内环向加筋圆柱形金属膜片变形数值仿真与失效分析

基于贮箱金属膜片特性的研究现状，结合内环向加筋金属膜片的地面排放试验，利用弹塑性大变形有限元分析方法对膜片的变形过程进行了数值模拟。通过与试验对比表明，数值模拟能比较准确的反应膜片变形的过程，并进一步深入分析了膜片的变形规律及变形机理，发现加筋结构处翻转时产生的失稳是膜片失效的主要原因，为改进膜片的设计提供了参考和依据。     

脉动压力传感器研制

测量脉动压力用压阻式压力传感器，通过有限元应力分析求得灵敏度高、线性又好的双岛硅膜片结构；采用双面对准光刻工艺，各向异性腐蚀微机械加工制硅膜片等新技术。最后给出了脉动压力传感器的动、静态性能指标。     

膜片非理想打开行为对自由活塞激波风洞运行的影响

在自由活塞激波风洞中，主膜片非理想打开行为可能对活塞运动和激波形成产生不同程度的影响。基于膜片的剪切-应变模型和活塞动力学模型，得到了膜片打开-活塞运动的耦合方程组，完成了膜片动态打开过程对活塞运动和常压力驱动时间影响的刻画。研究显示:由于活塞前脸压力和活塞速度之间存在博弈，膜片打开行为的差异性对活塞末端速度影响不大，活塞在压缩管末端可以实现"软着陆"。此结论得到试验证实。试验结果还显示:主膜片非理想打开行为对激波形成的影响较大，但是随着激波的传播，这种影响逐渐减弱。     

光导纤维动态压力传感器

本文介绍一种新颖的光导纤维动态压力传感器。该传感器利用发送光纤束将光源的光传播到压力膜片,膜片内表面的反射光被接收光纤束收集并传播到光敏二极管。反射光强度与膜片的形状和膜片与光纤束端面之间的距离有关。在一定的压力围内,传感器输出信号与压力成正比关系。 本文除介绍传感器的工作原理和设计外,还具体介绍了补偿传感器噪声和漂移的新方法。 最后,介绍传感器的动态性能及其在航空发动机压力测试中的应用。     

梁-膜结构微压传感器研制

由四个弹性梁和一个刚性中心膜构成的梁-膜结构,具有平面应力集中效应,与一般的结构相比,这种膜片在受到微压时即产生较大的应力集中,使传感器在测量微压时有较高的灵敏度,它的特别的结构能解决一般结构膜片在很薄时由膜应力和弯曲应力产生的严重的非线性.介绍的这种双面腐蚀形成的梁-膜结构的硅压阻式微压传感器的设计就是采用这种应力集中原理,芯片结构的力学特性分析及样件测试结果表明,这种结构的微压传感器具有较高的灵敏度和较低的非线性,成功地实现了对微小压力的测量.利用有限元仿真计算对用于100Pa压力测量的梁-膜结构硅压力传感器的结构参数进行优化,并对芯片版图设计、制作工艺技术和传感器的特性等问题进行了讨论.     

类F-16飞行器风洞虚拟飞行试验研究

为研究高性能战斗机在大迎角机动飞行时复杂的非定常流动现象和运动-控制耦合现象，研制了三自由度风洞虚拟飞行试验系统，开展了类F-16飞行器模型风洞虚拟飞行试验。在小迎角试验中完成模型短周期运动模态模拟和控制律验证，在大迎角试验中测量到俯仰运动失稳现象，在负迎角试验中测量到横航向耦合失稳现象。研究表明:在横航向耦合失稳时，采用副翼增稳滚转通道难以恢复横航向稳定性，且可能发生运动-控制耦合振荡，而通过升降舵机动改变迎角可有效恢复横航向稳定性。     

刚架系统稳定可靠性分析

目前定义刚架系统失效是由于产生一定数量的塑性铰组合，使结构成为机构而造成的，没有考虑失稳的影响。本文采用分支限界法研究了刚架系统的可靠度，在计算中将失稳作为失效模式。构件失稳或形成塑性铰的顺序不同即失效路径不同，失效模式的安全余量也不同。因此，考虑失稳后结构的失效模式数明显增多。算例表明，稳定失稳的影响不可忽略。     

低量程高精度应变式压力传感器研制

为了提高低量程应变式压力传感器的精度,将测力轮毂应变梁与带中央硬芯的测压膜片相结合,构成了新颖的梁膜一体的弹性元件.通过有限元方法对弹性元件的结构参数进行匹配,找到了最佳参数值,并制作实物加以验证,表明所选参数是适当的,使传感器的精度得到了大幅度提高,满足了低量程压力范围内高精度测量的要求.同时该传感器具有结构简单、易于加工装配、成本低廉的特点,符合传感器技术发展的需要.     

液体火箭Pogo振动蓄压器非线性仿真研究

本文针对液体火箭推进系统中的Pogo振动现象提出了一种非线性的仿真方法。传统的线性管路模型可以用来进行Pogo振动的稳定性分析;但直接用于振动过程的仿真时,却与实际发生的振动现象差别较大。这些稳定性分析方法中,蓄压器元件采用的是在工作状态附近线性化的模型,而本文从蓄压器中工作气体状态方程出发,建立蓄压器的非线性模型,并对管路和箭体结构耦合系统的状态方程进行了时域仿真。仿真结果表明非线性模型不仅可以反映出系统每个时刻的稳定性,而且可以再现Pogo振动失稳时发散和收敛的过程,特别是失稳时蓄压器处压力脉动变化的非对称特点。这些都非常符合Pogo振动的观察结果。     

结构非线性分叉失稳的扰动策略研究

将四种经典稳定判别准则中的初始缺陷准则应用于非线性有限元分析,提出了研究非线性分叉失稳扰动策略的初始微小缺陷法,分析了初始微小缺陷法的基本思路、分析步骤和优缺点。对单元铰接穹顶结构、Williams肘形刚架和K 6型凯威特单层网壳的非线性分叉失稳现象进行了深入研究,并对Williams肘形刚架进行了稳定性试验。结果表明,初始微小缺陷法是可行的和正确的,同时也揭示了初始微小缺陷是实际结构存在非线性分叉失稳的真正原因。     

横向荷载作用下RC多T梁上部结构的受力性能

基于实体退化壳单元理论,采用分层单元模拟了混凝土和构造钢筋,采用组合单元模拟了受力纵筋;并利用弥散裂缝模型、关联流动法则和Madrid强化准则等来描述了混凝土的材料非线性,推导了非线性薄壁壳单元的统一单元模式,研究了横向荷载作用下RC多T粱上部结构的裂缝发展和钢筋屈服等性能.结果表明,RC多T梁的主梁先于横隔板开裂,与偏载加载或中载加载的加载方式无关;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,受载较大的主粱荷载横向分布系数略趋于不利变化;偏载加载至结构破坏时,部分主粱的纵向受力钢筋已进入塑性阶段,而中载加载至结构破坏时,所有主粱的纵向受力钢筋均进入塑性阶段.所得结论为多T梁设计提供参考.     

轻质穿透式薄膜盖的分析、设计与实验研究

穿透式导弹发射箱薄膜盖的研制是导弹运载工具轻质化的一部分，由于其一方面需能承受一定的压力，即需具有足够的强度，另一方面又要求顶破力较小，而这两个要求是互相矛盾的。本文通过有限元仿真计算，确定了满足这两项要求的方案。然后研制了实物，进行了实验验证，设计分析的结果与实验结果吻合。本文的研究为轻质穿透式薄膜盖的研制和应用提供了方法和依据。     

阀门金属平膜片工作应力分析

基于有限元分析软件ABAQUS/Standard建立某保险阀中关键零件平膜片的3D模型,对平膜片在不同运动行程、厚度和安装预偏工况下的应力状态进行了分析,得出影响平膜片应力的主要因素,为阀门产品中平膜片的设计提供了理论指导。     

基于特征线理论的旋转爆震流场结构特征研究

特征线理论及其计算方法是气体动力学的经典理论与方法，应用于旋转爆震流场分析具有简单高效的特点。将坐标系建立在爆震波上，对旋转爆震流场进行简化，采用特征线理论并结合流场计算单元过程，建立旋转爆震流场计算模型。研究了当量比和喷注参数对氢气/空气、甲烷/空气以及辛烷/空气3种不同预混气的旋转爆震流场结构特征的影响。结果表明:爆震波高度和倾斜角度受混气当量比和喷注总温影响明显；燃料由小分子氢燃料变为大分子碳氢燃料时，爆震波高度和倾斜角度逐渐减小；混气当量比和喷注总温主要通过影响爆震波传播速度、高度和倾斜角度而影响爆震波后宏观流场特征趋势。     

电热破膜激波管及其PLIF测量系统的研制

探讨了用Nd:YAG脉冲激光器作为泵浦光源对激波管内瞬态非定常流场进行平面激光诱导荧光(Planar laser induced fluorescence,PLIF)测量的时序同步问题.由于该激光器需要预热以获得稳定的倍频输出,作者研制了低压大电流的电热破膜装置,实现对激波产生时机的控制.在大尺寸矩形截面的激波管上搭建了PLIF测量平台,并在此平台上进行了丙酮示踪流场显示和氢氧基分布测量.     

长实验时间对撞活塞压缩风洞原理研究

对撞活塞压缩风洞可获得长时间的高压高焓实验气流,是建造长时间运行高超声速风洞的新思路。采用简化分析和数值计算分析对撞活塞压缩风洞的工作原理,以验证对撞活塞压缩风洞的可行性。简化分析考虑定压比热随温度变化,基于流场均匀性假设,给出了实验时间以及实验气体状态参数随时间变化历程。采用商业软件 Fluent 对全尺寸风洞流场运行过程进行数值模拟,模拟结果表明:挤压式恒压装置可使风洞在较长时间内(约25ms)保持压强近似不变,与简化分析结果相符,但对撞活塞压缩会使管道内流场温度分布不均匀,导致温度出现波动(相差不超过180K),这是对撞活塞压缩风洞一个需要解决的问题。     

高超声速风洞真空系统临界压力比实验研究

临界压力是暂冲式高超声速风洞实验段流场破坏时真空罐中的压力值，临界压力比影响Ma10以上大型高超声速风洞真空系统的设计。在Φ0.3m高超声速低密度风洞中进行了Ma10以上喷管的实验，测量了风洞实验段静压、流场的皮托压力、扩压器内表面前后压力、真空罐压力等参数，了解了各部位流场随真空罐压力升高的变化过程，获得了现有风洞Ma10、Ma12和Ma16各自的流场维持所需临界压力比分别为0.34、0.35和0.5。采用FASTRAN软件模拟了风洞流场建立到破坏的非定常过程，计算结果与实验结果较为一致。临界压力比的获得为类似大型高超声速风洞真空系统设计提供了关键基础数据。     

氢氧爆轰驱动激波风洞的性能

本文对膜片处起爆的氢氧爆轰驱动的概念作了简要描述。爆轰波在管端盖板上的反射压力峰值高出初始压力200多倍,在高起始压力条件下产生的如此高的反射峰压对设备安全极为不利。串接在驱动段末端的卸爆段既能消除高的反射峰压,又能延长有效驱动时间。实验结果还表明:爆轰波后气流的定常性和重复性品质优良。用爆轰驱动来产生高焓(具有高压)试验气流是一种高性能且节省费用的新方法。还可用来获得高雷诺数高马赫数试验气流。爆轰驱动具有广阔的应用前景。