复合材料大展弦比亚声速机翼气动弹性研究

新一代航空结构广泛采用复合材料,对复合材料机翼的气动弹性工程化建模和分析是飞机设计的重要任务.应用气动弹性分析理论和方法,对复合材料大展弦比机翼进行了结构有限元建模、模型修正、固有振动特性计算、部件颤振工程分析.使用MSC/NASTRAN软件,在复合材料大展弦比机翼的初步静力分析模型基础上,依据结构图纸、相关试验结果反复修改得到合理的机翼结构动力学有限元模型,固有振动计算中采用动力减缩方法消除局部模态并提高计算精度,采用亚声速偶极子格网法求解非定常气动力,并对单独机翼进行了颤振计算分析,为工程设计提供了可靠的参考数据.     

剪切变形对夹芯复合材料悬臂箱梁挠度的影响

为了分析剪切变形对夹芯复合材料悬臂箱梁挠度的影响,推导了夹芯复合材料薄壁箱梁的等效弯曲刚度和剪切刚度,将夹芯复合材料悬臂箱梁等效为具有等跨度等刚度的均质箱梁;利用初等梁理论得到了考虑剪切变形的夹芯复合材料悬臂箱梁的挠曲线方程;分析了剪切变形对夹芯复合材料薄壁箱梁挠度的影响,为复合材料薄壁箱梁的设计提供了理论参考.     

小展弦比翼面颤振分析方法研究

给出了一种适用于小展弦比翼面初步设计的颤振分析方法.根据小展弦比翼面结构特征,运用简化的理想模态和活塞理论建立颤振分析模型,分析了翼面结构参数对颤振特性的影响.并以某型翼面为例验证了本方法的实用性,与NASTRAN计算结果进行了比较分析.     

基于微分求积法的高超声速机翼蒙皮颤振研究

机翼蒙皮在高超声速气流中会发生颤振等气动弹性问题,破坏结构.引入微分求积方法,可以有效地分析机翼蒙皮的颤振问题.将机翼蒙皮等效成薄板,基于一阶活塞理论,根据克希霍夫假设及弹性理论建立蒙皮的气动弹性偏微分方程,采用微分求积法将偏微分方程离散为常微分方程,并根据频率重合理论对颤振问题进行求解.得到的颤振速度与有限元方法计算结果进行比较,误差为0 58％,验证了微分求积法在求解颤振偏微分方程时的有效性.分析了蒙皮面积、厚度、纵横比等不同参数对蒙皮颤振速度的影响.结果表明,颤振速度随蒙皮面积的增大而减小,随纵横比、厚度的增大而增大.     

冲击波载荷作用下固支正交各向异性薄板挠度特性分析

根据能量原理,采用层合板理论和薄板大变形理论,对四边固支的矩形正交铺层的纤维增强复合材料薄板在爆炸冲击波作用下的弹性大变形进行理论分析,得到了层合板的最大挠度计算公式。有限元数值模拟计算表明,理论计算结果与有限元数值模拟的结果吻合较好,因此该方法可用来对复合材料板在弹性范围内的最大挠度进行预测,同时认为根据薄板的最大挠度,可以计算板的应力(应变)分布和复合材料板失效时的爆炸载荷。     

复合材料层合结构层向理论及应用进展

层向理论是由Reddy提出来的一种用于精确分析复合材料层合结构的三维板壳分析理论。由于不引入任何的变形和应力假设条件,因此相较于传统的等效单层板理论,层向理论在分析大厚度复合材料层合板壳结构的静动态响应及其局部层间效应时具有较大的优势。系统地综述了层向理论近年来的研究进展、数值解法及其应用情况。具体包括:层向理论的基本原理及发展现状、基于层向理论的有限元方法及改进模型、层向理论在复合材料层合结构静动态响应及含损伤问题领域的应用等。并对该理论可进一步拓展的研究方向进行了展望。     

非自旋弹头的无颤振滑模控制研究

将通道间的耦合项看作是不确定项,对非自旋弹头的姿态运动模型进行了变形和简化.为了解决滑模控制的消除颤振与控制精度之间的矛盾,提出了一种采用指数衰减型边界层的无颤振滑模控制器.它既可以有效地抑制颤振,又保证了较高的控制精度.采用简单的自适应算法来更新控制器参数,对不确定项的上界进行估计.仿真分析表明,所提出的无颤振滑模控制器是很有效的.     

折叠舵间隙非线性颤振分析研究

针对折叠舵的气动弹性问题,考虑三维翼型的非定常气动力,研究了弯曲和扭转两维间隙非线性颤振分析方法.时域仿真结果表明:间隙非线性环节将导致系统出现极限环振荡;频率散布的下限值决定亚临界颤振速度,频率散布的上限值决定发散速度;模态振型节线的方向同样影响亚临界颤振速度和发散速度.     

基于线加速度计卫星平台颤振测量下的高分辨率光学遥感影像重建方法

卫星平台颤振条件下,推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲,从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题,本文提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建。本文采用受平台颤振影响而扭曲变形的高分某型号卫星全色影像数据进行验证。分析结果表明：本文提出的线加速度计可以有效检测并测量出平台的颤振,设计的颤振影像地面重建模型可以有效改善平台颤振下推扫式光学影像扭曲成像的影响,补偿后的影像扭曲变形现象明显消除。     

基于线加速度计的高分辨率光学影像颤振检测与重建方法

卫星平台颤振条件下,推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲,从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题,提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建。采用受平台颤振影响而扭曲变形的高分某型号卫星全色影像数据进行验证。分析结果表明:提出的线加速度计可以有效检测并测量出平台的颤振,设计的颤振影像地面重建模型可以有效提高光学影像成像质量,补偿后影像扭曲变形现象明显消除。     

燃气发生器低频非稳态燃烧统计分析

针对冲压发动机地面试验需求,设计燃气发生器,通过试验统计研究其燃烧稳定性特征。结果表明:该燃气发生器发生低频非稳态燃烧的概率为32.7%,存在两种振荡形态。一种存在振荡主频,即低频不稳定燃烧;另一种没有主频,燃烧形态为粗暴燃烧。粗暴燃烧发生概率高且与余氧系数存在较强的相关性,低频不稳定燃烧发生概率低。两种形态的振荡能量分布位置不同。     

数值模拟气液针栓式火箭发动机喷雾燃烧对声学激励的响应

为研究气液针栓式火箭发动机的声学振荡特性并为其优化设计提供指导,加工了具有矩形燃烧室的LOX/GCH₄针栓式发动机,采用Euler-Lagrange方法仿真横向速度扰动产生的声学响应,以期在热试前了解声学激励频率对非稳态喷雾燃烧过程的影响。仿真结果表明,采用的横向速度扰动能在燃烧室内产生同频率的一阶横向声学振荡响应。喷雾燃烧对声学激励的响应强弱受扰动频率与燃烧室一阶横向振荡模态固有频率的相对大小影响较大。当扰动频率与该固有频率相等时,压力和燃烧释热随速度扰动出现同相振荡,压力振荡幅值显著增高导致燃烧室前半段的喷雾和火焰同步摆动;同时,燃烧室内存在扩散燃烧变为预混燃烧的趋势,甲烷在更短的距离内燃烧完全且燃烧室温度趋于均匀。     

坦克炮控系统的反演滑模鲁棒摩擦补偿控制

坦克炮控系统存在低速摩擦,摩擦环节不但造成系统的稳态误差,而且导致极限环振荡、低速爬行等现象。为此提出基于反演理论的滑模鲁棒控制方法,通过Lyapunov稳定理论获得控制量。仿真结果表明该设计方法优于经典设计,为炮控系统实际设计提供了一种可行的方法。     

频域加权LQR控制器改进设计

基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制方法,设计一种频域加权LQR控制器;通过对其常用滤波器进行改进,提出一种新型滤波器设计思路。当振源频率低于执行器下限响应频率,导致执行器输出减小时,通过改变滤波器参数、增大低频部分权重及控制力,可提高低于执行器响应下限频段的控制性能。仿真结果表明,频域加权的方法可以提升LQR控制器在特定频域下的控制性能;基于新型滤波器的改进频域加权LQR控制器与未改进前相比,下限响应频率之外的控制性能得到进一步提升。     

复合材料层合结构的非线性传热分析

基于一阶热层合理论,考虑材料非线性的影响,建立了复合材料层合结构非线性传热分析的热层合理论及其有限元方程.通过数值算例研究了材料非线性对反对称复合材料层合板瞬态温度场的影响.     

复合材料新的热层合理论及其有限元方法研究

本文基子三维各向异性热传导方程和复合材料的一般层合理论,推导出复合材料层合结构瞬态温度场分析的新的热层合理论,并依据此理论建立了简单、实用的有限元格式。数值算例表明：基于热层合理论的有限元方法有较好的精度,同时又比传统的分析方法更简便、有效。     

非线性高频振荡燃烧的研究

用数值模拟的方法研究了液体火箭发动机高频振荡燃烧的形成和发展过程。气相控制方程用欧拉坐标系下的Navier－Stokes方程组描述，液相控制方程在Lagrangian坐标系下描述，并采用高压蒸发燃烧模型。从计算的结果可以看出，当燃烧室内发生高频振荡燃烧时，在喷注面附近和燃烧室收敛段这两个区域内压力的波动幅度较大；通过对压力、混合气体温度及速度在振荡燃烧情况下的比较，得出了振荡燃烧发生时发动机内部两相流场的脉动频率与燃烧室固有频率相耦合的结论。     

考虑表层抗弯刚度影响的夹层板静力学等效分析

基于Hoff型夹层板理论,推导了夹层板广义的应力-应变关系式,得到了等效板的弹性常数,从而建立了考虑表层抗弯刚度的夹层板静力学等效模型.通过理论分析和计算,研究了夹层板的参数对这种等效精度的影响,并给出了这种等效分析方法的适用范围.研究表明,利用等效分析方法对Hoff型夹层板进行静力分析可在一定范围内可达到满意的精度.     

The investigation of NTO/HMX-based plastic-bonded explosives and its safety performance

3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (NTO) is the main component of insensitive munitions (IM) formulation because of its outstanding insensitive properties.In this paper,a series of NTO/HMX-based composite explosives were prepared and characterized.The study focuses on the effect of NTO on the performance of the formulations,especially the safety performance.The results revealed that the mechanical sensi-tivity of formulations was associated with NTO content,as well as the thermal conductivity,specific heat capacity and Arrhenius parameters.Then,the high amount of NTO using in formulation was proved to be helpful for NTO/HMX-based formulation to exhibit good thermal safety.Besides,by accelerating rate calorimeter (ARC) and a modified cook-offequipment,the pressure and pressure rise rate were proved as the important indicator for judging the thermal safety performance in confined spaces.Finally,the numerical simulation was used as a credible method for predicting the respond temperature of cook-off experiment.     

燃烧室压力对潜入式喷管喉衬热应力的影响

为了研究燃烧室压力对固体火箭发动机潜入式喷管热应力影响规律的问题,采用商业流体软件,基于压力求解器,求解了喷管纯气相的流场,确定了燃气温度、压力、壁面对流换热系数;采用有限元软件,依据流场计算的非均布壁面压力与非均布对流换热,求解了燃烧室压力为6 MPa下的潜入式喷管热结构问题;通过地面点火试验验证了仿真模型与数值方法的有效性与准确性;采用相同计算模型与数值方法,求解了在燃烧室压力为9 MPa、12 MPa下的喷管热结构问题,揭示了燃烧室压力对喉衬热应力的影响规律。结果表明:整个工作过程,喉衬环向应力最大值为103.9 MPa,位于内表面,且随时间增大,先增大后减小;喉衬环向拉应力也随时间先增大后减小;随压力增大,对流换热系数增大,喉衬温度升高,喉衬环向拉应力增大,喉衬环向压应力减小。