微机械陀螺品质因数的在线测量方法

品质因数是决定微机械陀螺结构性能的重要参数。传统测量振动结构品质因数的幅频曲线半功率带宽法需要记录大量幅频响应数据并需作离线处理,测量效率很低。通过分析微机械陀螺动力学模型发现,品质因数可根据谐振频率及相频函数在谐振频率点处的一阶导数值计算,且相频曲线在谐振频率点附近近似为线性。利用这些特点,提出一种新的品质因数在线快速测量方法。首先,在谐振频率附近对陀螺进行激励,得到相频数据;然后,使用递推最小二乘法估计出相频曲线斜率;最后根据该斜率和谐振频率值计算出品质因数。新方法不需要存储和离线分析频率响应数据,可以自动确定品质因数。仿真和实验验证了本文方法的正确性和可行性。     

采用附加谐振器的压电俘能器动力学建模及振动特性分析

基于压电振动系统的Lagrangian方程,推导了含附加谐振器的压电俘能器机电耦合动力学模型,给出了输出电压的频域表达式,探讨了谐振器中弹簧刚度、质量块质量、阻尼系数以及负载电阻、激振频率等参数对输出电压的幅频特性的影响。分析结果表明:附加谐振结构使得压电俘能器出现二阶谐振,随着弹簧刚度的增加,二阶谐振频率逐渐增加;随着质量块质量的增加,二阶谐振频率逐渐减小;阻尼系数仅对二阶谐振峰值有影响,且峰值随阻尼系数的增加而减小;一阶谐振峰值随激振频率的增加而增加,且一阶谐振频率逐渐向二阶谐振频率偏移;负载电阻不影响谐振频率,系统输出电压和输出功率随着负载电阻的增加而增加。     

螺栓法兰连接结构有限元模型参数确定方法

螺栓法兰连接广泛用于各种工业结构中,为准确预测该连接在实际工作中发挥的作用,需要建立准确高效的有限元模型。针对有限元建模过程中模型各种参数的确定问题,综合使用数值仿真手段和试验手段分别对模型网格参数和接触参数的确定开展研究。参数确定后的螺栓法兰连接结构有限元模型在保证计算精度的前提下,计算效率得到显著提高。     

网格参数与离散格式对潜艇阻力预报精度的影响

借助于计算流体力学软件,生成了2组不同网格数量和壁面Y+值的网格模型,并对潜艇周围流场进行了数值模拟,得到了不同航速下的潜艇阻力,然后结合试验数据进行了对比分析。研究发现:一阶精度离散格式的阻力计算结果误差过大不可信,而对于不同的离散格式,网格的细化都能提高计算精度;当网格模型壁面Y+值控制在200以内且采用二阶精度离散格式计算时,较稀的网格模型也能得到误差小于3%的计算结果。     

模态分析在确定尾流中气泡谐振频率的应用

舰船尾流的声学特性由分布在尾流中气泡的声学特性决定.气泡的声学特性表现在对不同频率入射声波的反射和散射作用,主要由气泡的谐振频率决定.有限元分析中模态分析可以分析振动结构,得到物体结构的谐振频率.根据尾流中气泡的声学特性,建立气泡声学特性结构模型,用模态分析方法确定气泡的谐振频率以验证模型的正确性,将有限元方法引入分析舰艇尾流的声学特性中.     

脉冲激励下船舶结构谐振响应预报及其模态阻尼参数识别

从模态识别基本原理出发,对脉冲激励下的时-频域响应、谐振激励下的时域响应的表达式进行推导,找到了其时-频域下的幅值关系,认为一定条件下谐振响应中伴随自由振动成分短时间内难以衰减,指出谐振激励力幅值与脉冲力幅值相等时,脉冲响应频谱对应频率下的幅频与谐振下的强迫振动幅值相等。在建立响应等价关系的基础上,推导了仅通过脉冲响应频谱上有限个谱线信息所确定的某阶模态阻尼比的计算公式。利用船体梁模型验证了响应预报及阻尼比估算的准确性。完成了2块不同材料典型船体板单元模型的前8阶模态阻尼比测试,通过数值计算结合试验响应频谱验证了方法的快速性、可靠性。     

船体结构刚度对桅杆振动特性的影响及控制

采用Euler Bellouli梁理论推导出桅下船体结构旋转刚度和桅杆首阶固有频率参数之间的关系.用桅下船体结构的旋转刚度kα和桅杆参数EIl的比值判断桅下船体结构的旋转刚度对首阶固有频率的影响,对一个安装在不同旋转刚度基础上的桅杆实例进行了有限元计算,找出了桅下船体结构旋转刚度的合理设计范围.有限元软件仿真计算结果表明,合理地选择kα值可使桅杆首阶振动频率得到主动控制.     

不同加载方法对甲板大开口分段有限元计算的误差分析

利用ＭＳＣ－ＮＡＳＴＲＡＮ有限元程序模拟计算甲板大开口的应力．建立简单的总体和分段力学模型，采用不同的加载方法进行甲板应力计算，将局部应力计算结果与整体应力计算结果比较，得出各种加载方法有限元计算的误差，从而给出误差小、建模简单的局部分段模型加载的最佳方法．     

基于人工蜂群算法优化的改进高斯过程模型

高斯过程(GP)的非线性特征导致其对大样本的训练时间复杂度过高,而且其超参数的选取是否适当直接影响高斯过程回归模型的预测精度。提出采用人工蜂群(ABC)算法优化改进GP以减小时间复杂度和提高预测精度。改进GP通过选取训练样本的子样本进行模型学习,以降低训练过程的时间复杂度。ABC通过优化改进GP的超参数,提升预测精度。选取训练样本的子样本构建改进GP回归(GPR)模型,采用ABC算法搜寻改进GPR的最优超参数,并用得到的超参数构建最优的改进GPR模型,输入测试样本进行预测并输出预测精度。将该模型应用于解决海上远程精确打击(LPSS)体系作战效能评估问题中,通过MATLAB仿真实验,与常见的多种优化方法相比较,验证了该模型的有效性。     

基于量子遗传算法的钢管焊接结构焊缝损伤识别

利用从发射台骨架试验模型获取的模态参数,选择识别结果中精度较好的模态频率作为模型修正的基准频率.通过对待修正参数的灵敏度分析,运用ANSYS和MATLAB软件对有限元模型进行了修正.以实测模态和计算模态之间的误差建立一个带约束边界的非线性最小二乘目标函数,将损伤识别问题转化为优化问题,引入量子遗传算法处理模态参数,进行结构的损伤识别.为了让量子遗传算法更适用于结构工程损伤识别领域,提出了改进的动态策略调整量子门旋转角.以有限元模型焊接结点单元组弹性模量的降低模拟焊缝损伤,并假定了损伤工况,对发射台骨架模型的数值仿真及试验研究表明:该损伤识别方法识别效果较为理想,为解决这种复杂焊接结构焊缝损伤识别问题提供了新的思路.     

DIP引脚应变分析

为了研究双列直插式元件在振动冲击环境下的可靠性,首先通过建立其物理模型,利用莫尔积分方法对引脚的变形进行分析,可以得到引脚任意位置的变形量;而后建立元件的实体模型,利用有限元方法对其应力应变进行仿真分析,结果表明在外载荷作用下,引脚是元件的薄弱环节,尤其在引脚与其他部位连接位置处易出现应力集中使其应变量较大,导致可靠性降低;最后进行振动冲击环境下的应变测量试验,在30 g的冲击载荷下,引脚的最大变形量可达66.47×10-6,在50 g的冲击载荷下,引脚的最大变形量可达173.95×10-6,在扫频过程中,当激振频率为146.48 Hz时,引脚的变形量最大。     

筒形桅杆有限元计算模型及无刚度奇点的消除方法研究

本文提出了一个用于消除空间杆梁结构有限元模型中的无刚度“奇点”的元素及相应的刚度矩阵计算公式。在无刚度“奇点”出现处以此元素替代拉压杆元,可使空间杆梁结构模型中的无刚度“奇点”消失,能够在不增加整个计算模型自由度的情况下提高计算结果的精度。在微型计算机上运用全部三维12自由度梁单元计算模型、拉压杆元——加弹性支座计算模型和本文提出的计算模型对某型军舰的桅杆结构进行了实例计算比较。计算结果表明:用本文方法得到的应力值、位移值与全部三维12自由度梁单元模型的计算结果符合良好。     

焊接工艺对GMAW堆焊焊缝区温度场影响的数值模拟

为了探索焊接工艺对熔化极气体保护堆焊快速成形零件组织性能的影响，根据材料热物理性能参数以及相变潜热与温度的非线性关系，建立了熔化极气体保护堆焊成形过程的数学模型和有限元模型，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现了高斯移动热源载荷下的熔化极气体保护堆焊成形温度场计算，分析对比了不同焊接工艺对焊缝区温度场热循环的影响。结果表明：在其他因素一定的条件下，热输入和焊接速度对焊缝区热循环影响显著，而基板厚度对其影响较小；选择厚度约为16mm的基板，采用小于120×20J的热输入和大于10mm／s的焊接速度有望成形出性能优良的零件。     

火炮动态后坐装置有限元分析与优化

活塞缸是火炮动态后坐装置中的关键部件,其结构强度设计是整个实验装置强度设计的核心。利用I-DEAS软件,在对其进行实体建模和有限元网格划分的基础上,计算了活塞缸整体的应力应变值,得到了活塞缸工作时的应力应变图,并对其结构中应力状况恶劣的部位进行了结构优化。     

亚波长割线对结构的太赫兹共振特性

利用有限元方法模拟了以亚波长周期排列的金属割线对(cut-wire pair)结构在太赫兹频域的透射谱.以单色平面波正入射该结构,透射谱出现很强的共振峰,其线宽随着金属几何线宽增加而增加,且在频域上出现红移.通过理论建模和数值仿真相结合分析,证明了这种随金属线宽增加而增强变宽的共振峰是法布里-珀罗(Fabry-Péro...     

车辆典型部件结构的有限元模型修正方法

以车身结构中简化的典型结构形式为研究对象,利用有限元软件中的焊点模拟单元,建立典型结构的有限元模型并进行模态分析。在参数灵敏度分析的基础上,结合模态试验测得的数据,利用广义简约梯度算法,对结构的有限元模型进行修正和模型验证,深入探讨了车辆典型部件结构的有限元模型修正方法。通过模型修正,有限元模型的精度得到了明显的提高,为进一步研究车辆结构部件的振动特性奠定了基础。     

加筋板架抗动能穿甲的等效防护厚度研究

为研究舰船舷侧结构抗穿甲性能,采用有限元分析了两种典型工况下板架的穿甲破坏模式、弹体的剩余速度和板架的变形吸能规律,提出了基于剪切冲塞模式的剩余速度理论计算模型,比较了不同等效计算方法得到的结果,并将理论计算结果分别与相关文献的实验结果和本文的有限元计算结果进行了比较,两者之间均吻合较好。结果表明,加强筋对板架的抗穿甲性能影响较大,而板架的实际等效厚度是决定其抗穿甲性能的主要因素;不同的等效计算方法与模型相对尺寸、弹体冲击速度以及命中位置有关,对于弹体直径相对较大且初始冲击速度较高时,不同的等效计算方法得到的结果基本一致。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。     

利用PJ模型计算最低陷获频率的适应性

为了研究PJ模型的适应性,简述了蒸发波导原理和PJ模型理论,介绍了海上蒸发波导测量方法和如何确定电磁波的最低陷获频率;分析了以PJ模型计算的蒸发波导最低陷获频率对气象参数的敏感性,提出以最小陷获频率为基准,检验PJ模型的适应性;通过将PJ模型值计算结果与海上试验实测值进行比较,得出试验数据分析结果与敏感性结论基本相符,结果显示PJ模型在我国海区在湿度不太大和风速不是很小条件下适应性较好。