Peridynamic modeling and simulation of thermo-mechanical de-icing process with modified ice failure criterion

De-icing technology has become an increasingly important subject in numerous applications in recent years. However, the direct numerical modeling and simulation the physical process of thermo-mechanical deicing is limited. This work is focusing on developing a numerical model and tool to direct simulate the de-icing process in the framework of the coupled thermo-mechanical peridynamics theory. Here, we adopted the fully coupled thermo-mechanical bond-based peridynamics (TM-BB-PD) method for modeling and simulation of de-icing. Within the framework of TM-BB-PD, the ice consti-tutive model is established by considering the influence of the temperature difference between two material points, and a modified failure criteria is proposed, which takes into account temperature effect to predict the damage of quasi-brittle ice material. Moreover, thermal boundary condition is used to simulate the thermal load in the de-icing process. By comparing with the experimental results and the previous reportedfinite element modeling, our numerical model shows good agreement with the pre-vious predictions. Based on the numerical results, we find that the developed method can not only predict crack initiation and propagation in the ice, but also predict the temperature distribution and heat conduction during the de-icing process. Furthermore, the influence of the temperature for the ice crack growth pattern is discussed accordingly. In conclusion, the coupled thermal-mechanical peridynamics formulation with modified failure criterion is capable of providing a modeling tool for engineering ap-plications of de-icing technology.     

电磁脉冲对屏蔽双绞线耦合效应实验研究

从脉冲信号对屏蔽双绞线的容性耦合和感性耦合两个方面进行分析,采用实验脉冲信号发生器作为干扰源对基于非屏蔽双绞线和不同接地方式屏蔽双绞线的CAN总线通信系统进行实验．实验结果表明：非屏蔽双绞线和屏蔽层不接地屏蔽双绞线电磁脉冲耦合效果基本相同,屏蔽层双端接地可以抗脉冲信号的容性耦合和感性耦合．     

高超声速气流中头锥逆喷防热流热耦合分析

作为一种主动冷却方式,逆向喷流结构对高超声速飞行器的热防护具有显著效果.为了对头锥逆喷的防热特性进行准确预测,采用流热耦合方法,对6马赫下的头锥逆喷结构的流动和传热进行数值研究.通过数值计算和实验对比,验证了湍流模型和流热耦合算法的准确性,获得了不同逆喷总压比下的流动特性,并且对不同逆喷总压比对流动和传热的影响进行了分...     

运用统计能量分析法解决高频声振问题的研究

为了得出统计能量分析法的适用范围和成功应用的关键因素,应用模态理论对系统的输入功率和耦合损耗因子进行了研究,挖掘了统计能量分析法中“统计”的更深层次的含义.通过对统计能量分析法原理的分析,提出增大系统的特征尺寸和系统阻尼、增大分析带宽和采用宽带激励均可提高统计能量分析的精度.     

射频前端强电磁脉冲前门耦合研究

针对强电磁脉冲能量经天线进入射频前端的威胁,给出强电磁脉冲环境的评估方法,通过分析天线-射频前端工作原理,提出全频带脉冲耦合能量的理论计算公式.并以中馈天线-短波电台为例,用电磁仿真软件CST实现了天线仿真与前端电路仿真的有机连接,得出前门耦合数据及其影响因素,此仿真方案也为更深入分析耦合效应、验证防护技术提供了良好平台.最后根据仿真为前门防护提出若干意见.     

电磁发射装置电-磁-热场分布的分析与仿真

为探讨电磁发射过程中出现的热烧蚀现象,构建了电磁发射及电接触层接触电阻的模型,推导出电-磁-热场耦合方程,采用有限元数值计算方法得到了在脉冲电流激励下,轨道和电枢间电流密度、磁感应强度及温度的分布图。计算过程表明:电磁发射过程实际是电-磁-热场的耦合过程,接触电阻是造成电磁发射热损耗的主要原因之一,接触电阻使得轨道和电枢接触表面区域的电流密度极大,容易造成轨道材料的烧蚀。     

超空泡航行体刚柔耦合动力响应有限元分析

考虑航行体大范围转动,根据哈密顿原理推导了超空泡航行体在一次近似模型变形下的刚柔耦合动力响应方程,定性分析了其与零次近似模型下方程的区别,并对方程进行了定量计算。结果表明:一次近似模型相比零次近似模型下的横向振动方程,刚度矩阵项增大;所推导方程能够用于定量分析和直观描述超空泡航行体刚柔耦合下的变形。     

太阳能电池阵跟踪驱动过程扰振特性分析

太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动是限制高精度航天器技术指标提高的主要因素之一。为获取驱动扰动的规律性特征,本文将太阳能电池阵及其驱动装置考虑为相互耦合的整体系统,从主要驱动环节出发建立其机电一体化扰振分析模型和Simulink动力学仿真模块,通过试验算例验证模型正确性,并分析了电池阵刚柔耦合和质心偏置等因素对扰振特性的影响。结果表明:转速波动将激起电池阵低阶扭振模态,扰动频谱具有步进电动机驱动和柔性结构振动的频率特性,但扭振扰动对刚体运动规律影响很小;质心偏置会引起电池阵平动与转动耦合的空间振动,激扰面外弯曲振型,改变扰振频率分布和放大扰振分量幅值。     

基于低周疲劳理论的身管横向裂纹萌生研究

基于非线性有限元理论建立弹带挤进的动力学模型,依据低周疲劳理论对身管内壁横向裂纹的萌生时机进行研究.在仅考虑热载荷的作用下,研究热疲劳因素对身管裂纹萌生的影响;再利用热力耦合分析方法,研究将弹带的挤压和摩擦作用考虑进来后身管横向裂纹的萌生时机.结果表明,通过热力耦合模型得到的疲劳射弹发数与实弹射击实验发现的横向裂纹的萌生时机相吻合,验证了在考虑热力耦合作用下所建模型的正确性.     

对称五元照射的SCM网络设计分析

从需求分析、对称五元照射器组阵设计、单通道单脉冲（Single-Channel Monopulse,SCM）网络设计等几个环节,深入分析了无人值守条件下高动态低仰角跟踪所采用的对称五元照射SCM网络的实现方法。通过与传统3通道天线组阵的比较,阐明了新对称五元照射阵列的优越性;通过与双通道多模馈源和差网络的比较,阐明了新SCM网络的特点;根据校飞试验结果,证明了设计方法的合理性。