线从收拢态到展开态的多个工位,进行了动、静力性能分析并将其结构设计问题归纳为一个优化问题。通过主动件相应自由度的约束考虑了展开驱动的影响,从而可以准确获得展开过程不同工位固有频率的变化规律。进而,建立了... 针对空间可展开天线从收拢态到展开态的多个工位,进行了动、静力性能分析并将其结构设计问题归纳为一个优化问题。通过主动件相应自由度的约束考虑了展开驱动的影响,从而可以准确获得展开过程不同工位固有频率的变化规律。进而,建立了以可展开天线单元横截面积和索张力为设计变量,以天线结构最低固有频率、频率禁区以及结构强度为约束,以结构重量(或质量)最轻为目标函数的多态结构优化模型。最终求解得到最优的天线结构设计参数。实验及数值分析结果验证了所建立分析模型的准确性和该设计方法的可行性。 展开更多
关键词 可展开天线 结构分析 优化设计 多状态
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含模糊变量和区间变量的结构可靠性优化设计方法 被引量:2
5
作者 乔心州 仇原鹰 盛英 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期537-541,共5页
提出了基于能度可靠性理论的含模糊变量和区间变量的结构优化设计方法。运用能度可靠性理论建立了含模糊变量和区间变量的结构混合可靠性模型,采用结构的最大失效可能度作为混合模型的可靠性度量,给出最大失效可能度的计算方法,并以混... 提出了基于能度可靠性理论的含模糊变量和区间变量的结构优化设计方法。运用能度可靠性理论建立了含模糊变量和区间变量的结构混合可靠性模型,采用结构的最大失效可能度作为混合模型的可靠性度量,给出最大失效可能度的计算方法,并以混合可靠性模型的最大失效可能度为约束条件建立了混合结构优化设计模型。实例计算表明了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 结构可靠性优化 混合可靠性模型 失效可能度 能度可靠性
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索网结构初始平衡状态的优化设计
6
作者 杜敬利 保宏 崔传贞 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期142-147,共6页
结合索网主动反射面结构,采用优化方法研究了考虑自重影响时索网面在调整索牵引下的初始平衡状态.该方法以索段长度为设计变量,以索网节点的不平衡力最小为优化目标,并针对调整索和网面张力引入相应的约束条件,能够在已知结构几何形状... 结合索网主动反射面结构,采用优化方法研究了考虑自重影响时索网面在调整索牵引下的初始平衡状态.该方法以索段长度为设计变量,以索网节点的不平衡力最小为优化目标,并针对调整索和网面张力引入相应的约束条件,能够在已知结构几何形状和边界条件的前提下方便地求解出索网中索段的初始长度.文中采用弹性悬链线解析方程来精确描述自重作用下柔索的力学特性,在此基础上推导出优化模型的敏度信息.最后,以索网主动反射面为例给出了分析的详细过程,得到了索段的初始长度和张力分布,结果表明该方法是有效的. 展开更多
关键词 索网结构 初始平衡状态 弹性悬链线 优化
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区间二型模糊PI/PD控制器设计与结构分析 被引量:9
7
作者 雷宾宾 保宏 许谦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期50-62,共13页
针对模糊控制器内部工作机理未知的问题,提出一种区间二型(IT2)模糊PI/PD控制器,并推导了该IT2模糊控制器的解析结构。该模糊控制器采用Mamdani型规则形式,为每个输入变量仅分配两个IT2模糊集合,具有规则数量少、规则不确定性影响小、... 针对模糊控制器内部工作机理未知的问题,提出一种区间二型(IT2)模糊PI/PD控制器,并推导了该IT2模糊控制器的解析结构。该模糊控制器采用Mamdani型规则形式,为每个输入变量仅分配两个IT2模糊集合,具有规则数量少、规则不确定性影响小、控制输出平滑等优点。根据IT2模糊控制器的降型特点,将整个输入空间划分为15个分区,进而推导出在每个分区上控制输出的数学表达式,证明出该IT2模糊控制器等效为具有变增益的非线性比例积分(PI)或比例微分(PD)控制器。最后,在仿真和实验中与相对应的一型模糊控制器和传统PI控制器的控制效果进行对比,验证了该IT2模糊PI/PD控制器的有效性。 展开更多
关键词 模糊控制 区间二型模糊集合 结构分析 变增益控制 非线性PID控制
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热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析 被引量:6
8
作者 赵福斌 仇原鹰 +1 位作者 贾斐 马洪波 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期54-60,共7页
以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述... 以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述焊点材料在热循环加载条件下的力学行为,并基于热循环载荷频率修正后的Coffin-Manson方程计算热循环寿命。计算出不同温度环境中的随机振动损伤,以各温度在热循环载荷中所占的时间分数为权对各个随机振动损伤进行平均,将随机振动平均损伤与热循环损伤进行叠加,得到总损伤,进而得出疲劳寿命。研究结果表明,在一定的热振载荷加载条件下,研究对象的疲劳寿命满足使用要求。 展开更多
关键词 热振加载条件 电子封装结构 递增损伤叠加法 疲劳寿命分析
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伺服系统的结构/控制一体化设计 被引量:3
9
作者 王海红 保宏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第3期96-99,共4页
在分析了传统伺服系统设计的基础上,提出了伺服系统结构/控制一体化设计方法,建立了含齿隙非线性的伺服系统模型,给出了包含结构参数和控制参数的优化模型,以系统的齿隙为目标函数,采用遗传算法对机械结构参数和控制参数进行了一体化设... 在分析了传统伺服系统设计的基础上,提出了伺服系统结构/控制一体化设计方法,建立了含齿隙非线性的伺服系统模型,给出了包含结构参数和控制参数的优化模型,以系统的齿隙为目标函数,采用遗传算法对机械结构参数和控制参数进行了一体化设计;仿真结果表明:在满足系统跟踪精度要求的前提下,系统的齿隙增加了8.15%和14.5%,降低了齿轮的加工精度;齿轮箱的占用空间减少了3.05%,满足系统要求。 展开更多
关键词 伺服系统 齿隙 一体化设计 遗传算法
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考虑桁架变形的可展开天线索网结构多目标优化设计 被引量:1
10
作者 杜雪林 杜敬利 +3 位作者 保宏 倪崇 王飞杰 廉荫虎 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期963-968,共6页
索网结构是可展开天线的重要组成部分,在桁架的支撑下,索网结构的前/后索网和竖向索阵处于张紧状态,形成满足精度要求的工作反射面。本文提出了一种可以考虑桁架变形的索网形态设计方法。首先,基于索网结构的平衡矩阵奇异值分解,约束索... 索网结构是可展开天线的重要组成部分,在桁架的支撑下,索网结构的前/后索网和竖向索阵处于张紧状态,形成满足精度要求的工作反射面。本文提出了一种可以考虑桁架变形的索网形态设计方法。首先,基于索网结构的平衡矩阵奇异值分解,约束索段张力并以索力均匀为目标,通过优化求解找到一组最优预张力。将索网挂接在桁架上,以索段的预张力和前索网节点的位置增量为设计变量,以直接与桁架连接索段的张力改变量的均方根值,索段预张力均匀性和反射面形面精度为目标,约束索段张力和节点位置增量的取值范围,建立了索网结构多目标优化模型。最后通过相应算例,验证了方法的正确性。 展开更多
关键词 可展开天线 桁架变形 索网 多目标优化
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形状记忆索网结构模型建立及实验研究
11
作者 潘逢群 蒋翔俊 +2 位作者 杜敬利 刘佳 范叶森 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期2186-2193,共8页
针对星载索网结构天线在轨运行时由于空间环境导致的型面精度降低的问题,提出形状记忆索网结构。将形状记忆合金丝与索网结构进行集成,构成形状记忆索网结构。利用形状记忆合金丝的相变特性对索网结构反射面进行调整,以改善其在轨性能... 针对星载索网结构天线在轨运行时由于空间环境导致的型面精度降低的问题,提出形状记忆索网结构。将形状记忆合金丝与索网结构进行集成,构成形状记忆索网结构。利用形状记忆合金丝的相变特性对索网结构反射面进行调整,以改善其在轨性能。利用2.2 m索网结构模型开展了常温实验和高低温实验。实验结果表明,常温环境下,形状记忆合金丝对索网结构型面精度的调节能力比较稳定;高低温环境中,与普通索网相比,形状记忆索网结构型面精度较高,形状记忆合金丝对索网结构反射面具有一定的调节作用。 展开更多
关键词 形状记忆索网结构 热变形 反射面调节 常温实验 高低温实验
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SSPS-OMEGA超大型球形聚光器结构拓扑构型与设计
12
作者 李仙丽 王东旭 +1 位作者 张逸群 段竹竹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期450-456,共7页
为同时兼顾千米量级尺度空间太阳能电站聚光系统的在轨发射安装难度、光学收集效率、稳定性及结构工艺等多方面的因素,提出采用基于球面正多面体的经纬线划分法模块化构建球形聚光器。该方法不仅可实现基础划分单元分布均匀、规格种类少... 为同时兼顾千米量级尺度空间太阳能电站聚光系统的在轨发射安装难度、光学收集效率、稳定性及结构工艺等多方面的因素,提出采用基于球面正多面体的经纬线划分法模块化构建球形聚光器。该方法不仅可实现基础划分单元分布均匀、规格种类少,降低在轨构建与运载发射难度。而且只要合理控制弧高等分数和基础划分单元的口径就可以同时保证聚光系统的光学收集效率。理论与仿真结果显示,当弧高等分数为24时,该划分法共有25种基础单元件,整个球面被分成5762块。并且此时模块化构建的实际球形聚光器的光学收集效率与理想球面相比基本保持不变,解决了太阳能电站聚光系统设计中存在的关键问题。 展开更多
关键词 空间太阳能电站 聚光系统 经纬线划分法 拓扑构型
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基于力密度的径向肋式索膜反射面天线形态设计
13
作者 杜雪林 张康 +4 位作者 张瑞翔 刘安民 夏杰 张洪 涂宇 《中国空间科学技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第3期136-145,共10页
针对空间索膜结构的初始形态设计问题,提出基于力密度方法和控制索网网格面积大小的方法来对边界拉索张力设计和索网形状设计的天线找形迭代策略。首先将薄膜反射面离散为三角形膜单元,得到膜单元的等效力密度,结合索网结构特点,得到索... 针对空间索膜结构的初始形态设计问题,提出基于力密度方法和控制索网网格面积大小的方法来对边界拉索张力设计和索网形状设计的天线找形迭代策略。首先将薄膜反射面离散为三角形膜单元,得到膜单元的等效力密度,结合索网结构特点,得到索网和薄膜的静力平衡方程。保证索网所有内部索段的张力相等,同时通过控制网格面积大小实现边界索段张力设计。对前索网形状进行设计,根据前索网的抛物面方程,更新前索网自由节点坐标,进而重新调整竖向索张力,同时控制网格面积大小,通过优化迭代过程,实现天线的形态设计。通过径向肋式索膜反射面天线算例表明,该方法能够得到满足形状和张力分布的设计结果。 展开更多
关键词 空间薄膜结构 力密度方法 网格面积 膜单元 形态设计 径向肋式索膜反射面天线
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OMEGA型空间太阳能电站聚光系统设计 被引量:39
14
作者 杨阳 段宝岩 +3 位作者 黄进 李勋 张逸群 范健宇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期18-23,共6页
空间太阳能电站聚光系统的尺度在千米级,聚光系统的方案设计涉及光、机、电、热及控制等多个学科。现有的空间太阳能电站聚光系统的设计方案不同程度上存在太阳光收集效率低、收集功率波动大、聚光系统质量高、控制系统复杂等不足。因此... 空间太阳能电站聚光系统的尺度在千米级,聚光系统的方案设计涉及光、机、电、热及控制等多个学科。现有的空间太阳能电站聚光系统的设计方案不同程度上存在太阳光收集效率低、收集功率波动大、聚光系统质量高、控制系统复杂等不足。因此,需要综合考虑各种因素,提出高效、稳定、轻质和控制简单的聚光系统设计方案。文章对SSPS-ALPHA方案的聚光系统作了深入分析,并基于与ALPHA方案相同的能量传输假设,针对ALPHA方案的不足提出了一种新的聚光系统设计方案,称之为SSPS-OMEGA方案。通过比对分析,在与ALPHA聚光方案相同收集功率的前提下,OMEGA聚光方案不仅可以高效、稳定地收集太阳光,而且OMEGA方案的功率质量比比ALPHA方案提升了31.68%。 展开更多
关键词 聚光系统 微波能量传输 线聚焦 功率质量比 空间太阳能电站
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结构变形对相控阵天线电性能的影响分析 被引量:13
15
作者 王从思 康明魁 +1 位作者 王伟 普涛 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期1644-1649,共6页
分析阵面变形误差对有源相控阵天线(active phased array antenna,APAA)电性能的影响,对研究和发展高性能APAA非常重要。将阵面随机误差和阵面变形作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA的阵面变形误差与电性能... 分析阵面变形误差对有源相控阵天线(active phased array antenna,APAA)电性能的影响,对研究和发展高性能APAA非常重要。将阵面随机误差和阵面变形作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA的阵面变形误差与电性能之间的结构-电磁耦合模型,并仿真分析了阵面存在变形误差时的天线远场方向图。通过所提方法与结论,工程设计人员可对加工公差提出更合理的要求。 展开更多
关键词 有源相控阵天线 变形误差 电性能 耦合分析
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结构动态非概率可靠性预测模型 被引量:7
16
作者 方永锋 陈建军 +1 位作者 阎彬 马洪波 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期170-175,共6页
研究了当载荷区间变量随时间变化且结构强度区间变量随时间退化情况下的结构动态非概率可靠性问题,给出了结构强度退化的变化区间及其均值、离差的计算表达式;根据应力-强度干涉理论和区间理论,建立了在结构强度随时间退化时,结构所承... 研究了当载荷区间变量随时间变化且结构强度区间变量随时间退化情况下的结构动态非概率可靠性问题,给出了结构强度退化的变化区间及其均值、离差的计算表达式;根据应力-强度干涉理论和区间理论,建立了在结构强度随时间退化时,结构所承受的载荷分别为阶梯型、等幅交变型和任意时变型3种情况下的结构动态非概率可靠性预测模型,并通过3个算例说明文中所建模型的合理性. 展开更多
关键词 结构 动态 区间 非概率可靠性
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随机结构参数车辆在随机激励下的振动响应 被引量:10
17
作者 贾爱芹 陈建军 曹鸿钧 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期438-443,共6页
为分析随机结构参数对车辆系统随机振动响应的影响,通过1/4车辆模型,研究了具有随机结构参数的非线性车辆系统在随机过程激励下的振动响应.将簧上质量、簧下质量、悬挂阻尼、悬挂刚度以及轮胎刚度均视为随机变量,考虑轮胎与车身之间弹... 为分析随机结构参数对车辆系统随机振动响应的影响,通过1/4车辆模型,研究了具有随机结构参数的非线性车辆系统在随机过程激励下的振动响应.将簧上质量、簧下质量、悬挂阻尼、悬挂刚度以及轮胎刚度均视为随机变量,考虑轮胎与车身之间弹簧的非线性,将路面不平整引起的对车辆的激励作为平稳白噪声过程建立系统的动力性方程,采用能量差法对非线性车辆系统进行等效线性化处理;通过求解李雅普诺夫方程,获得平稳随机振动响应协方差矩阵,并通过多次迭代求得稳定的等效线性车辆系统参数.算例计算结果表明:能量差法计算位移的相对误差为6.841 5%,而方程差法的相对误差为8.150 5%;用此方法计算随机响应的方差值仅用了0.8 s,而用Monte Carlo法模拟1 000次耗时70 min. 展开更多
关键词 非线性车辆系统 等效线性化 能量差 随机参数 随机响应
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边界几何参数对空间平面张拉膜结构固有频率影响研究 被引量:10
18
作者 刘充 李玉宇 +1 位作者 保宏 杜敬利 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第20期198-202,共5页
针对空间张拉薄膜阵面结构,用归一化动态响应函数法确定薄膜边界几何参数对固有频率影响关系。用Bessel函数作为薄膜横向振动偏微分方程的解,建立任意边界形状凸单连通薄膜及复杂边界薄膜固有频率求解模型;针对平面张拉薄膜分别求解圆形... 针对空间张拉薄膜阵面结构,用归一化动态响应函数法确定薄膜边界几何参数对固有频率影响关系。用Bessel函数作为薄膜横向振动偏微分方程的解,建立任意边界形状凸单连通薄膜及复杂边界薄膜固有频率求解模型;针对平面张拉薄膜分别求解圆形、L-形、分段圆弧边界固有频率;分析研究一定应力条件下边界几何参数对薄膜固有频率影响的内在关系。结果表明,边界形状导致薄膜面积减小、固有频率增加,反之亦然。 展开更多
关键词 空间张拉薄膜结构 归一化动态响应函数 固有频率 有限元模型
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微波天线多场耦合理论模型与多学科优化设计的研究 被引量:15
19
作者 段宝岩 王猛 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2051-2060,共10页
建立了微波反射面天线、平板裂缝天线及有源相控阵天线的多场耦合理论模型,并给出了相应的求解策略与方法,研究了系统误差、随机误差及温度等因素对天线电性能的影响,通过实验验证了模型及求解方法的正确性.最后,通过引入统一的设计向... 建立了微波反射面天线、平板裂缝天线及有源相控阵天线的多场耦合理论模型,并给出了相应的求解策略与方法,研究了系统误差、随机误差及温度等因素对天线电性能的影响,通过实验验证了模型及求解方法的正确性.最后,通过引入统一的设计向量建立了基于多场耦合理论的多学科优化设计模型,降低了设计工作的重复性,减少了后期的调试难度. 展开更多
关键词 微波天线 多场耦合 理论模型 求解策略 多学科优化设计
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多次区间载荷下结构混合动态可靠性的计算 被引量:4
20
作者 方永锋 陈建军 +1 位作者 阎彬 曹鸿钧 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期91-95,共5页
针对多次区间载荷作用且结构随机强度退化和不退化的混合动态可靠性预测模型,用等效区间载荷代替多次区间载荷,并将该等效载荷视为均匀分布的随机变量,对均匀分布的随机载荷和结构的随机强度进行了当量标准正态化处理.根据应力-强度干... 针对多次区间载荷作用且结构随机强度退化和不退化的混合动态可靠性预测模型,用等效区间载荷代替多次区间载荷,并将该等效载荷视为均匀分布的随机变量,对均匀分布的随机载荷和结构的随机强度进行了当量标准正态化处理.根据应力-强度干涉理论,利用一次二阶矩法求得结构在多次区间载荷作用下的动态可靠度.最后,通过3个算例说明了文中方法的合理性、实用性和精确性. 展开更多
关键词 结构 区间载荷 随机强度 动态可靠性
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