基于有限元—刚体混合模型的运载火箭缓释放特性分析

以一种新提出的新型强制式牵制释放系统为例,建立了分析运载火箭缓释放过程中缓释特性的有限元—刚体混合模型。采用刚体模型计算运载火箭的运动,利用有限元方法计算缓释销的弹塑性大变形接触过程,缓释机构和运载火箭的界面满足力和位移的协调条件。该混合模型采用增量方法进行求解,其可用来分析缓释机构的不同材料、几何形状、尺寸以及摩擦条件对运载火箭的完全释放时间、释放时刻速度以及缓释机构消耗功等参数的影响。     

矩形锥壳在外压作用下分叉稳定性分析

用8结点三维退化壳体单元与非线性有限元法分析了矩形锥壳在外压作用下的稳定性问题。加载过程采用增量方法，计算出位移、应变与载荷的变化曲线。在分叉型失稳时，位移和应变发生突变，以此作为失稳的准则，便于工程检测。计算结果与实验进行了比较，说明此方法可以用于工程分析。     

圆柱壳在轴向压力作用下的稳定性和振动特性

利用Hamilton原理得出轴向压力作用下圆柱壳位移增量的动力学方程,推导了方程的解析解。通过数值计算,分析了轴向压力作用下圆柱壳的临界屈曲压力随壳体长度变化的曲线,讨论了壳体几何参数(L,h)变化和轴向力幅值变化对振动频率影响的变化曲线。数值计算结果表明,圆柱壳的临界屈曲压力与失稳模态紧密相关;圆柱壳的自振频率随壳体的长度增加而下降,随壳体的厚度增加而提高;圆柱壳的自振频率和最低频率随轴向压力的增大而下降。     

G45钢破片对中大口径弹体侵彻仿真分析北大核心

为了研究不同质量G45钢破片对中大口径弹药壳体侵彻效应,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立破片侵彻壳体模型。将弹药壳体通过等效公式换为Q235钢板,开展了在不同速度下,不同质量G45钢破片侵彻等效靶板Q235钢数值模拟仿真。仿真分析结果表明:相同质量下,G45钢破片撞击靶板侵彻深度与侵彻直径随着速度增加呈现递增趋势;得到了4.7 g,9.8 g小质量G45钢破片在800~1800 m/s速度范围内无法有效穿透中大口径弹体等效靶的结论;19.5 g G45钢破片侵彻20 mm的中大口径弹体等效靶的极限穿透速度范围在1200~1400 m/s之间。     

轴对称载荷作用下迭层复合材料旋转壳体的有限元法

本文用有限元素位移法分析了由迭层正交异性材料组成的轴对称旋转壳体、在轴对称载荷作用下的应力、应变及位移。所选择的元素是截锥壳元。文中推导了元素刚度矩阵和应力矩阵表达式,并用固体火箭发动机壳体为实例进行计算。为了限制篇幅,计算机程序和程序框图在这里略去,可参阅参考资料[5]。     

基于虚拟样机的某型手枪发射动力学仿真研究

在分析某型手枪主要部件运动和受力特点的基础上,利用SolidWorks和ADAMS建立该手枪33个刚体28个自由度的虚拟样机模型。选取枪管角位移、枪机速度和位移为校验指标,将仿真结果与试验结果对比,验证了仿真分析的可信性;通过仿真得到了手枪各部件的运动和受力情况,为进一步的仿真及结构优化奠定了基础。     

三维边界积分方程中的奇异积分的处理

针对三维边界积分方程中奇异积分的不同形式分别进行了讨论,用刚体位移原理消除强奇异因子,用线性位移函数消除弱奇异因子,在计算工作量大大减少的情况下,保证了原求解精度的要求,并通过数值算例表明了该方法的可行性。     

球面冲击波作用下船体梁运动响应特性

将船舶结构简化为刚塑性等截面船体梁,以炸药在船体梁中部正下方爆炸工况为研究对象,提出了一种计算船体梁在近场爆炸冲击波作用下发生整体运动响应的理论方法。根据冲击强度的不同,将整体运动划分为刚体运动和塑性运动,分别建立了相应的运动理论模型,并进一步分析了两种运动形式的一般特性。结果表明:船体梁发生刚体运动时,结构的整体运动速度和位移随着时间的增加而非线性增大,但运动幅值较小;船体梁进入塑性运动后,其运动过程可看作是正向刚体上升过程中叠加了一个反向塑性变形过程,且梁中部以反向变形损伤为主。     

破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距研究

为探讨破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的先后作用机制,通过分析冲击波和破片在空气中的运动规律,在考虑壳体对冲击波强度的影响下,建立了冲击波与破片先后作用临界爆距的理论计算模型,并进行了实例分析。实例分析验证了理论模型的合理性和有效性。在此基础上,对临界爆距的影响因素进行了讨论,发现战斗部装填系数、装药类型以及壳体厚度对临界爆距的影响较大,而破片质量和形状对临界爆距的影响较小;随装填系数、装药爆热和爆速、破片质量的增大,临界爆距值均相应减小;随着壳体厚度和破片形状不规则度的提高,临界爆距值相应增大。     

布雷车布雷时的Kane方法分析

本文应用多刚体系统动力学中的Ｋａｎｅ方程建立了１９自由度的动力学模型,该模型充分考虑了各部件间的间隙,部件之间的弹性铰联结以及对地面的弹塑性处理,计算了布雷弹的速度和加速度以及发射后的车体的位移,因考虑的因素较为全面,计算结果表明,对系统的分析是成功的。     

基于在线动平衡的磁轴承参数辨识

针对磁悬浮刚性转子系统,提出了一种基于在线动平衡的磁轴承参数辨识方法。采用已知大小和相位的不平衡质量作为激振源,根据动平衡仪测得的转子不平衡响应,求得磁轴承位移刚度和电流刚度。利用某型磁悬浮控制力矩陀螺对该方法进行了试验验证,得到了一定转速范围内的磁轴承位移刚度和电流刚度,证明了该方法的正确性和实用性。试验结果表明外转子型磁轴承位移刚度和电流刚度随转速的增加而下降明显。     

面对称旋转导弹刚体弹道模型

为了计算面对称旋转导弹的刚体弹道,根据面对称旋转导弹的特点,建立了其刚体弹道模型,定义了模型中的坐标系并给出了各个坐标系之间的转换关系,在此基础上得出了角度的计算公式,分析了风对旋转导弹运动的影响,在弹体坐标系下计算了气动力和气动力矩,解决了面对称旋转导弹弹道精确计算问题。     

旋成体射弹倾斜入水运动仿真

为了研究运动参数和弹头外形对弹体斜入水过程的影响规律,采用气液两相流体积分数和水汽空化模型,通过嵌套网格实现刚体三自由度运动学和动力学耦合,模拟了弹体以80～100 m/s速度倾斜入水开空泡阶段的运动过程。经文献实验验证,入水弹体速度与位移的误差为0～6%和-8%～0,转动角度误差为-6%～0。通过对入水速度和入水角度的多工况模拟研究,发现入水速度增大,弹体轴向冲击载荷增大,最大载荷与速度的平方呈线性关系,弹体速度非线性衰减率大;入水角增大,弹体转动角速率减小,运动稳定性强,速度衰减率不受入水角影响。与圆锥头部弹体相比,采用头部阶梯状修型后的弹体的平均速度衰减率、转动角速率和最大轴向冲击载荷分别降低到66.7%、40%和77.2%,显著提高了运动稳定性。     

平流层飞艇气动特性相似缩比分析与风洞试验

阐述了平流层飞艇气动特性天地相似缩比分析设计方法,给出了刚体模型与柔性体模型完成风洞试验需满足的相似准则数,并指导完成两类缩比模型研制及风洞试验。通过对两类缩比模型风洞试验数据的分析,发现平流层飞艇不同充气内压下气动特性规律基本一致,但较刚体模型有明显的差异;柔性特征下的气动阻力系数明显高于刚体,在零攻角状态下甚至高出一倍,引发滚转气动力矩特性出现稳定与发散的本质变化。这对平流层飞艇特别是低压保形下的柔性气动特性评估,克服现有采用刚体气动特性数据或工程估算方法进行“动阻平衡”飞艇总体设计存在较大偏差的弊端,具有重要工程应用价值。     

挠性航天器姿态机动的主动振动控制

研究了挠性航天器姿态机动过程中挠性附件的主动振动控制问题.针对刚性主体上带有挠性梁的航天器,在建立挠性系统动力学模型的基础上,采用滑模变结构控制策略进行挠性航天器的大角度机动控制,为了快速抑制由于刚体运动而激发的弹性振动,在挠性梁上配置压电致动器,并通过速度反馈设计压电致动器的控制律.仿真结果表明,此方法在实现了旋转机动的同时,有效抑制了弹性振动.     

行波推进仿生机器鱼

介绍5种常见的鱼类游动模式,分析讨论仿生机器鱼的生物学原型。基于对裸臀鱼属(gymnarchus niloticus)与裸背鳗属(gymnotus carapo)活体鱼的实验研究,建立了长背鳍扭转行波动态曲面的数学模型。依靠长鳍行波实现推进与控制的新型仿生机器鱼,其基本结构是"刚性身体"与"柔性背鳍"的组合,这有利于改善现有摆动式机器鱼的技术性能。裸臀鱼属与裸背鳗属鱼类可作为发展特种机器鱼潜艇的生物学原型,以提高现行水下航行器的效率和机动性能。     

利用加速度FRF的质量控制区段求测刚体质量分布特性

本文详细地介绍了一种如何利用实验模态分析中测得的加速度频率响应函数的质量控制区段来求出被测刚体的质心位置及质量矩阵诸元的方法。     

目标进动的雷达特征分析

在采用刚体姿态动力学对锥体目标进动进行理论分析的基础上,针对锥体目标上存在和不存在随目标旋转的散射结构的情况,对锥体目标进动时的雷达目标特征的周期性进行了讨论,建立了锥体目标进动时的雷达回波模型,通过仿真数据提取目标空间进动和自旋参数,验证了模型的正确性。     

空间双体系绳系统展开阶段末端星姿态动力学分析

为了研究空间系绳系统展开过程中末端星的姿态运动,采用第二类拉格朗日方程建立系统展开及末端星角运动的数学模型,分析展开阶段末端星的姿态动力学特性。建模时将系绳末端连接的母星与子星视为尺寸不可忽略的刚体,且母星质量远大于子星质量,系绳视为有质量的刚性杆。利用该数学模型可以分析系绳系统的展开过程,研究影响末端星姿态运动的主要因素,包括姿态角初始扰动以及末端星动/静不对称性。仿真结果表明,系绳展开时末端星姿态角初始扰动及动静不对称性可能会导致姿态角失稳,出现系绳缠绕星体的情况。仿真结果可以为展开阶段末端星姿态控制提供参考。