面向动力学性能优化的多组件系统保结构布局设计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1830122
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Efficient and high-precision analysis of dynamic performance is pre-condition for the optimization of aerospace structure. Taking the typical multi-component system in aerospace application as background, by considering boundary and local vibration amplitude constraint conditions, the governing equation for the dynamic performance of multi-component system under Lagrange framework will be established. Then, based on the Hamilton variation principle, the Hamilton canonical system will be deduced from the governing equation. Subsequently, according to the symplectic dimensionality reduction method and multi-symplectic order reduction method, the generalized multi-symplectic symmetric form will be derived from the canonical systems, which will preserve all of the inherent geometric properties of the original system theoretically. For the symmetric form, the generalized multi-symplectic schemes will be constructed to investigate the high-dimensional nonlinear dynamic performance, and give out the accurate and robust numerical solution of dynamic response for multi-component system..Further, the mapping model between dynamic response and components layout scheme will be established. Taking the dynamic performance of multi-component system as optimized object, the optimization model will be established by considering constraint conditions such as assembly, components interference. The efficient solving algorithm for optimization model will be researched. The system dynamic performance is optimized through the optimization of component layout scheme. The layout optimization method for multi-component system are formed, the theoretical framework of structure-preserving algorithm is improved, and the foundation is provided for the development of aerospace equipment.
高效、高精度动力学特性分析是进行航天结构动力学优化的前提条件。项目以航天领域常见的多组件系统为研究背景,考虑边界约束和局部振动幅值约束,建立多组件系统动力学响应的Lagrange控制方程。基于Hamilton变分原理,将控制方程导入Hamilton正则系统;借助辛降维和多辛降阶理论,构造其广义多辛对称形式,以保持原系统的全部几何性质。针对该形式,建立保结构分析方法研究多组件系统的动力学特性,揭示系统的高维非线性动力学行为,给出系统精确、稳定的动力学响应数值解。.在此基础上,构建系统动力学响应与组件布局模式之间的映射模型。以动力学性能为优化目标,考虑布局可达性、组件干涉等约束条件,建立多组件系统动力学布局优化模型,研究模型的高效求解算法。通过组件布局模式的优化实现系统动力学性能优化,形成面向多组件系统的布局优化方法,完善保结构算法理论体系,为航空航天装备研制提供基础支持。

结项摘要

航天器中多组件系统的布局模式对系统的动力学性能具有重要影响,为此,有必要发展其动力学优化设计方法。高效、高精度动力学特性分析是进行航天结构动力学优化的前提条件,其核心即在于系统在数值计算过程中实现“保结构”。 针对多组件系统的动力学计算及布局优化问题,项目首先构造了多组件系统动力学控制方程,借助辛降维和多辛降阶理论,构造其广义多辛对称形式,揭示系统的动力学行为;进一步,考虑边界约束和局部振动幅值约束,发展了多组件系统动力学布局优化方法。项目取得的成果主要包括:(1)在计入电子器件质量、忽略电子器件尺寸的假设条件下建立了多组件系统动力学控制方程。(2)针对非均匀中心对称布局多组件系统,构建了波在非均匀圆板中传播的控制方程,基于多辛降阶思想,得到了控制方程的一阶近似对称形式。利用普雷斯曼方法,构造了一种保结构的方案来模拟波在平板中的传播。(3)针对非均匀非中心对称布局系统,提出了波在非均匀圆板中传播的控制方程,在长时间间隔内对板中的波形进行积分,再现非均匀非对称板中共振区域的叠加结果。(4)基于保结构分析方法对多组件系统的振动问题进行模拟,基于模拟结果,以电子器件加速度最大值的加权平均值最小为优化目标对电子器件的布局位置进行优化,得到了满足约束条件的布局优化结果,为航天器中的电子器件的布局优化设计提供了新的途径。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Mechanoelectrical flexible hub-beam model of ionic-type solvent-free nanofluids
离子型无溶剂纳米流体的机电柔性轮毂梁模型
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2021.107833
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Mechanical Systems and Signal Processing
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Weipeng Hu;Yulu Huai;Mengbo Xu;Xiqiao Feng;Ruisong Jiang;Yaping Zheng;Zichen Deng
  • 通讯作者:
    Zichen Deng
Wave propagation in non-homogeneous asymmetric circular plate
非均匀不对称圆板中的波传播
  • DOI:
    10.1007/s10999-021-09556-8
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    International Journal of Mechanics and Materials in Design
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Weipeng Hu;Ruisong Jiang;Chuanzeng Zhang;Mengbo Xu;Zichen Deng
  • 通讯作者:
    Zichen Deng
基于保结构方法的航天器中微电子器件布局优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    动力学与控制学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋睿嵩;徐萌波;胡伟鹏
  • 通讯作者:
    胡伟鹏
Bolt insertion damage and mechanical behaviors investigation of CFRP/CFRP interference fit bolted joints
CFRP/CFRP过盈配合螺栓连接螺栓插入损伤及力学行为研究
  • DOI:
    10.1016/j.cja.2022.01.027
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Yangjie ZUO;Ting YUE;Ruisong JIANG;Zengqiang CAO;Liu YANG
  • 通讯作者:
    Liu YANG
Wave Propagation in Non-homogeneous Centrosymmetric Damping Plate Subjected to Impact Series
冲击系列作用下非均匀中心对称阻尼板中的波传播
  • DOI:
    10.1007/s42417-021-00355-1
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Vibration Engineering & Technologies
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Fan Zhang;Weipeng Hu;Ruisong Jiang;Chuanzeng Zhang;Mengbo Xu;Zichen Deng
  • 通讯作者:
    Zichen Deng

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其他文献

压气机叶片辊轧模具型腔前滑补偿方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    靳淇超;汪文虎;蒋睿嵩
  • 通讯作者:
    蒋睿嵩
空心涡轮叶片精铸模具陶芯夹紧布局优化方法
  • DOI:
    10.13196/j.cims.2018.01.003
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
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    --
  • 作者:
    崔康;汪文虎;蒋睿嵩
  • 通讯作者:
    蒋睿嵩
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  • DOI:
    10.16080/j.issn1671-833x.2016.21.057
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    航空制造技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋睿嵩;汪文虎;王增强;张定华;卜昆
  • 通讯作者:
    卜昆
基于力约束的空心涡轮叶片陶芯定位方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔康;汪文虎;蒋睿嵩
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    蒋睿嵩
A wall-thickness compensation strategy for wax pattern of hollow turbine blade
空心涡轮叶片蜡模壁厚补偿策略
  • DOI:
    10.1016/j.cja.2018.08.013
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    崔康;汪文虎;蒋睿嵩;赵德中
  • 通讯作者:
    赵德中

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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