基于iSIGHT的复合材料仪器舱结构优化研究

利用iSIGHT优化软件研究了导弹复合材料仪器舱结构多变量多约束优化问题,建立了参数化的复合材料结构有限元模型,采用了分级优化策略,借助于iSIGHT软件提供的Pointer优化器,通过优化复合材料铺层角度、铺层厚度及其他主要结构尺寸实现了仪器舱结构的轻量化,获得了工程实用的复合材料结构优化方法.     

集智攻关保安全太空天堑变通途——“飞天”舱外航天服研制纪实

2008年9月27日,五洲四海聚焦太空,华夏儿女心系神舟。16时39分,神舟七号飞船舱门徐徐开启,航天员翟志刚身穿一套印有五星红旗,名为“飞天”的舱外航天服步入太空,正式迈开了中国走向航天强国的坚实脚步。     

不同结构形式内置式耐压液舱稳定性分析

为研究内置式耐压液舱稳定性特征,针对内置式环形和平板两种不同的液舱结构形式,在载荷1液舱与外界不连通、载荷2液舱与外界连通两种载荷工况下,通过改变液舱舷间距对液舱结构的稳定性进行了分析比较。结果表明:对于内置式平板耐压液舱,载荷2工况下的液舱顶部耐压壳、底部耐压壳、肋板端部整体的失稳压力临界值均高于载荷1工况;对于内置式环形耐压液舱,载荷1工况下的液舱底部耐压壳的失稳压力值低于载荷2工况,舷间距越大对结构的稳定性越有利;两种载荷作用下,液舱顶部耐压壳的失稳临界压力值远低于液舱底部耐压壳;内置式环形耐压液舱除顶部耐压壳、非液舱壳板外,其他参数的失稳临界压力值均高于内置式平板耐压液舱;随着舷间距的增加,两种结果的失稳临界压力值均有所增加。     

复合材料结构导弹振动特性分析及模型修正

建立了某型导弹全结构有限元计算模型,其中包含复合材料舱段,在其上分布多处孔洞。基于地面模态实验数据对该有限元模型进行了优化,给出了该复合材料结构建模及模型修正方法,得到了较为合理的优化结果,结构各阶固有频率误差均满足工程要求。给出的优化后导弹结构振动特性分析结果将对工程实际有一定的指导意义。     

球面扁壳结构优化设计

本文基于弹性薄膜理论,对大型人防工程中的常用结构结构－球面扁壳结构进行内力分析,并对影响球面扁壳受力特性的壳体板厚,跨度,环梁位置等因素进行对比研究,进行结构优化设计。     

外层空间

1961年4月12日,前苏联发射了世界上第一艘“东方”号载人飞船,开辟了人类载人航天的新纪元。“东方”号是前苏联研制的第一代载人飞船,由球形航天员座舱、仪器舱和反推火箭发动机组成,重约4.7吨,只能乘坐1名航天员。航天员在座舱内的弹射座椅上着密闭式航天服飞行,最长飞行时间为5天。 1962年2月20日,美国成功地发射了“水星6”号飞船,并将航天员约     

滑模变结构控制的月球着陆舱姿态控制系统设计

在我国的探月计划中,要实现月球探测器软着陆于月球表面.在分析月球着陆舱软着陆段的飞行任务对于姿态控制要求的基础上,基于滑模变结构控制方法,根据实际姿态角和期望姿态角的偏差,给出了线性滑动模态面的切换方程,采用指数趋近律和边界层削抖的方法,推导出期望控制力矩的计算公式.并研究了姿控发动机的配置特点和点火逻辑.给出了由期望力矩计算实际控制力矩的方法.仿真结果表明,该姿态控制系统能迅速地将着陆舱跟踪到期望姿态.着陆舱经过514s飞行,在距月面2 km处将速度减为零,将姿态调整到垂直向下,完成了飞行任务.飞行轨迹比较平滑,具有较好的鲁棒性和自适应性.     

含内置式耐压液舱舱段耐压船体结构应力分析

为研究静压下内置式耐压液舱结构的力学规律,采用有限元方法对内置式耐压液舱及船体结构进行强度计算,分析了不同工况下耐压壳的变形和应力特征,比较了不同区域耐压壳的应力情况。结果表明:液舱内外相连通时的工况更危险,耐压壳应力水平也更高。同时,内置式耐压液舱的存在使液舱底部耐压壳的应力水平高于耐压壳其他区域。该研究结果可为内置式耐压液舱结构设计提供指导。     

航天服静电放电点燃能力实验研究

人—航天服系统产生的静电放电能否引燃航天服关系到载人航天飞机的安全性。通过实验研究了在纯氧和普通大气条件下 ,静电放电对各种航天服的引燃能力。实验表明 ,在普通大气条件下 ,静电放电不能引燃航天服材料。在纯氧条件下 ,点燃航天服材料所需的静电能量与静电放电的模型有关 ,机器模型的引燃能力最强。静电放电航天服点燃航天服材料所需的最小能量为 4 8mJ。     

基于战斗力生成的国防费结构优化

战斗力生成是国防费结构优化的依据。必须基于信息系统体系作战能力需求、兼顾多样化军事任务战斗力生成需要、按战斗力要素配置的有机构成要求,引领国防费结构优化。应通过加强战斗力生成管理、借助军民融合式的战斗力生成,促进国防费结构优化。     

潜艇内置推进系统水动力设计

为提高潜艇推进效率,降低潜艇阻力和噪声,提出了一种潜艇内王推进系统及其结构布局,初步建立了内置推进系统的理论分析方法和设计思路.对推进系统的管道进行了参数化设计,并借助计算流体力学软件,用体积力代替螺旋桨产生的力场,对不同管道参数下的潜艇周围及管道内部的流场进行了数值模拟,结果表明:增大管道的进口面积可以减小管道阻力,...     

系缆龙须角对筒型基础拖航影响试验

系缆龙须角是影响气浮筒型基础拖航的主要因素之一。通过模型试验对顺浪拖航时结构在横向、纵向以及垂向振荡的加速度、筒内气压力和水压力以及拖缆力进行测量。试验结果表明：拖航加速度随着系缆龙须角从0°增大到90°呈先减小后增大的趋势;龙须角为0°时,拖航的加速度、筒内气压力和水压力以及拖缆力变化均明显大于有角度拖航;拖缆力呈脉冲变化,且在45°时取得较小值。因此对于该结构的拖航,为了保证在拖航中既具有较小的拖缆力,又具有较小的横向和垂向振荡,建议选取系缆龙须角为45°。     

内腐蚀缺陷尺寸对DN150承插管线承压能力的影响

为了科学地指导DN150承插管线的使用与管理,采用非线性有限元法对带内腐蚀缺陷的DN150承插管线进行了剩余强度的评估。通过分析和计算,研究了腐蚀缺陷宽度、长度和深度对管线极限承载能力的影响。结果表明：腐蚀缺陷宽度对DN150承插管线的承载能力影响很小,可忽略不计;随着腐蚀缺陷长度的增加,管线的承载能力略微减小,当缺陷长度达到150mm,管道失效压力基本不变;随着腐蚀缺陷深度的增加,管道失效压力呈线性递减,其对管道失效压力的影响程度远远大于腐蚀缺陷长度。     

树形挠性多体系统的 Kane 动力学方程 ——一种面向计算机的建模方法

本文针对具有树形结构的空间挠性多体系统,建立了Kane 动力学模型。挠性多体系统由任意数目的挠性体或刚体组成,假定铰链点之间具有三自由度相对转动和平动,选取相对平动速度和转动角速度,以及模态坐标的导数为系统的广义速度,建立了系统的最小维数运动方程,所得结果便于计算机自动生成和进行数值仿真。     

基于小弹性模量法的空间飞网构型优化设计

飞网构型设计对提高空间飞网系统的展开抓捕性能具有重要意义。用小弹性模量分析方法对空间飞网构型优化设计问题进行了研究。以绳网中内力分布均衡性为优化目标,选取飞网抛射过程中最大受力时刻为研究工况,赋予绳索单元极小弹性模量,进行静力学计算,并以变形后的结果为初始条件进行迭代分析。优化结果表明,绳网中的内力分布随迭代步数的增加而更趋于均匀。在不改变绳网拓扑结构的前提下,本文所建立的优化设计方法为空间飞网构型优化设计提供了一种参考途径。     

Research on Cutting Force of Ultrasonic Diamond Wire Saw

Based on impulse and vibration machining theories,a mathematical model of cutting force for the electroplated diamond ultrasonic wire saw was established using superposition principle.The differences between the cutting forces with and without ultrasonic effect were analyzed theoretically and experimentally.The results indicate that the cutting force of diamond wire increases along with the spindle speed decrease and the lateral pressure increase.The force in ultrasonic vibration cutting is about 20% to 30% less than that in conventional cutting.Also,the cutting trajectory of single diamond grit in sawing process is simulated,and the reason that the ultrasonic vibration can reduce the cutting force is explained further.     

A numerical study on the disturbance of explosive reactive armors to jet penetration

The disturbance of flat and V-shaped sandwich reactive armor configurations to shaped-charge jet is studied by a numerical approach. The disturbing and cutting effects of the two reactive armor configurations to the jet are successfully captured. The predicted disturbance characteristics and patterns are in fairly good agreement with the X-ray photographic observations. The residual depth of penetration into a semi-infinitive homogeneous steel target behind the reactive armor is computed for a series of jet/armor parameters. For the flat configuration, it is demonstrated that the residual penetration depth is not significantly reduced for a normal impact while it is reduced up to 75% for an oblique impact. In comparison, the V-shaped configuration reduces the penetration depth of the jet to 90%, and it is observed that the penetration depth is not sensitive to the V-shaped angle.     

伞衣优化设计对群伞系统气动特性的影响分析

随着载人航天、深空探测等航天任务的蓬勃发展,航天器回收载荷质量大幅提高,以单具降落伞为功能核心的传统减速系统已不能满足大质量回收载荷日益提高的迫切要求,发展群伞减速着陆系统是实现大载重航天器高效减速和无损着陆要求的发展方向。本文采用数值模拟手段对群伞系统的气动特性开展仿真研究,结合环帆伞构型优化设计,分析了多种构型下群伞系统的气动特性。通过对仿真结果进行流场分析和数据对比发现,开窗/开缝设计既能够确保群伞系统具有良好的阻力特性,又能够维持群伞系统的工作稳定性,避免单伞之间由于受力而发生碰撞现象。采用数值仿真手段不仅可以提高降落伞研制效率,降低研发成本,也为设计人员掌握群伞系统的工作原理、促进降落伞设计理论发展提供了有力保证。     

悬空管道的安全性评估

土壤滑坡或土壤冲蚀造成一段埋地管道成为悬空。管道悬空严重影响埋地输油管道的安全运行。基于双参数模型地基理论,把悬空管道设定为弹性地基梁,考虑轴向力、内压、内流、外流和土壤刚度系数等因素的作用,建立管道与土壤相互作用的力学模型,计算悬空管道的临界长度评估其安全性。根据管道边界条件和失效模式的不同,分析上述各因素对悬空管道临界长度的影响,进而对悬空管道的屈服失效、屈曲失效、共振和疲劳失效进行安全评估。结论对埋地管道的合理设计、土壤刚度的处理、管道安全性的提高具有工程实际意义。     

悬臂式围护桩受力性状与内力传递特征试验

为研究悬臂式围护桩结构的内力、弯矩、位移和嵌固段的变化规律及特点,结合西宁火车站综合改造工程,对该深基坑支护结构在不同开挖工况条件下悬臂桩的受力性状与内力传递特征进行现场动态测试试验。试验结果表明:悬臂桩的受力特征与理论值有所差异,在实际设计中可对其在配筋方式、混凝土强度设计、嵌固段长度等方面进行优化。试验结果可以有效优化桩身设计,为复杂基坑在开挖过程中的支护结构受力及变形提供参考性依据。