Two-Dimensional Modal Curvature for Damage Detection in Plates

Mode shape has become a hotspot of vibration-based damage detection in plates.Two-dimensional(2D)modal curvature(MC2D),derived from mode shapes,is a prevailing physical quantity used to indicate damage.Unfortunately,the physical mechanism of MC2 Dfor characterizing damage in plates has not been clarified to date.In contrast,one-dimensional(1D)modal curvature(MC1D)has explicit physical mechanism to portray damage in beams.Unresolved physical mechanism of MC2 Dseverely hampers its applications for damage identification in plates.To address this deficiency,the clarification mechanism of MC2 Dis investigated to identify damage.With the clarified mechanism,numerical and experimental cases are used to demonstrate the effectiveness of MC2 Din detecting damage in plates.     

由试验模态数据检测结构破损的位置和大小

提出了一种用有噪声影响的不完整振型和频率来检测结构破损的方法。先由局部频率变化率的概念诊断出结构的破损位置，然后用灵敏度分析法确定破损的大小。整个过程分测试振型的扩充、结构破损的定位和破损大小的确定三部分。文中用GARTEUR结构对多种破坏情况进行了仿真研究。结果表明，该方法能简便有效地同时诊断结构中的单个或多个破坏情况。     

航天运载器局部连接刚度对振型斜率的影响

振型斜率一直是姿态控制系统关心的首要问题。通过等效梁模型结合局部三维有限元精细模型的混合建模的方法,研究了结构局部刚度变化对惯性部件安装位置振型斜率的影响。基于模态分析,在多种工况下提取了振型与惯性部件的振型斜率并进行对比研究,讨论了舱体开口加强圈梁刚度变化、载体十字梁截面变化、连接固定支座刚度变化以及壳体壁厚变化对振型斜率的影响,为航天运载器结构动力学模型简化与姿态控制系统相关结构设计提供了参考依据。     

Modal and Fatigue Life Analysis on Beam with Multiple Cracks Subjected to Axial Force

Based on the transfer matrix method and Forman equation,a new method is proposed to conduct the modal and fatigue life analysis of a beam with multiple transverse cracks.In the modal analysis,the damping loss factor is introduced by the complex elastic modulus,bending springs without mass are used to replace the transverse cracks,and the characteristic transfer matrix of the whole cracked beam can be derived.In the fatigue life analysis,considering the interaction of the beam vibration and fatigue cracks growth,the fatigue life of the cracked beam is predicted by the timing analysis method.Numerical calculation shows that cracks have a significant influence on the modal and fatigue life of the beam.     

正交铺设陶瓷基复合材料基体裂纹演化研究(英文)

采用能量平衡法对正交铺设陶瓷基复合材料在单轴拉伸载荷作用下的基体裂纹演化进行了研究。在拉伸载荷的作用下,正交铺设陶瓷基复合材料有5种开裂模式。开裂模式3包括横向开裂、基体开裂和纤维/基体界面脱粘;开裂模式5只包括基体开裂和纤维/基体界面脱粘。本文得到了两条横向裂纹之间出现开裂模式3和5的初始基体开裂应力;并得到了开裂模式3多裂纹演化的初始基体开裂应力。讨论了铺层厚度、纤维体积含量、纤维/基体界面剪应力和界面脱粘能对基体开裂应力和基体裂纹演化的影响。结果表明,对于SiC/CAS材料而言,两条横向裂纹之间首先出现开裂模式3。     

含共线分布多裂纹板的剩余强度

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，应用保角映射技术和Faber级数展开，导出在任意载荷作用下多裂纹板应力场的级数解，引入当量屈服应力修正裂尖塑性区，并利用Swift韧带屈服准则建立舍共线分布多裂纹结构的剩余强度分析模型，计算结果与试验结果吻合较好。文中还讨论了各裂纹参数对结构剩余强度的影响。计算结果表明，本文以当量屈服应力代替材料屈服应力，避免了复杂的弹塑性分析，思路简单有效。便于工程应用。     

复合材料层合板低速冲击损伤的预测模型

在低速冲击载荷作用下,建立了一种适用于铺层总数较多的复合材料层合板的损伤预测模型。采用三维Puck失效准则预测层内纤维与基体的破坏,并获得基体失效时的断裂面角度。根据低速冲击下复合材料层合板的层间分层损伤机理,同时考虑面内横向正应力、厚度方向正应力、层间剪应力和相邻铺层的损伤状态等因素对界面分层的影响,发展了一种新的冲击分层失效准则。为快速有效地预测铺层总数较多的复合材料层合板的冲击损伤,通过对单元积分点处的应变进行线性插值,提出了在单个实体单元内预测多个铺层损伤的数值计算方法。模型成功预测了受冲击层合板具体的失效模式,预测的分层形状和尺寸与试验值吻合较好,并显著减少了有限元模型的规模,表明本文所发展的数值方法对预测复合材料层合板低速冲击损伤的有效性。     

具有多阶频率与振型约束的结构动力学优化设计

本文研究了在多阶固有频率约束的情况下,通过改变结构的尺寸进行结构动力学优化,使多阶振型的节点同时满足位置要求的问题。采用尺寸优化方法,首先建立了振型节点位置与结构尺寸之间的变量关系,然后在给定的约束条件下对结构进行优化,使结构不仅满足动力约束条件,而且使结构重量达到最小。优化实例表明,采用本文的方法,能够有效地解决工程结构设计中涉及到的一类具有多阶固有频率、振型节点位置要求的结构动力学优化设计问题。     

整体式盒式应变天平有限元设计

为了满足大飞机的测力试验要求,应用CATIA软件建立整体式盒式应变天平的虚拟样机,以该软件的有限元功能分析了该天平的静力学、贴片梁的微应变及模态,得出了天平在给定载荷下的应力和模态振型。静态标定结果表明有限元方法比传统计算方法的结果更可靠,同时说明了CATIA作为参数化设计及分析的一体化软件应用于天平的设计可在设计阶段降低天平的线性与非线性干扰,分析与设计效率得到了较大的提高。     

基于阴影信息的多视角SAR图像识别

传统的SAR图像识别技术主要基于目标的电磁散射特性,而目标阴影信息对SAR图像目标识别具有重要的作用。若能获取同一目标在多个方位角下的多幅SAR图像,可改善目标识别的性能。针对该问题,本文提出了一种基于隐马尔可夫模型及阴影信息的多视角SAR图像识别技术。该技术提取目标阴影形状的链编码作为特征向量,并结合同一目标在不同方位角下的多幅图像的特征向量,生成该目标的特征序列,然后利用HMM对特征序列进行识别。仿真结果表明,该方法可有效实现SAR图像目标识别。     

基于加权PCR证据融合的多传感器Lamb波损伤成像

为提高基于Lamb波损伤定位成像的对比度和可靠性,提出了一种基于证据理论多传感器信息融合的损伤成像方法。基于连续小波变换,确定了传感路径的时间延迟,进而采用椭圆定位法进行损伤成像。以信号时频带能量变化率为指标,确定了传感路径的权重值,提出了一种基于加权比例冲突再分配(Proportional conflict redistribution,PCR)证据融合算法,并以此对多组传感路径的定位成像进行融合。试验结果表明,该方法具有较好的成像对比度,且能降低因部分传感路径时间延迟判断失误对成像结果造成的影响。     

基于聚束照射SAR成像算法的条带SAR数据处理

为实现聚束照射合成孔径雷达（SAR）与条带模式SAR成像算法上的统一，本文利用两种模式之间的内在联系，将条带模式SAR数据分块处理，等效成聚束模式数据。然后，用聚束照射SAR成像算法实现条带数据的成像处理。针对具体数据，文中还对成像区大小的选择作了分析，并推导出成像长度与滤波器带宽应当满足的关系式。包场数据的处理严格证实了理论分析并验证了本文运用的方法。     

战术导弹结构动力学灵敏度分析研究

研究了战术导弹的结构动力学频率灵敏度、振型灵敏度分析技术。首先,给出了结构模态灵敏度分析的理论和计算公式。然后,给出了某型导弹的结构动力学分析有限元模型。最后,分析了战术导弹各连接面刚度对全弹振动频率和振型的灵敏度。研究发现处于结构振型波峰或者波谷的中部连接面的刚度对全弹模态影响较大。该方法为模型修正和结构设计提供了参考。     

确定无约束梁耦合振型的一种途径

无约束梁耦合振动问题属于单柔体动力学问题,确定无约束梁耦合振型对于分析梁的振动性质具有重要意义。首先给出单柔体动力学的拟变分原理,然后分析无约束梁耦合振动的特点,应用单柔体动力学的拟变分原理建立了确定无约束梁耦合振型的一种途径。应用这种途径求解无约束梁耦合振动的奇数次振型和偶数次振型。最后,讨论了有关问题。     

基于多尺度方法的飞行器结构强度分析

建立了一套飞行器结构多尺度分析方法,能够较为高效、准确地分析飞行器结构的力学行为,确定危险区域以及研究损伤模式。采用层次多尺度法,分别建立了飞行器整体结构、局部舱段结构、单钉连接模型三种有限元模型,对飞行器结构进行分析。建立了宏观变量与细观响应之间的信息传递和反馈。对三向正交碳/碳机织复合材料的宏观刚度和强度性能进行了预测,建立了宏观损伤起始包络线。采用协同多尺度法对单钉连接模型进行渐进损伤分析。研究表明该方法具有良好适用性,能够较为准确地分析结构的损伤模式,为飞行器结构设计提供参考。     

基于剩余强度的复合材料补片形状优化研究

以复合材料层合板的圆形孔洞损伤为例,利用三维有限元模型分析了六种不同形状补片修补结构在受纵向拉伸时的应力分布情况.分别仿真了常规形状的补片以及混合型形状的补片修补情形,同时利用由剩余强度理论和局部应力应变法相结合得出的数学模型,对各种修补模型进行了剩余强度的计算.通过计算得出,带倒角矩形、两圆相交型等混合型补片对损伤母板进行修理后其强度恢复明显,应力峰值较小.混合型形状补片对复合材料贴补修理有一定的指导意义.     

基于子空间算法的对称结构重频模态识别

针对飞机等对称结构的重频模态较难识别的问题,在随机子空间算法的基础之上,利用空间投影的性质和响应点位置间的几何关系,分离对称耦合模态,建立对称模态响应和反对称模态响应Hankel矩阵,实现单独利用响应数据识别重频的对称和反对称模态。最后通过仿真算例表明,改进后的方法成功提取了重频模态的振型,避免了传统算法识别结果的中的振型耦合,同时提高了对称模态中固有频率和阻尼的识别精度。     

基于I/O方式的单片机在UPS实时控制中的应用

采用基于Ｉ／Ｏ方式的内部自带ＯＴＰ（Ｏｎｌｙ ｔｉｍｅ ｐｒｏｇｒａｍｉｎｇ）ＲＯＭ中的单片机，既能满足智能化要求，又能大大节约ＵＰＳ的生产成本。文中介绍了基于Ｉ／Ｏ方式下单片机在线互动式不间断电源中的典型应用，阐述了采用ＧＭＳ系列具有ＯＴＰ型ＲＯＭ的单片机为微控制器，配以串行方式的接口芯片构成ＵＰＳ主控系统的组成及工作原理。着重介绍单片机与串行芯片及模拟串行方式的接口方法，以及基于Ｉ／Ｏ方式下单     

高超声速飞行器参数化几何建模方法与外形优化

飞行器几何建模是进行外形优化设计的基础,针对尺寸和形状驱动的飞行器外形参数化几何建模要求,采用类型函数/形状函数变换技术,建立面向族的参数曲面,通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数,可以衍生出多种设计构型,且相互转换十分便捷。相比现有CAD和二次曲线建模方法,在模型简化和设计变量数量有效控制方面具有优势。升力体和乘波体两种典型布局飞行器的外形建模与应用表明方法简单、有效、适应性强,可以满足飞行器概念设计阶段外形优化的要求。     

风洞天平动态特性多阶惯性补偿技术研究

在高超声速风洞测力试验过程中，冲击载荷或动态载荷激励测力系统结构振动，天平输出信号中包含了振动干扰量，可通过动态补偿方法进行改善，但现有方法处理方式单一，精度受限。根据测力系统结构特点，将测力系统简化为带集中质量的悬臂梁模型，应用振动理论方法，得到了该系统的自由振动解析结果。在自由振动特性研究中，考察了各个振型对测力的干扰以及各个振型加速度分布规律，提出了天平"多阶惯性补偿方法"，并得到了理论补偿系数；进而利用有限元仿真和小波变换后处理方法，对该方法进行了仿真验证。结果表明，相比传统方法，该方法有效提高了天平动态性能。