轴对称结构的有限元离散法

介绍一种利用高精度等参环元对轴对称结构进行有限元离散的方法（也可用于平面结构的有限元离散）。这种方法可方便地离散由多种材料构成的复杂轴对你结构，可单向和双向对局部单元加密，可对边界移动和结构间隙问题作有效处理，且可通过离散程序自动优化单元排序以减小总刚度矩阵的规模。离散后的结构可直接用于有限元分析。实践应用表明，该方法离散快速、准确。     

应用杂交位移法推导变厚板单元的尝试

 本文推导与试验了一种变厚板单元,属于三变量杂交位移模型,其有关矩阵以显式表达,关于该类模型之演生与应用也略予讨论。文中指出三变量杂交位侈法较之二变量杂交位移法更适于分析变厚度板,同时指出应用三变量法导出单元具体公式的两种可能性。     

压电材料壳的广义变分原理和状态向量方程

将三维弹性材料的H-R变分原理引入到具有机-电耦合效应的三维压电弹性材料圆柱壳问题中,建立了对应于正交各向异性压电材料圆柱壳的Hamilton型广义变分原理。通过变分运算得到了柱坐标系下的状态向量方程,该状态向量方程也是Hamilton正则方程。最后指出纯正交各向异性弹性材料壳Hamilton型广义变分原理是变分公式的特例。变分原理的建立将有利于压电材料圆柱壳静力学和动力学问题的有限元方法或半解析法的推导。     

基于解析梯度的微推进转移轨道优化方法

 研究基于离散脉冲策略的行星际微推进转移轨道优化问题,为改善收敛性和计算效率,提出了一种解析的梯度矩阵计算方法。首先,基于离散脉冲思想建立了行星际微推进转移轨道优化模型,通过对速度脉冲矢量进行参数变换,避免了传统优化模型初值猜测和搜索域难以界定的缺点;然后,基于变分原理分析了离散脉冲模型中轨道状态转移矩阵与状态变分之间的关系,并给出了多种轨道特征条件下状态变分的计算方法,该方法可扩展到多次状态不连续情况;在此基础上,推导了离散脉冲轨道优化模型中性能指标与轨道约束对寻优参数梯度矩阵的解析表达式。以地球-火星的燃料最省微推进转移为例对所提解析梯度方法进行了仿真验证。数值结果表明：本文推导的解析梯度矩阵是正确的,与传统数值梯度计算方法相比,解析梯度矩阵可有效改善寻优算法的收敛特性,并能够提高计算效率约47%。     

带非线性支撑的转子有限元模型求解方法

用数值方法研究了非线性支撑的柔性转子系统的动学行为,提出了一种将有限元与非线性支撑结合的模型和求解方法。利用有限元法(FEM)构建转轴和转盘部分的模型,通过矩阵进行组合;利用离散元方法对包含滚动轴承和挤压油膜阻尼器(SFD)的支撑部分进行建模,此部分包含4个单元,分别为轴承内圈、外圈、SFD内圈和支撑鼠笼。有限元部分和离散元部分通过轴端节点相连,仿真过程中轴端位移传递给非线性支撑部分,支撑部分通过位移计算得到的非线性力反过来作用于有限元转子轴端部分。为了耦合求解有限元转子和非线性支撑组成的数学模型,提出了一种综合的迭代求解方法,克服传统的有限元求解方法对轴端隐性非线性支撑的求解局限性。由于转轴部分采用了Timoshenko梁单元建模,对比与简单转子模型,可以考虑陀螺力矩和轴的柔性特征,更能体现非线性支撑对振动真实影响。在建立的20个轴单元的有限元转子模型中,非线性响应更多体现在靠近非线性支撑的节点1和节点21处,响应频谱中靠近轴端的节点能体现出滚动轴承的2倍和3倍变柔振动频率。     

S2流面有旋流动的赝势函数变分原理族

本文建立了以赝势函数表示的叶轮机内Ｓ２流面有旋流动的问题和半反问题的变分原理及广义变分原理，从而为Ｓ２流面有旋流动（特别是含激波的跨声速流动）提供一个简单的数学变分形式，作为变分有限元解法和各种变分直接解法的理论基础。     

平面热应力问题的组合杂交有限元方法

利用组合变分原理可以增强杂交元方法解的稳定性,建立了平面热应力问题的基于区域分解的组合变分原理.与弹性力学问题相比,右端项改变;并且提出组合杂交元来离散新的变分原理、形成刚度矩阵;进而引入能量协调条件,不仅简化了变分原理及其相应的刚度矩阵,而且减少有限元解的误差.数值结果表明,能量协调的4节点组合杂交元数值性能最佳:实现粗网格高精度,对网格畸变不敏感且可以克服闭锁现象.     

磁电弹性材料杂交应力有限元的应力模式

首先推导了磁电弹性材料的杂交应力有限元列式,然后在假设单元边界位移场的基础上,根据等函数法进一步推导了磁电弹性材料的3D-8节点和3D-20节点杂交应力有限元的广义假设应力矩阵。为磁电弹性材料杂交应力有限元模型的构建提供了理论基础。最后以3D-8节点杂交应力有限单元为例,对磁电弹性材料层合板进行了有限元分析,数据显示所得结果具有较高的计算精度。     

基于EFG法的可伸缩梁结构动力学分析

传统有限元法在处理时变边界、时变系数的轴向可伸缩梁时需要不断改变单元尺寸或单元数目,不利于程序化且计算精度无法保证。基于广义移动最小二乘(GMLS),采用不受单元限制的全域插值EFG法对柔性梁的变形场进行空间离散,根据哈密尔顿变分原理得到轴向可伸缩梁横向振动的无单元动力学离散方程;采用数值算例分析可伸缩梁的横向振动频率、各种轴向运动规律下梁末端的自由振动响应以及强迫振动响应。结果表明:全域插值EFG法可用于时变参数结构的动力学分析。     

板和型材均含有裂纹的加筋板应力强度因子计算

本文应用复变应力函数和分区广义变分原理,提出了确定型材和板有裂纹的加筋板应力强度因子的计算方法。采用复变应力函数使裂纹的边界条件精确地得到满足,应用分区广义变分原理使其它边界条件近似地得到满足。本文应用加筋条为角材,其中一根角材含有边缘裂纹,板含有中心裂纹的加筋板,在垂直裂纹平面的远处受均匀拉伸载荷为例,给出了应力强度因子的计算公式。对一特定的结构参数,给出了应力强度因子随裂纹长度变化曲线。     

在MIMD型机上求解板的临界载荷的一种并行算法

提出了一种在ＭＩＭＤ型并行机上求解板的临界载荷的子结构方法的并行算法。此算法实际上就是解决Ａｘ＝λＢｘ广义特征值问题（其中Ａ、Ｂ为正定的箭头型矩阵）。主要通过矩阵变换将此问题转化成适合并行算法的一般特征值问题。给出了此并行算法的并行加速及效率的分析和算例,证明了此并行算法的优越性。     

Canonical transform for tracking with kinematic models

A canonical transform is presented that converts a coupled or uncoupled kinematic model for target tracking into a decoupled dimensionless canonical form. The coupling is due to non-zero off-diagonal terms in the covariance matrices of the process noise and/or the measurement noise, which can be used to model the coupling of motion and/or measurement between coordinates. The decoupled dimensionless canonical form is obtained by simultaneously diagonalizing the noise covariance matrices, followed by a spatial-temporal normalization procedure. This canonical form is independent of the physical specifications of an actual system. Each subsystem corresponding to a canonical coordinate is characterized by its process noise standard deviation, called the maneuver index as a generalization of the tracking index for target tracking, which characterizes completely the performance of a steady-state Kalman filter. A number of applications of this canonical form are discussed. The usefulness of the canonical transform is illustrated via an example of performance analysis of maneuvering target tracking in an air traffic control (ATC) system.     

CAD/CAE在飞机改型设计中的应用

结合某试验机承力密封框结构件的研制 ,开展先进CAD/CAE系统在飞机改型设计中的应用研究 ,其中包括 :简要介绍应用先进的CAD/CAE系统 ,进行承力密封框的三维数字化建模 ,包括建立三维结构模型和有限元分析模型 ;根据承力密封框的使用环境和设计要求 ,确定对其进行刚度和强度分析时所需的各种主要参数 ;应用CAE系统计算承力密封框的刚度和强度 ,分析计算结果。最后 ,总结了先进CAD/CAE系统在飞机改型设计中的应用效果     

航空发动机减速系统的动力分析

以某型航发减速传动系统为研究对象 ,针对齿轮啮合传动系统的结构特点 ,把子结构分析法和结构动力修改再分析结合起来。综合时 ,从结构修改的观点出发 ,来考虑各子结构对接界面上的对接条件 ,认为综合系统是各子结构无耦合时系统的一个结构修改 ,从而求得整个结构系统的动力特性。既保留了子结构分析法优点 ,而处理子结构间的对接条件比子结构分析法更方便。     

发动机机匣、支板系统结构动力分析

发展了在环向只能处理连续变量的常规有限条法。分析在环向由若干个离散分布的支板和支架支承的发动机机匣回转壳。各离散支板和支架回转壳刚度的贡献, 是通过支板和壳体连接处位移相等的变换, 将各支板的刚度阵叠加到回转壳的总体刚度阵上实现的。同时证明了位移在环向的Fourier级数展开式中, 只有n=0, n=1项对轴系的支承刚度有贡献。支板及支板附近的壳体的局部应力, 是由局部子结构空间板壳有限元分析得到, 该子结构的边界位移由整体的回转壳分析给出。算例表明, 本文提出的方法能有效地计算轴系的支承动刚度和壳体的局部应力。      

电控旋翼气弹动力学建模研究

研究了电控旋翼的气弹动力学建模方法.以有限元旋翼气弹分析程序LORA01为基础,首先给出了一种能计及襟翼移轴补偿影响的时域综合非定常气动力模型,并将伺服襟翼作为额外引入的质量体计入结构动力学模型;之后结合有限元法,根据Hamilton原理导出由广义力表示的带襟翼桨叶非线性运动方程,采用基于Newmark方法的隐式数值积分法对桨叶运动方程进行求解.最后,利用主动控制襟翼旋翼的试验数据对模型进行了比较验证,证明了所建模型的正确性.     

缝合复合材料单层板的弹性常数分析

根据缝合层合板的细观几何特征,考虑因缝线穿过纤维导致纤维弯曲的近似正(余)弦曲线情况,建立了反映缝合复合材料层合板细观结构形式的单层板有限元模型。在此模型的基础上分析了T700/QY8911缝合单层板的有效弹性常数,并与未缝合模型进行了比较。有限元模型和实例分析说明利用有限元途径分析缝合单层板的有效常数是切实可行的,同时为缝合层合板/壳的有关常数的有限元分析奠定了理论基础。     

Stifness modeling and analysis of a novel 4-DOF PKM for manufacturing large components

Faster response to orientation varying is one of the outstanding abilities of a parallel kinematic machine（PKM）.It enables such a system to act as a reconfgurable module employed to machine large components effciently.The stiffness formulation and analysis are the beforehand key tasks for its parameters design.A novel PKM with four degrees of freedom（DOFs）is proposed in this paper.The topology behind it is 2PUS-2PRS parallel mechanism.Its semianalytical stiffness model is frstly obtained,where the generalized Jacobian matrix of 2PUS-2PRS is formulated with the help of the screw theory and the stiffness coeffcients of complicated components are estimated by integrating fnite element analysis and numerical ftting.Under the help of the model,it is predicted that the property of system stiffness distributes within the given workspace,which features symmetry about a certain plane and is also verifed by performing fnite element analysis of the virtual prototype.Furthermore,key parameters affecting the system stiffness are identifed through sensitivity analysis.These provide insights for further optimization design of this PKM.     

轴流叶片非接触式模态特性测试系统的开发与研究

基于涡轮螺旋桨发动机安装节拉杆系统，对各拉杆的受力状态进行分析，推导拉杆系统力学方程，并得到拉杆之间的力 学关系，结果显示各拉杆所受拉力比值为常数，该常数仅取决于拉杆的尺寸、安装角度、材料参数等。基于ANSYS Workbench 建立拉 杆系统有限元模型，对该系统进行静力学分析得到拉杆应变随拉力的变化关系,并得到不同拉杆拉力之间的关系，数值仿真结果与 理论分析结论相互印证。为基于安装节拉杆的涡桨发动机飞行拉力测量奠定技术基础。     

涡轴发动机组合压气机转子轴向预紧力计算方法

采用PATRAN软件建立了涡轴发动机组合压气机转子轴向预紧力的三维循环对称有限元计算模型,用MSC/MARC分析软件进行了计算分析,确定了转子中心拉杆和小拉杆的轴向预紧力,并在组合压气机转子的相关试验中对计算结果进行了验证。本文的研究为同类转子的轴向预紧力计算进行了有益的探索。