Hamilton正则方程半解析法的收敛和对称分析

近年来,Hamilton正则方程半解析法在工程问题上的应用越来越广泛,但至今未见有关这种方法收敛性和对称性问题研究的文献。基于Hamilton正则方程的半解析法理论,通过变分原理详细推导了Hamiltonian元素的固支和简支边界公式及对称边界公式。多个实例的数值研究表明：随着网格加密,Hamilton正则方程半解析法的收敛速度快于一般传统位移有限元法,对称解法的效率明显优于整体解法。     

考虑自由面线性波的流-固耦合动力分析的两个变分公式

 用数值方法求解流-固耦合问题有拉氏法与欧拉法两种。对于拉氏法,笔者在文献[1,2]中给出了有关变分公式并对位移模型进行了数值研究。对于欧拉法,多数作者忽略自由面波用Galerkin法来构造计算模型。本文给出计及自由面波时流-固耦合分析欧拉法的两个变分公式。     

包含初值或终值条件为驻值条件的非线性弹性动力学的变分原理

历史上为使初始条件为驻值条件的哈氏型原理曾在文献[1～2]中研究过。但文献[1]中仍要求末时刻位移变分为零;而文献[2]中的形式实为虚功原理。对于线性情形,文献[3]中给出了包括初始条件为驻值条件的哈氏型原理。本文给出非线性情形的结果,并推广其可用于终值问题。     

多车辆车桥耦合系统的振动响应分析

<正>近年来,交通运输对公路桥梁的需求迅猛增长。随着车辆载重的增加,行驶速度的提高,车桥耦合系统的振动问题显得越来越重要。国内外对于车桥耦合系统的振动响应问题已经做出了大量的研究。文献[1]对研究车桥耦合系统振动的几种力学模型进行了归纳和对比。文献[2,3]对确定性激励下车桥耦合系统的振动响应分别提出了数值积分法和有限元法。相比于车辆载荷引起的确定性振动,由桥面不平顺引起的随机振动更为复杂。文献[4,5]对路面不平度进行了数值模拟,文献[6]     

液固撞击的非线性耦合波动模型研究

推导了可用于研究液固撞击问题的非线性耦合波动模型 ,并将其应用于球形液滴与弹性固体平面撞击过程的数值分析。细致地研究了液固接触面及液体内无量纲压力分布 ,固体区域内等效应力的分布 ,固体弹性对撞击过程的影响 ,以及各个计算时层固体区域内最大等效应力所在点的位置。分析结果表明非线性波动模型可以较为准确地描述液固撞击过程 ,给出详细的液固撞击过程的各个物理参量 ;为液滴侵蚀固体表面问题的研究提供了可靠的基础。     

细长管道耦合振动频率特性及结构可靠性分析

本文针对细长流固耦合作用系统,采用弹性-声学梁模型,用“质量流”作流体变量,位移体结构变量,得出了对称的有限元耦合方程,并据此进行了实例分析。再以渗漏作为管道失效的标准,根据概率断裂力学模型,考虑循环振动应力的影响,用蒙特-卡罗法对管道失效现象进行了数字模拟,给出了不同循环数和循环应力下的失效概率。     

基础阻抗函数的时域求解方法

动力基础设计以及土-结构动力相互作用子结构分析方法中,确定基础阻抗函数是关键环节。本文应用集中质量显式有限元方法结合局部透射人工边界,通过给基础输入脉冲位移,得到基础的反力时程,然后应用FFT求得基础阻抗函数。数值算例表明该方法在工程感兴趣的频率范围内与Mita等[1]给出的数值解符合较好。另外,该方法可以适用于复杂土层情形。     

基于双向流固耦合的长叶片气动和强度性能的数值研究

为了研究流固耦合对长叶片气动及强度性能的影响,采用双向流固耦合技术对一典型长叶片进行了详细的数值分析。采用动网格技术和数值求解Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的方法进行长叶片气动性能分析,耦合长叶片气动性能分析得到的叶片表面压力分布,采用商用软件ANSYS研究了考虑阻尼围带和拉金结构的长叶片的应力和变形特性,利用叶片表面节点位移和气动压力在流固耦合面上保证能量守恒的条件下采用插值传递方法,经过迭代得到稳定的长叶片气动及强度性能。结果表明:耦合前后长叶片表面的静压分布的差异主要集中在上部区域。基于双向流固耦合作用得到的长叶片绝对出口气流角在40%~95%叶高范围内相比于没有考虑流固耦合作用时减小。耦合前长叶片最大位移位置出现在85%叶高处靠近前缘位置。耦合后长叶片的最大位移位置由前缘移向尾缘,最大位移值由3.471mm减小到3.082mm。长叶片最大等效应力出现在叶片压力面侧第一级榫齿上表面靠近前缘处。耦合前后应力分布趋势基本不变,最大应力的位置不变。耦合后最大应力值提高0.4%。     

Ahmed 模型的流固耦合数值计算方法探索与实验验证

流固耦合效应会影响汽车行驶安全性,对该效应的数值模拟方法的可信度需要验证。以 Ahmed 模型作为数值仿真和实验验证的对象,数值计算是流体计算与结构计算两部分耦合,配合风洞实验的位移、压力测量技术与流场显示技术（烟流法、丝线法）与之比较,数值模拟与实验所得位移结果之间的差异始终在20％以内。从流场结构角度分析得到流固耦合效应影响气动力的机理主要在于流场中涡的拓扑结构变化。为将来数值研究时变侧风下车辆的流固耦合问题提供实验及理论依据。     

基于模态耦合方法的机翼颤振数值模拟

针对机翼气动弹性问题,发展了一种流固耦合模拟技术,将固体结构的广义位移表示为结构固有模态的线性组合,求解结构的运动,再与流体进行数据耦合、迭代计算.同时为了确定机翼颤振边界,发展了一种线性插值确定颤振边界方法.采用标准气弹机翼AGARD445.6算例,验证所采用的模态耦合技术和颤振边界确定方法的有效性及工程实用意义.     

一种多级火箭飞行方案设计的工程方法

提出了一种进行单级和多级火箭飞行方案设计的一般方法。这是一种基于微积分变分原理的工程方法。其目的是根据给定导弹的攻角方案设计其俯仰角方案。最大攻角的优化根据给定的初始设计值采用正交法进行。该方法可以快速地进行多级火箭的飞行方案设计。     

粘弹结构应力应变场与温度场全耦合的计算机程序及其应用

本文介绍了粘弹结构应力应变场与温度场全耦合的有限元法计算程序,并运用该程序分析了发动机的气动加热试验、硫化降温过程中的热应力问题.解法上采用波前法并对此作了改进,使解算速度提高一倍左右,并使程序能在微型计算机上正常运行.发动机装药热应力的理论分析结果合理,温度场的理论结果与实验结果吻合较好,从而证明了该方法及程序的正确性和实用性.     

面向飞机表面喷涂的多层次控制程序结构

 为实现飞机外表面的机器人自动化喷涂,根据飞机外表面的几何特征,提出了飞机表面喷涂轨迹的规划方案和自动化喷涂作业的定位方法。根据该方法制订了多层次的喷涂控制程序结构,包括主逻辑层、控制程序层、辅助功能层3个层次。主逻辑层负责整个程序体系运行的调度,即调用控制程序层和辅助功能层中的功能模块;控制程序层包含飞机表面的分区及相应的喷涂控制程序模块;辅助功能层包括喷涂工艺参数、运动参数、系统默认参数等内容。为快速生成多层次喷涂程序体系,提出了面向飞机外表面喷涂的离线编程技术方案。以飞机模型表面喷涂为例,验证了方法的有效性和可维护性。     

流场计算程序并行化方法的研究

利用“流场分区”的方法把流场计算程序并行化,并成功地在Transputer并行计算机上运行,并行效率可达到80％。介绍了流场划分、并行编程以及提高并行效率的方法。     

基于LabVIEW的ARINC429总线检查软件的设计

ARINC429总线是我国航空工业中广泛使用的一种数据总线,对其信号检测是现场测试不可或缺的一部分。现场测试中会出现总线正负线端难以区分,总线内传输信号的正确性难以判断等问题。基于USB429/717板卡,使用LabVIEW语言编写了ARINC429总线状态检查软件。该软件实现了对ARINC429总线的接线连接状态、Label、SDI和SSM等信息的校验和检查的同时,也完成了对ARINC429总线信号的搜索、解析与数据保存。该软件设备便携易用,在总线检测中取得了良好的测试效果。     

固体火箭发动机装药的计算机辅助设计

本文提出了面向微型计算机的计算机辅助设计方法和程序,包括装药几何计算、内弹道性能计算及强度校核图形显示等一体化设计的计算机程序.目前已开发了三维翼柱型装药的模块化结构程序分支,可在微机PC-286/386上进行.本程序通用性广,精度高,可以很方便地扩充到其他药型.     

基于有限元的双轴载荷状态下自动裂纹扩展分析

利用Python脚本语言对Abaqus进行了二次开发,预测双轴载荷状态下裂纹扩展轨迹。对双轴载荷下中心带孔板的裂纹扩展进行了模拟,并与FRANC2D得到的计算结果进行比较。结果表明利用二次开发程序计算得到的裂纹扩展轨迹及其断裂参数与FRANC2D得到的结果基本一致,计算结果是可靠的;利用二次开发程序对双轴载荷状态下的进行裂纹扩展分析能够有效减少计算时间,提高计算效率。     

基于时间推进的涡扇发动机整机通流数值模拟

为实现航空发动机整机流场与性能快速分析,基于准三维控制方程模型,开发了整机通流数值模拟程序。程序基于计算流体力学理论,并考虑了引气、冷却和喷油等发动机中的物理现象。为模拟叶片对气流偏转作用,推导了一种鲁棒的无粘叶片力模型,同时采用粘性力模型模拟粘性损失效应。采用该程序对某型双轴分排涡扇发动机一个地面试车工况点进行了整机数值仿真,并与实验数据进行了对比验证。结果表明,所发展程序求解稳定,能够自动捕捉激波,并且可以快速获得完全收敛的航空发动机整机准三维流场,单工况点计算时长不大于30min。其中计算截面平均参数与实验测量偏差不大于8%,符合工程应用精度需求。