型钢混凝土桁架节点有限元分析

由于普通结构设计软件无法实现型钢混凝土空间桁架节点内部细化计算分析，为解决这一问题，通过采用ANSYS软件对整体结构进行静力分析，并提取桁架节点处各构件的内力，将其施加于桁架节点的实体模型，进行精细的有限元计算分析；检验桁架节点实体模型内部应力是否满足强度要求，验证结构设计时节点区域的型钢选取和配筋的合理性；同时将分析结果与在该结构施工现场实际检测结果进行对比。结果表明，AN—SYS软件能够准确地完成普通结构设计软件无法完成的复杂结构模型的细化有限元分析。     

滑移边界条件的收敛性分析及应用

用速度滑移与温度跳跃边界条件代替通常假定的无滑移边界条件,可有效地提高计算流体力学模型对高空滑移流区域流动的预测精度。应用Maxwell滑移边界条件时,通过直接计算速度梯度及温度梯度而得到速度滑移和温度跳跃量的处理方法在网格较密的时候会出现迭代计算发散的问题。理论分析表明,直接计算梯度的方法使边界条件的时间推进过程等价于雅克比迭代过程,因此必须满足相应的收敛性条件。为了消除收敛性条件的限制,给出了一种在任意网格密度下均收敛的边界条件处理方法并通过数值算例验证了该方法的正确性。针对高空高超声速流动,以空天飞机为例,对比了滑移/无滑移边界条件所得结果的差异,分析了滑移效应对飞行器气动特性及热环境的影响。     

光纤陀螺温度场分析及结构优化设计

从导热微分方程出发,建立了光纤陀螺温度场有限元模型,对模型进行了稳态温度场和瞬态温度场仿真分析。利用铂电阻测温电路对仿真结果进行实验验证,两者相对误差小于3%,证明仿真分析的结果是正确和有效的。针对光纤环温度场分布不均匀的情况,对光纤陀螺结构进行了优化设计。光纤陀螺在25℃环境中稳定工作时,稳态温度场分析结果表明,优化设计后光纤环最高与最低温度差为0.05℃,较优化前的0.19℃减小了73.7%;将陀螺置于60℃环境且处于非开机状态时,10min瞬态温度场分析结果表明,优化设计后光纤环最高与最低温度相差0.11℃,较优化前的0.19℃减小了42.1%。     

基于轴对称内聚力单元的立贮发动机黏接界面结构完整性分析

建立轴对称内聚力单元是进行立贮发动机黏接界面应力分析的重要手段。在变形后的轴对称内聚力单元上建立参考坐标系,推导了单元节点位移在参考坐标系和全局坐标系下的转换关系。基于单元分离位移推导了单元内力矢量和单元刚度矩阵。开展了旋转体的分离测试,验证了轴对称内聚力单元的准确性和高效性。针对立贮发动机,先后开展了轴向加速度以及波浪载荷作用下的发动机结构分析,重点研究了黏接界面上应力的大小以及分布规律。研究方法和结论可以为发动机黏接界面结构分析提供有利参考。     

化学氧碘激光器光腔边界层的被动控制方法实验

针对化学氧碘激光器(Chemical Oxygen-Iodine Laser, COIL)光腔内边界层的被动控制方法,设计了三种实验件。光腔的上下壁板是可拆卸的,可以更换不同的实验件,以此比较边界层的控制效果。实验结果表明:开槽板、主流引射缝和开孔板在对光腔边界层的控制上都取得了一定的效果,改善了光腔特别是光腔后半部分的压力分布。在一定范围内,增加边界层的抽气量,可以进一步减小边界层厚度,降低光腔压力,同时提高COIL出光功率,但是当抽气量过大时,反而会降低出光功率。三种实验件中,主流引射的方式对抽气量最敏感,当抽气量增加至5%时,COIL出光功率已经明显下降;开孔板对抽气量不太敏感,抽气量从1%增加至7%,对COIL出光功率的影响并不明显。     

The properties of Sn–Zn–Al–La fusible alloy for mitigation devices of solid propellant rocket motors

The Al and La elements are added to the Sn9Zn alloy to obtain the fusible alloy for the mitigation devices of solid propellant rocket motors. Differential scanning calorimetry (DSC), metallographic analysis, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), tensile testing and fracture analysis were used to study the effect of Al and La elements on the microstructure, melting characteristics, and mechanical properties of the Sn9Zn alloy. Whether the fusible diaphragm can effectively relieve pressure was investigated by the hydrostatic pressure at high-temperature test. Experimental results show that the melting point of the Sn9Zn-0.8Al0·2La and Sn9Zn–3Al0·2La fusible alloys can meet the predetermined working temperature of ventilation. The mechanical properties of those are more than 35% higher than that of the Sn9Zn alloy at −50 °C–70 °C, and the mechanical strength is reduced by 80% at 175 °C. It is proven by the hydrostatic pressure at high-temperature test that the fusible diaphragm can relieve pressure effectively and can be used for the design of the mitigation devices of solid propellant rocket motors.     

数值模拟金属靶抗侵彻中的网格密度影响研究

在数值模拟中,有限元网格的数量对计算结果和计算成本都有较大的影响。采用MSC.Patran建立了弹体侵彻金属靶板的计算模型,并利用MSC.Dytran对所建模型进行了计算;结合相关的理论,对不同网格密度划分的有限元模型的计算结果进行了分析,并和实验进行了对比,得到了数值模拟弹体侵彻金属装甲中靶板的最佳网格数量。当网格无因次量μ=0.10时,所得到的数值模拟结果与实际吻合得较好:当厚度方向的网格数取为12个时,文中所采用的模型能较好地模拟弹体对靶板的侵彻效果。     

辐射率对导弹仪器舱温度分布影响的研究

以某远程防空导弹仪器舱为研究对象,描述导弹的工作环境,对仪器舱的热响应过程进行分析建模,然后利用有限元软件对仪器舱温度场进行分析,研究隔热层和仪器外壳辐射率对仪器舱温度场的影响,得到了一定的数据资料和有价值的结论,为仪器舱的防热结构设计提供参数。     

永磁无刷直流直线电机齿槽力补偿控制研究

永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消除齿槽力的不良影响。利用有限元分析方法计算了电机的推力和齿槽力波形,验证了低速条件下推力波动主要由齿槽力引起,并说明可以通过位置反馈来补偿推力波动。最后,提出将一个齿槽力周期分为多个区间,然后分段进行线性补偿的简易控制方法。该方法无需高精度的定位装置和复杂的控制算法即可实现对电机齿槽力的补偿,实验结果表明,所提方法能够有效抑制电机的推力波动。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。