飞机运动特征对动态RCS序列的影响分析

针对超音速隐身飞机难以探测的问题,仿真分析了F-22飞机在不同运动特征下的动态RCS,并对其频率响应和极化响应特性做进一步的研究。首先设定飞行航迹,并考虑实际中随机抖动的影响,获取时变的雷达视线姿态角;其次应用物理光学并结合等效电磁流的方法,计算分析了飞机以不同的速度沿不同航迹飞行时的动态RCS。对于使飞机动态RCS变化最明显的运动特征,仿真计算了其在不同频段、不同极化下的动态RCS。仿真结果表明:在不同航迹下,飞机速度对其动态RCS的影响程度不同,且当飞机沿小航路捷径低速或者高速飞行时,其RCS值减小最为明显,利用极化响应和频率响应特性可以有效地削弱这一影响。研究成果对于超音速隐身飞机目标的预警探测具有重要意义。     

集成于碳纤维复合材料的fsFBG响应特性研究

针对航空航天碳纤维复合材料结构健康监测需求,研究了飞秒激光逐点直写光纤光栅传感器(fsFBG)和碳纤维复合材料集成时的传感特性。在碳纤维复合材料层合板表面及层间布置fsFBG,对碳纤维复合材料层合板进行静态载荷和低速冲击载荷加载实验,系统分析了表面和不同层间fsFBG对载荷响应的敏感性和差异性,得到了fsFBG中心波长偏移量与加载距离和加载角度的对应关系。实验表明,表面粘贴的fsFBG对动静载荷的敏感度更高,在动静态载荷作用下,fsFBG中心波长偏移量随加载载荷的增大呈线性递增,而随加载距离的增加而逐渐减小;fsFBG具有较好的载荷-方向敏感特性,传感器的响应灵敏度随加载夹角增大逐渐提高。     

超空泡体结构响应问题的有限元分析

超空泡体在水下高速航行时要受到冲击载荷的作用,这对其结构是不利的。用有限元方法分析计算了冲击载荷作用下超空泡体的结构响应,数值计算结果表明,超空泡体在一定频率下引起的结构响应非常显著,且随着频率的升高响应幅值有减小的趋势。     

橡胶-钢粘接界面断裂问题非线性有限元分析

为解决橡胶-钢粘接界面断裂非线性有限元计算问题,建立了含初始裂纹的橡胶-钢粘接复合结构有限元模型;用张开位移作为裂纹开裂的判定参数并模拟了裂纹的扩展,计算值与试验值的对比证明了该方法的可行性;计算了开裂前粘接界面的层间应力,分析了开裂前裂纹前沿和沿裂纹扩展方向的层间应力变化情况;用断裂力学中的柔度法计算橡胶-钢复合结构的能量释放率,计算并分析了能量释放率沿裂纹扩展方向的变化情况,并与实验结果进行了对比验证,结果证明:该方法是可行的。     

有限水深Kelvin源格林函数及其导数的快速计算

应用线性船舶水动力学理论,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成3部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。对各部分在亚临界和超临界航速时的快速计算分别作了讨论,其中对计算费时的局部扰动项采用了复数中的最陡下降积分法,加快了计算速度,进而引出各部分偏导数的计算。最后,比较了格林函数的差分值与偏导数值,计算了薄船兴波阻力与表面兴波,讨论了不同面元网格划分的收敛性,证实了亚临界、超临界航速兴波分别以横波、散波为主。     

压电驱动器动态特性试验研究

为掌握压电驱动器在复杂力-电工作场中的动态特性,在压电驱动器位移动态测试台架上,对试制的压电驱动器在不同电场(限流电阻、驱动电压)和机械载荷(预紧力)下的输出位移特性、响应特性、输出力特性进行了试验研究。结果表明:试制的压电驱动器输出响应迅速,受限流电阻、预紧力和驱动电压的影响非常小,其频率响应可以达到2 kHz;驱动电压对压电驱动器最大位移输出和稳态位移影响最大,驱动电压升高,输出位移基本呈线性增加;随着限流电阻增加,压电驱动器最大输出位移减小,适当增加限流电阻和预紧力能够抑制位移波动;该压电驱动器在140 V驱动电压、2.2Ω限流电阻的情况下最大位移可达54μm,输出力大于840 N,能够满足压电喷油器球阀升程和球阀抬起力的要求。     

螺旋桨激励水下艇体振动的试验及数值研究

为考虑螺旋桨真实激励特性,在循环水槽中开展艇尾伴流场中螺旋桨诱导艇尾脉动压力及螺旋桨激励水下艇体振动响应的测量试验。试验结果表明:脉动压力幅值在叶频处最大,且随螺旋桨负载增加而增大,随与螺旋桨之间距离的增大而减小,四叶桨脉动压力在尾翼后的高伴流区幅值较大,五叶桨则在尾翼之间的低伴流区幅值较大；大部分测点的振动响应幅值随螺旋桨负载增加而增大,但也存在叶频处幅值较小和未随负载增加而增大的情况；五叶桨激励引起的侧向振动较四叶桨有所增强而轴向振动有所减弱；特定谱峰频率处振动响应幅值呈一阶弯曲振型,其频率范围与有限元计算结果较为一致。综合采用计算流体动力学、有限元和模态叠加法建立螺旋桨激励水下艇体振动响应的数值计算方法,通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果与试验结果吻合较好,相比于采用单位简谐激励的谐响应分析方法更加接近真实情况。     

基于ANSYS的油罐拱顶稳定性分析

针对加肋拱顶稳定性十分复杂的问题,基于ANSYS建立了加肋拱顶油罐的三维有限元模型,对加肋拱顶的结构稳定性进行了数值模拟。对加肋拱顶在外压作用下的线性与非线性临界屈曲载荷进行了对比分析,利用弧长法获得了拱顶在加肋情况下径向、环向、轴向的载荷-位移曲线。结果表明:数值模拟的加肋拱顶屈曲方向和屈曲区域与实际失稳结果相一致,可以为加肋拱顶设计和稳定性分析提供一定参考。     

气浮箱型结构纵荡运动水动力系数解析研究

基于二维微幅波理论,采用特征函数展开和匹配渐进法建立了气浮箱型结构纵荡运动的解析解,将Matlab程序计算结果与MOSES数值模拟结果进行了对比分析,验证了程序的合理性;进而对不同吃水、不同水深下结构纵荡运动的附加质量系数和阻尼系数的幅频变化规律进行了研究。结果表明:由于未考虑结构内部气体的可压缩性,数值模拟结果大于程序计算结果,MOSES计算结果偏安全;在一定频率区段上,吃水的增加对结构附加质量系数和阻尼系数有显著影响;随着水深吃水比的增加,结构的附加质量系数和阻尼系数呈增大趋势,只有在圆频率为0.65~0.9 rad/s时呈减小趋势,而阻尼系数则呈增大趋势。     

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。     

粘-弹层合板的阻尼振动和横向应力

应用混合分层理论在板的厚度方向取二次插值函数描述每个数值层内位移沿厚度方向的变化规律,采用三次和四次插值函数描述横向应力沿厚度方向的变化,推导出粘-弹层合板的动力学方程,并得出简支粘-弹层合板自由阻尼振动的解.数值结果不仅与三维结果吻合较好,且能够计算合理协调的横向应力.     

局部腐蚀下耐压船体结构振动特性及稳定性研究

为探究局部腐蚀下耐压圆柱壳的承载特性,在均匀深水压力作用下,针对具有局部腐蚀的环加筋圆柱壳的振动特性及稳定性进行了研究,分析了腐蚀参数对振动特性与临界失稳载荷的影响。通过改变腐蚀面积、腐蚀位置和腐蚀深度,利用有限元软件NASTRAN进行系列仿真分析,得到了含有局部腐蚀环加筋圆柱壳结构的振动特性及失稳破坏模式。结果表明:当腐蚀深度大于3mm时,结构开始出现局部振动模态且固有频率单调下降;静水压力作用下带有局部腐蚀的环加筋圆柱壳一阶固有频率的平方与静水压力呈三段线性关系;在临界载荷方面,当腐蚀深度小于2mm时其对结构的临界失稳载荷几乎没有影响,当腐蚀深度大于2mm时临界载荷随即减小。     

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。     

管内高压气体冲击静态液柱的CFD模拟

为可视化内部流场,采用Fluent软件对警用脉冲防暴水炮炮管内高压气体冲击静态液柱的过程进行了三维数值模拟,得到了重力作用和无重力时的三维气液界面形状,分析了不同时刻管内的速度和压力变化情况,将压力模拟值与理论计算值进行了比较分析.从模拟结果可以看出,重力对于界面形状影响较大,液柱加速过程开始呈线性增加,当t>0.01...     

锥壳稳定方程的一般解

在本文中,用应力函数和中面法向位移表示的锥壳稳定方程被变化成为一对无奇异性的简化方程,然后得出了方程的幂级数形式的一般解。计算结果与已有的实验结果符合良好。计算分析了８种边界情况下边界条件对静水外压临界载荷的影响及解的收敛性。     

基于ANSYS的油罐拱顶与罐壁关联性分析

针对油罐拱顶与罐壁上部容易出现失稳变形的实际问题,基于ANSYS建立了油罐有限元模型,对油罐结构稳定性进行数值模拟,探讨加载关联性和结构关联性对均匀外压作用下油罐稳定性的影响。结果表明:分析油罐结构稳定性时,对于给定尺寸的油罐,失稳发生在结构较薄弱部位;拱顶和罐壁可独立加载求解临界载荷,取较小值作为油罐的临界载荷;油罐的失稳分析要考虑拱顶与罐壁间相互作用对总体临界载荷的影响。研究结果可为基于有限元法的油罐稳定性设计和分析提供一定参考。     

摩擦条件对纳米铜润滑添加剂减摩性能影响的研究

研究了摩擦速度、载荷和摩擦表面处理方式等摩擦条件,对纳米铜润滑添加剂减摩性能的影响,发现摩擦速度较高时,载荷增加使摩擦因数明显降低;在低载荷时摩擦速度的减小,使摩擦因数降低了17%,载荷增大后摩擦速度的变化,对摩擦因数的影响减小.摩擦表面抛光处理,使摩擦因数降低为磨削处理时的74%.     

舰船偏离航道中心运动时水压场的计算方法

本文给出了舰船以亚临界航速偏离航道中心运动时水压场的计算方法。在船体细长、水深较浅的情况下,通过渐近匹配展开法可以得到舰船运动在矩形航道中的扰动速度势控制方程。用纵向分布源涡代替舰船的存在,为满足边界条件需要使用映像原理。从文献知道,源强正比于舰船横截面面积的变化率,涡强需从一个积分方程求取。通过数值计算得到源涡强度分布后,即可求出航道中舰船的扰动压力分布。     

飞机风挡抗鸟撞能力的MCA方法分析

用可移动元胞自动机数值模拟方法（MCA）对某型号飞机风挡的鸟撞过程进行数值模拟，计算结果得到飞机风挡的变形、位移等几方面的数据，分析风挡关键点位移随撞击速度的变化规律，同时在不改变风挡基本形状的前提下，调整飞机风挡的厚度，并得到各厚度下的风挡抗鸟撞的临界速度与临界位移，为进一步设计研制具有高抗鸟撞能力的风挡提供了一定的指导作用。     

多极化圆波导相控阵天线的理论计算分析和实验

本文是未加匹配结构的多极化圆波导相控阵天线理论分析计算和实验的结果。文中介绍了分析均匀无限平面相控阵天线的理论方法,讨论了数值计算结果有效性的检验方法,重点介绍了收敛试验的结果。对计算结果进行系统分析,着重讨论了多极化圆波导阵的极化特性,对极化特性和阻抗特性、交叉极化分量间的关系得到新的明确的认识。模拟器实验结果和计算结果比较一致,证明计算结果是有效的。