检索结果-内蒙古大学图书馆

力学进展 2022年第2期52卷 253-310页

作者：郭建峤王言冰田强任革学胡海岩北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京 100081 清华大学航天航空学院北京 100084

人体肌肉骨骼系统简称肌骨系统,包括骨骼、骨骼肌与关节连接,其力学模型是典型的多柔体系统.从多体动力学角度研究肌骨系统,主要关注其在运动过程中的肌肉内力、关节力矩及产生的动力学影响,属于动力学与生物力学的交叉融合.肌骨系统的... 详细信息

人体肌肉骨骼系统简称肌骨系统,包括骨骼、骨骼肌与关节连接,其力学模型是典型的多柔体系统.从多体动力学角度研究肌骨系统,主要关注其在运动过程中的肌肉内力、关节力矩及产生的动力学影响,属于动力学与生物力学的交叉融合.肌骨系统的多体动力学模型已被广泛地应用于临床医学、竞技体育、军事训练、人机工程等诸多领域,其仿真结果可为提高人体运动能力、降低关节载荷与能耗、避免运动损伤、加快康复进程等提供重要计算参考数据.与此同时,上述研究亦对肌骨动力学研究提出了许多新挑战.本文综述了人体肌骨多柔体系统动力学相关研究进展,包括骨骼肌功能解剖与生物力学建模、神经与肌肉控制理论、肌骨系统动力学问题与求解方法,以及近年来肌骨多体动力学在步态分析、飞行员抗荷动作、口颌手术规划等领域的典型应用.与工程领域的机械多体系统相比,人体肌骨多体系统具有肌肉内力主动性与肌肉控制冗余性两大特征.现有骨骼肌模型难以同时考虑肌肉的解剖结构、三维几何与肌力产生的生物化学机制.已有大多数肌骨模型采用静态优化假设消除肌肉冗余性,忽略了肌肉与肌腱内力平衡及兴奋收缩耦联机制.此外,目前仍缺乏实现肌骨模型个性化的无创在体测试手段.未来,人体肌骨多体动力学研究将会向更精确、智能、个性化的方向发展,成为动力学与生物力学交叉的热点研究领域.

关键词：肌骨系统多柔体动力学骨骼肌逆向动力学运动生物力学

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正戊醇添加剂强化喷雾冷却传热实验研究

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化工学报 2025年第1期76卷 131-140,F0004页

作者：陈晗蔡畅刘红尹洪超海洋能源利用与节能教育部重点实验室大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024 先进飞行器与空天动力创新研究中心北京航空航天大学宁波创新研究院浙江宁波315800

以纯水和低浓度正戊醇-水溶液为工质开展喷雾冷却传热性能实验研究,并探究正戊醇添加剂对喷雾场内冷却工质的液滴Sauter平均直径、液滴数量以及体积通量空间分布特性的影响规律。结果表明少量正戊醇添加剂可显著提高纯水喷雾冷却传热性... 详细信息

以纯水和低浓度正戊醇-水溶液为工质开展喷雾冷却传热性能实验研究,并探究正戊醇添加剂对喷雾场内冷却工质的液滴Sauter平均直径、液滴数量以及体积通量空间分布特性的影响规律。结果表明少量正戊醇添加剂可显著提高纯水喷雾冷却传热性能,但强化传热效果随着正戊醇浓度的提高呈现先增强后减弱的趋势。相比纯水工质,混合溶液的喷雾液滴数量增加,Sauter平均直径降低,体积通量提高,三者共同作用导致喷雾冷却换热性能的提升。然而,正戊醇较低的比定压热容、热导率和汽化潜热会对换热产生不利影响。在上述强化传热与削弱传热两种机制的共同作用下,实验结果表明体积分数为1.0%的正戊醇-水喷雾冷却传热效果最佳。

关键词：喷雾冷却传热正戊醇添加剂 Sauter平均直径体积通量两相流对流

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索式火箭回收着陆系统缓冲装置设计与分析

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宇航学报 2022年第9期43卷 1152-1162页

作者：张欢张成宋晓东北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对索式火箭回收着陆系统中摩擦缓冲装置的缓冲能力和调节能力有限的问题,提出了一种基于最小二乘法和系统动力学特性的液压缓冲装置反问题设计方法。该方法通过对液压缓冲装置中控制阀凸轮外形和储能器初始压强的设计来调节着陆火箭... 详细信息

针对索式火箭回收着陆系统中摩擦缓冲装置的缓冲能力和调节能力有限的问题,提出了一种基于最小二乘法和系统动力学特性的液压缓冲装置反问题设计方法。该方法通过对液压缓冲装置中控制阀凸轮外形和储能器初始压强的设计来调节着陆火箭运动学特性,使火箭按照特定的运动学特性在有限的缓冲位移内减速至静止稳定且缓冲加速度最小。对索式火箭回收着陆系统建立精准高效的多体动力学模型,并针对不同的工况进行仿真校验。仿真结果表明根据所提反问题设计方法设计的索式火箭回收着陆系统能够按照特定的运动学特性减速缓冲着陆火箭,具有较强的减速缓冲能力;针对不同质量和着陆位置偏差的着陆火箭,具有自动调整液压阻力保持火箭相同的运动学特性的能力。

关键词：可重复使用火箭着陆系统多体动力学液压缓冲反问题设计

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非死锁合同网协议驱动的多机分布式时序任务分配

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宇航学报 2022年第5期43卷 675-684页

作者：曹严龙腾孙景亮徐广通北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 清华大学精密仪器系北京100084

针对多无人机协同任务分配的时序约束问题,提出了基于非死锁合同网协议(DF-CNP)的分布式时序任务分配方法,从理论上避免任务死锁,提升分配结果最优性。定义了局部信息条件下时序任务死锁判据,通过检测时序任务图环路状态与顶点可达性,... 详细信息

针对多无人机协同任务分配的时序约束问题,提出了基于非死锁合同网协议(DF-CNP)的分布式时序任务分配方法,从理论上避免任务死锁,提升分配结果最优性。定义了局部信息条件下时序任务死锁判据,通过检测时序任务图环路状态与顶点可达性,判定分配方案的全局死锁状态,保证分配结果的可行性。定制了最近邻-深度优先混合搜索算法,在合同网排序过程中优先选择最近邻任务,并结合死锁判据递归回溯,在分布式架构下并行生成满足死锁约束的任务排序方案,提升分配结果的最优性。仿真对比结果表明:相比于非死锁遗传算法(TB-GA),DF-CNP在求解效率方面具有显著优势;与耦合约束一致性束算法(CBBA-TCC)相比,DF-CNP结果最优性明显提升。

关键词：无人机分布式任务分配时序任务死锁合同网协议

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基于自适应视线法的无人机三维航迹跟踪方法

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航空学报 2022年第9期43卷 643-652页

作者：李辉龙腾孙景亮徐广通北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 清华大学精密仪器系北京100084

针对无人机(UAV)三维航迹跟踪过程中由于参考航迹切换导致的跟踪误差大、收敛速度慢等问题,提出了基于自适应视线法(ALOS)的航迹跟踪控制方法。设计自适应接纳圆策略,根据航迹段夹角自适应调节航迹点接纳圆半径,提高参考航迹切换时无人... 详细信息

针对无人机(UAV)三维航迹跟踪过程中由于参考航迹切换导致的跟踪误差大、收敛速度慢等问题,提出了基于自适应视线法(ALOS)的航迹跟踪控制方法。设计自适应接纳圆策略,根据航迹段夹角自适应调节航迹点接纳圆半径,提高参考航迹切换时无人机跟踪精度。设计水平与高度跟踪误差反馈的前视距离自适应调整策略,根据跟踪误差变化实时调整跟踪目标方向,引导无人机快速稳定趋近参考航迹。基于视线法引入自适应接纳圆和前视距离策略,提出自适应视线法。通过定制基于自适应视线法的状态反馈跟踪控制律,实现对参考航迹稳定跟踪。仿真结果表明:提出的自适应视线法相比基于固定接纳圆和固定前视距离的经典视线法能够有效减小跟踪误差,提高收敛速度;相比于非线性导引法,自适应视线法在跟踪精度和收敛速度上更具有优势。

关键词：无人机(UAV) 三维航迹跟踪视线法(LOS) 自适应接纳圆策略自适应前视距离策略

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考虑结构参数不确定性的月球探测器结构优化设计

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宇航学报 2021年第12期42卷 1502-1514页

作者：陈昭岳刘莉岳振江北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,... 详细信息

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,提高了模型分析效率;基于区间场不确定性分析方法,建立了结构参数不确定性模型,并开展了探测器结构参数区间灵敏度分析;基于区间可能度理论实现了不确定性优化问题的转换。通过两个优化算例进行方法验证,优化分析结果表明,基于本文的结构优化框架,可以明显提高结构优化效率;通过与确定性优化结果对比,验证了考虑结构不确定性的结构优化可以提高分析结果的可靠性。

关键词：月球探测器力学环境动力学优化设计多域子结构方法区间不确定性

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升力体式浮升混合飞艇多学科设计优化

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北京航空航天大学学报 2021年第1期47卷 72-83页

作者：孟军辉李沫宁马诺刘莉北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多... 详细信息

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多学科设计优化(MDO)方法引入到混合飞艇的总体设计中,将其分解为能源子系统、气动和推进子系统以及结构和重量子系统。在子系统模型构建的基础上,提出具有自适应能力的基于响应面的并行子空间优化(CSSO-RS)算法,将重量平衡和能量平衡作为实现远距离载重运输的约束条件,并提出爬升、日间巡航、滑翔和夜间巡航的多阶段任务剖面,以充分利用太阳能电池、燃料电池和锂电池的优势,实现混合飞艇的最优化设计。优化结果表明:具有自适应能力的优化算法在精确度和计算效率上均有明显的优势,同时重量分配的结果也为混合飞艇结构轻量化设计和能源系统设计提出了更高的要求。

关键词：混合飞艇混合能源多学科设计优化(MDO) 基于响应面的并行子空间优化(CSSO-RS) 近似模型

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孔内壁残余应力和表面粗糙度对7050铝合金紧固孔试样疲劳寿命的影响

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机械工程材料 2025年第1期49卷 23-29页

作者：刘长军戴寅常帅谈建平华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237 上海飞行器力学与控制研究院上海200237

通过不同切削速度(4,8,12,16,20,40,80 mm·min-1)钻铰、不同进给速度(0.02,0.04 mm·r-1)铣削和电火花加工,在7075-T72451铝合金疲劳试样中心制备了不同表面粗糙度和残余应力的紧固孔,通过高周疲劳试验研究了孔表面粗糙度和残... 详细信息

通过不同切削速度(4,8,12,16,20,40,80 mm·min-1)钻铰、不同进给速度(0.02,0.04 mm·r-1)铣削和电火花加工,在7075-T72451铝合金疲劳试样中心制备了不同表面粗糙度和残余应力的紧固孔,通过高周疲劳试验研究了孔表面粗糙度和残余应力对试样疲劳寿命的影响,建立了孔表面粗糙度和残余应力与疲劳寿命之间的关系。结果表明:3种工艺加工孔中,钻铰孔表面质量最好,可以通过增加切削速度在维持较小表面粗糙度的同时增大残余压应力。表面粗糙度和残余应力共同影响疲劳寿命,表面粗糙度较小时,随着残余压应力增加,疲劳寿命延长;表面粗糙度增大后,应力集中效应对疲劳寿命影响的占比变大,残余应力的影响占比变小,疲劳寿命缩短;切削速度为16 mm·min-1时钻铰孔试样疲劳寿命最长;提出的综合考虑表面粗糙度和残余应力影响的孔表面质量影响系数能在±2.5倍数据分散带内很好地关联疲劳寿命。

关键词：孔加工疲劳寿命表面粗糙度残余应力

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基于启发式增量搜索的无人机动态航迹规划

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中国科学:信息科学 2025年第4期55卷 931-948页

作者：李俊志龙腾孙景亮罗野周桢林北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401121 陆空基信息感知与控制全国重点实验室北京100081

面向动态环境下无人机航迹规划的高时效性和动态环境适应性需求,开展基于启发式增量搜索的航迹规划方法研究.将稀疏A^(*)(Sparse A^(*),SA^(*))与增量式搜索结合:通过改进节点扩展规则、定制节点简并策略,实现对SA^(*)历史规划的节点图... 详细信息

面向动态环境下无人机航迹规划的高时效性和动态环境适应性需求,开展基于启发式增量搜索的航迹规划方法研究.将稀疏A^(*)(Sparse A^(*),SA^(*))与增量式搜索结合:通过改进节点扩展规则、定制节点简并策略,实现对SA^(*)历史规划的节点图和代价信息的复用,避免计算资源的浪费;通过定制启发式增量搜索框架,在历史规划信息的基础上进行局部增量式更新,提出了增量式动态稀疏A^(*)算法(incremental dynamic sparse A^(*),ID-SA^(*)),提升航迹规划的动态环境适应性.数值仿真与飞行试验结果表明,ID-SA^(*)能够利用历史规划信息加速动态环境下的航迹重规划,效率远高于SA^(*)、即时修复式稀疏A^(*)(anytime repairing sparse A^(*),AR-SA^(*)),耗时降至10^(-1)s量级,满足有限机载运算资源下的高效动态航迹规划需求.

关键词：无人机航迹规划动态环境启发式增量搜索稀疏A^(*)算法

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三体轨道动力学研究进展

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力学学报 2021年第5期53卷 1223-1245页

作者：李翔宇乔栋程潏北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 深空探测导航与控制工信部重点实验室北京100081

三体系统轨道动力学问题是航天动力学领域中的经典问题,具有丰富的理论与工程意义,并将在人类由近地延伸到深空的航天活动过程中起到至关重要的作用.本文回顾并总结了三体系统轨道动力学相关研究进展,并结合未来的深空探测的发展趋势,... 详细信息

三体系统轨道动力学问题是航天动力学领域中的经典问题,具有丰富的理论与工程意义,并将在人类由近地延伸到深空的航天活动过程中起到至关重要的作用.本文回顾并总结了三体系统轨道动力学相关研究进展,并结合未来的深空探测的发展趋势,展望了三体系统轨道动力学研究中的热点与挑战.首先阐述了三体问题的研究背景及意义,简要回顾了三体系统动力学模型的发展历程.其次,系统概述了三体系统平衡点附近的局部运动特性,介绍了平衡点附近周期轨道解析与数值求解方法,给出了拟周期运动的最新进展.同时总结了共振轨道、循环轨道、自由返回轨道等三类三体系统全局周期运动的动力学特性与研究进展.再次,从不变流形理论和弱稳定边界理论两个方面综述了三体系统中低能量转移与捕获轨道设计的研究进展.最后,综述了三体系统轨道动力学在编队飞行、导航星座设计两方面的应用,并展望了全月面覆盖轨道设计、三体系统下的小推力轨道优化和三体系统的三角平衡点开发利用中值得关注的轨道动力学与控制问题.

关键词：三体问题轨道动力学周期运动捕获轨道转移轨道

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