电磁轨道发射装置磁热耦合数值计算方法

针对导轨式电磁发射装置动态发射过程中的物理场计算问题,基于发射装置的二维控制方程,推导出相应的有限元离散方程,并根据计算模型的特点,采用自由度平移法处理运动问题保证求解区域不变,建立了考虑摩擦热下的电磁-温度-运动耦合场有限元数值计算模型。根据模型计算得出了不同电枢运动下的电流密度及磁场分布,并分析了温度场在电枢轨道接触面的分布特性,结果表明:电枢运动速度越大,速度趋肤效应越明显,枢轨接触面处的电流密度、接触压强及温升越大。     

弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算

基于齿轮啮合原理和摩擦学理论,将弧齿锥齿轮等效为当量直齿圆柱齿轮,并综合考虑啮合点相对滑动速度、法向载荷、摩擦系数等时变性因素和实际重合度的影响,建立弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算模型。基于该模型,以某型直升机尾减速器弧齿锥齿轮为对象,对其进行摩擦功率损失计算分析。结果表明,该计算模型考虑因素全面、分析方法简便、计算结果准确可靠,对弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算具有参考价值。     

有初始间隙弹性摩擦接触问题的罚有限元法

针对三维有初始间隙带摩擦的弹性接触问题,提出了一种新的迭代求解方法——罚有限元法。根据接触问题局部非线性的特点,将接触区域的法向非嵌入条件及切向连续性条件作为罚因子引入系统的总势能泛函中,由最小势能原理,得出了求解有初始间隙带摩擦弹性接触问题的罚有限元公式系统。最后通过两个数值算例验证方法的正确性和有效性。     

含运动副间隙舵机执行机构的动态特性研究

为了研究运动副间隙对空间4R机构动态特性的影响,间隙处的接触碰撞模型和摩擦的建立分别采用非线性弹簧阻尼模型和修正的库伦摩擦模型。在Solidworks中建立空间4R机构模型,导入ADAMS中进行动力学仿真分析。对比含间隙和不含间隙时系统动力学仿真结果的异同,分析间隙大小和最佳间隙量对空间4R机构动态特性的影响,为机构的设计提供了重要的参考依据,有利于工程实际应用。     

球体结构近水面运动过程附加质量研究

基于CFD平台,运用VOF法和动网格技术,针对球体结构近水面运动过程提出了一种新的附加质量求解方法,推导了相应的数学公式,构建了数值模型,设定不同的运动规律对方法进行了验证分析,在此基础上,计算了不同浸深状态时球体结构的附加质量。结论表明,提出的求解方法正确有效;接近自由面过程中,球体结构的垂向和横向附加质量均呈下降趋势,顶端刚好接触自由面时分别下降29.6%和16.2%,对球体结构稳定性、安全性设计的影响不可忽略。     

利用模态迭加法进行动响应分析应注意的问题

采用MSC-MARC程序的模态迭加法,对具有指数规律冲击载荷作用下的简支矩形板进行了响应计算,指出并讨论了应用模态迭加法求解结构动响应时应注意的几个问题.     

基于打靶法的含摩擦齿轮系统运动稳定性分析

采用打靶法对含摩擦齿轮系统进行运动稳定性分析能够揭示摩擦对齿轮系统动力学行为所产生的复杂影响.建立了计及摩擦的单对齿轮非线性系统的非线性动力学模型,采用打靶法对其周期运动进行了求解,并应用Floquet乘子判断系统周期解的稳定性和分岔特点,得到了系统在不同的摩擦系数条件下周期运动的演变规律.相比于Runge-Kutta法,打靶法能得到更为全面的齿轮系统的不稳定和稳定的周期解.研究发现:摩擦能改变周期运动的性态,可在一定程度上提高系统周期运动的稳定性,同时会产生新的不稳定的周期运动,使得齿轮系统的动力学行为更为复杂.     

基于有限元模型的机枪结构动态特性仿真

在对机枪进行结构设计时,了解机枪的固有频率和射击载荷作用下的动态响应特性对整个武器射击精度的影响十分必要。利用有限元分析软件对某机枪模型进行模态仿真分析,进而得出该武器对射击精度影响较大的部件。同时对机枪在射击载荷作用下的动力响应特性进行仿真计算,阐述了在机枪结构设计时频率匹配、射向一致的必要性,为机枪结构动力修改提供了理论依据。     

圆柱壳振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法及特性分析

针对圆柱壳结构瞬态声振特性分析研究不足,结合Newmark-β积分法和Kirchhoff时域边界积分方程,提出一种圆柱壳受迫振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法。基于一阶剪切变形理论和微元法思想,建立了圆柱壳振动声辐射分析模型,采取Jacobi多项式和Fourier级数表示轴向和周向位移容许函数,基于Rayleigh-Ritz法和Newmark-β积分法计算圆柱壳的受迫振动时域响应,在此基础上,基于Kirchhoff积分方程求解辐射噪声时域响应,分析圆柱壳受迫振动声辐射特性。与有限元方法/边界元方法数值结果对比表明,该方法具备收敛性好、精度高等优点,圆柱壳结构声振响应峰值随边界条件的刚度变弱存在左移现象,振动声辐射响应随厚度的增加呈现下降趋势;当随机载荷峰值频率与结构固有频率接近时,结构声振响应出现强特征线谱。     

舰船局部结构在水下爆炸气泡载荷作用下的塑性变形分析

在水下爆炸载荷作用下的舰船局部结构塑性变形计算中,往往只考虑冲击波载荷的影响而忽略气泡载荷的影响。为研究气泡载荷在舰船局部结构塑性变形中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus,对舰船局部结构典型形式加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值仿真。其中,载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型。分析仿真结果发现,模型中点变形挠度明显分为两个阶段,很容易区分冲击波载荷引起的变形和气泡载荷引起的变形。将最终变形挠度仿真计算结果与试验结果进行对比,两者吻合较好。计算结果表明:由气泡载荷引起的加筋板塑性变形挠度超过总变形挠度的30%,所以在计算中气泡载荷的影响不容忽视。     

应用有限元混合法分析两弹性接触体的动力响应（理论部分）

本文将动力分析中的直接积分法与有限元混合法结合起来对两弹性接触体的摩擦动力求解问题进行了理论分析,推导了有关的有限元公式,设计了计算框图,为计算程序的实现提供了理论依据。     

组合金属橡胶隔振系统参数识别

对2块金属橡胶元件组合制备的隔振器进行静动态试验,指出组合隔振器的优点;利用双折线模型描述该非线性迟滞系统的记忆恢复力,并建立该系统的本构关系及参数识别方程;采用给记忆恢复力zs赋初值,再将用最小二乘法识别得到的参数作为初值构造误差函数,利用误差函数把一次刚度和记忆恢复力的参数识别问题转化为函数优化问题的方法,用小生境遗传算法进行优化识别;对该方法进行模拟仿真识别,并对某金属橡胶隔振器进行试验研究.仿真和试验均表明该方法根据系统输入-输出数据来直接识别系统的物理参数,简单可行且精度较高.     

The payment scheduling problem

Large complicated projects with interdependent activities can be described by project networks. Arcs represent activities, nodes represent events, and the network's structure defines the relation between activities and events. A schedule associates an occurrence time with each event: the project can be scheduled in several different ways. We assume that a known amount of cash changes hands at each event. Given any schedule the present value of all cash transactions can be calculated. The payment scheduling problem looks for a schedule that maximizes the present value of all transactions. This problem was first introduced by Russell [2]; it is a nonlinear program with linear constraints and a nonconcave objective. This paper demonstrates that the payment scheduling problem can be transformed into an equivalent linear program. The linear program has the structure of a weighted distribution problem and an efficient procedure is presented for its solution. The algorithm requires the solution of triangular systems of equations with all matrix coefficients equal to ± or 0.     

电磁轨道发射中内弹道动力响应特性分析

将轨道简化为移动载荷作用下固定在弹性支撑上的Bernoulli-Euler梁，通过静态电磁-结构耦合有限元模型求得外围封装的等效刚度，计算得到发射器的临界速度。另外，利用混合有限元/边界元法建立电磁-结构-运动多物理场耦合的动力学模型，求得枢轨动态接触压力和轨道的应力应变分布特性。通过在轨道背面布置光纤光栅应变传感器，利用测量数据验证了动力响应特性，并分析了弹丸在内弹道的稳定性。针对典型30 mm × 30 mm矩形口径发射器，分析及试验结果表明：C型电枢对轨道的电磁挤压力在平顶沿起始时刻达到最大值，之后随着时间推移逐渐减小；电枢通过引起的应力波在高速段容易与轨道中反射应力波发生共振，并且轨道在电枢运动的中间高速段区域受力最为集中，应力集中水平约是起始低速段区域的2.44倍；电枢运动高速段会出现晃动现象，进而引起上下轨道受力的不对称性。分析及试验结果对研究电磁轨道发射器内弹道动力响应特性和发射器结构设计具有重要指导意义。     

钢丝增强复合条带抗弹性能数值分析

为研究钢丝增强聚合物基复合条带的抗弹性能,基于冲击动力学理论分析其抗弹机理,再借助ANSYS/LS-DYNA软件和LS-PrePost前后处理器模拟有无增强钢丝2种工况下,条带对7.62 mm弹体的冲击响应。分析表明：条带的弹性模量、剪切模量和面密度会影响其能量吸收性能,能量吸收量随三者的增大而增大;由于聚合物基体的正交各向异性,应力云图显示出扁平椭圆状是合理的;在聚合物基复合条带中嵌入增强钢丝对条带整体的抗弹性能有积极的影响,但嵌入过量的钢丝会导致重量和成本的增加,因此需要对合理的钢丝配比率作进一步研究。研究结果可为钢丝增强聚合物基复合条带在野战防护结构中的应用提供参考。     

基于松弛序列凸优化的轮式机器人协同轨迹规划

针对威胁环境下的多智能体协同轨迹规划问题,以轮式机器人为对象,研究了基于序列凸优化方法的协同轨迹规划方法。首先通过对轮式机器人模型的分析,给出单独轮式机器人实际物理约束,同时以状态量、控制量加权为性能指标,考虑运动学方程、避障避碰约束、个体物理性能约束、终端约束,建立多轮式机器人协同轨迹规划问题;其次,对运动学方程、避障避碰约束进行凸化,证明了满足凸化后的避障避碰约束的解也满足原始避障避碰约束,并进行了几何直观解释;然后,将凸优化子问题进行离散化与松弛化,采用序列凸优化架构进行问题求解;最后,通过数值仿真,对比了松弛序列凸优化方法与现有非线性优化求解器的求解效率。结果表明,松弛序列凸优化方法在尽可能保证最优性的同时大大缩短了计算时间,具有一定工程意义。     

含脱粘界面颗粒增强金属基复合材料局部应力场的尺度效应

在通过三相胞元方法求解出的复合材料有效刚度基础上,将三相胞元置于有效介质氛围中,且有效介质与复合材料具有相同弹性常数;根据有效自洽理论对受单轴拉应力作用的复合材料进行局部应力场分析,理论结果表明：只有考虑存在脱粘界面时,颗粒增强复合材料局部应力场具有明显的尺度效应,其应力值还与脱粘界面含量有关;基体承载的应力要小于外载应力,颗粒内纵向应力要大于外载荷,对基体材料起到了强化的作用,这与实际情况相符合。     

Effect of functionally-graded interphase on the elasto-plastic behavior of nylon-6/clay nanocomposites; a numerical study

In nanocomposites, the interphase thickness may be comparable to the size of nano-particles, and hence, the effect of interphase layers on the mechanical properties of nanocomposites may be substantial. The interphase thickness to the nano-particle size ratio and properties variability across the interphase thickness are the most important affecting parameters on the overall behavior of nanocomposites. In this study, the effect of properties variability across the interphase thickness on the overall elastic and elasto-plastic properties of a polymeric clay nanocomposite (PCN) using a functionally graded (FG) interphase is investigated in detail. The results of the computational homogenization on the mesoscopic level show that Young's modulus variation of the interphase has a significant effect on the overall elastic response of nanocomposites in a higher clay weight ratio (Wt). Moreover, strength variation through the interphase has a notable effect on the elasto-plastic properties of PCNs. Also, the increase or decrease in stiffness of interphase from clay to matrix and vice versa have a similar effect in the overall behavior of nanocomposites.     

静电放电过程电荷量和能量分析

分别采用四指数表达式拟合的方法和数值计算求解双RLC人体静电放电（ESD）模型的方法得到了符合标准要求的ESD电流波形，计算这两种方法下各自的放电电荷量和放电电阻消耗的能量；测量空气式和接触式两种ESD模式下的放电电流波形，并分别计算放电电荷量和能量情况；通过比较得出，放电电荷量和放电电阻消耗的能量都能够超过放电前的3／4，用数值拟合的电流波形虽能满足四个关键参数的要求，但其它部分电流值偏大。