时域有限差分法常用吸收边界的性能分析

文章对时域有限差分法常用吸收边界的性能进行了分析,包括 Mur吸收边界、PML(Perfectly Matched Lay. er)、UPML(Uniaxial PML)以及 CPML(Convolution PML)。首先,简要介绍了几种吸收边界的理论基础；然后,根据前面理论进行 Matlab仿真,通过采样二维情况下的高斯源和正弦源激励的电场值,分析比较 4种吸收边界的性能；最后,总结了各种吸收边界的优劣和特点。     

多层结构设计在吸波材料中的应用

简述了多层结构吸波材料设计的理论模型、设计原则及优化设计方法,从吸收剂材料的电磁特性方面总结了多层结构吸波材料的特点,详细论述了多层结构设计对吸波材料性能的影响,最后提出了多层吸波材料的技术难点和发展趋势。     

多层界面相陶瓷基复合材料裂纹偏转机制模拟

针对多层界面相陶瓷基复合材料(CMCs)裂纹偏转机制进行了有限元模拟。在圆柱单胞模型中,按照界面相各亚层的实际厚度建立多层界面相几何模型,然后赋予各亚层对应的组分材料参数,获取轴对称有限元模型。在此基础上,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)分别计算基体裂纹在界面相处偏转与穿透两种情形的能量释放率Gd和Gp,根据断裂力学准则实现对裂纹在多层界面相内部偏转机制的分析。可以看出:各向异性界面相比各向同性界面相内部的Gd/Gp比值更大,更利于裂纹偏转的发生；总厚度相同的多层界面相与单层界面相相比,其内部的Gd/Gp比值更高,裂纹在其内部发生偏转的机会更多,且五层界面相(PyC/SiC/PyC/SiC/PyC)比三层界面相(PyC/SiC/PyC)更利于裂纹发生偏转。      

结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用

对多层阻抗渐变的吸波结构设计思想进行了分析,介绍了多层阻抗渐变思想在吸波层板和泡沫两类结构吸波材料设计上的应用。理论计算与试验验证结果均表明,采用多层阻抗渐变设计能够使吸波层板和泡沫的吸波带宽向低频拓展,同时显著提高吸波泡沫的吸收强度。具有三个阻抗渐变吸收层的4 mm厚吸波层板在5~18 GHz频段反射率小于-10 d B;具有六个阻抗渐变吸收层的22 mm厚吸波泡沫在2~18 GHz频段反射率小于-10 d B,其中在6~18 GHz频段反射率小于-20 d B,8~12 GHz频段反射率小于-30 d B。多层阻抗渐变设计是提高结构吸波材料吸波性能的有效手段。     

电路模拟吸波材料带宽拓展方法探索

电路模拟吸波材料有一定的频率选择特性,电磁波有效损耗的带宽通常比较窄,通过多层电路屏、掺杂电损耗介质、磁损耗介质层组合、磁电损耗组合的方法,对电路模拟结构吸波材料在2~18GHz区间电磁损耗带宽的拓展进行了初步探索。结果证明:四种方法都能够提高电路模拟吸波材料的有效吸波带宽,并能够不同程度地提高材料的吸波效率。多层电路屏、掺杂电损耗介质的多层电路屏、组合磁损耗介质层的多层电路屏、组合磁损耗介质层和电损耗介质的多层电路屏,其反射率≤-5dB的带宽较单层电路屏的1.2GHz分别增加了6.4、10.6、9.6、10.6GHz,最小反射率分别达到-8、-10、-12、-25dB。     

冲击作用下弹塑性接触的耗能套筒结构的减震性能分析

求解了导弹发射筒内耗能套筒结构在冲击作用下的弹塑性接触问题。依据弹塑性有限元法,应用Lagrange乘子法引入接触区域上的位移协调约束条件,通过迭代修正使每个接触单元满足库仑摩擦律的要求,再按照Newmark β逐步积分法进行计算,求得结构的冲击响应。所得计算结果和相关实验结果吻合良好,表明所提出的计算模型和方法是正确合理的。最后将套筒结构所受的冲量和对应的位移增量进行多项式拟合,得到的拟合公式为耗能套筒结构的设计计算提供了理论依据。     

一种无条件稳定的时域推进法与有限元混合分析瞬态热传导问题

本文将一种新的无条件稳定的时域推进法与有限元结合,用于分析瞬态热传导问题。根据微-积分型热传导控制方程,对时间变量在小区闻内插值积分,变初-边值问题为一系列离散时刻的边界值问题,再应用有限元法求解之。由于推进中的每一时刻的解,都严格满足原给定的初始条件,就消除了累积误差的影响。此外,这种时域推进法对时间变量的数值积分也优于数值微分。因而,与现行的基于微分型控制方程,采用时-空有限元模型同时离散,再逐步求解的直接积分算法相比,计算精度可大大提高。不难预料,当求解较长时间后的瞬态值时,本算法的优越性会更加明显。     

飞机层合风挡鸟撞击有限元数值模拟

建立了鸟撞击层合风挡三维有限元分析模型,对层合材料采用具有失效模型的率型本构模型,用非线性接触-碰撞有限元程序模拟了飞机层合风挡的鸟撞击动响应过程,给出了层合风挡鸟撞的计算实例,讨论了层合风挡结构被鸟冲击变形破坏的机理,数值模拟结果为层合风挡抗鸟撞击叠层设计提供了理论依据。     

各向异性Chaboche黏塑性本构方程隐式应力积分算法

针对各向异性Chaboche黏塑性本构方程,利用有效参数控制法推导了该方程的隐式积分算法,该算法把所有未知量都用同一个控制参数表示,并形成控制方程,从而把本构方程应力积分的问题转化成一个非线性控制方程的求解问题.该积分算法程序,与通用有限元软件Marc结合,通过单个单元对单向拉伸、循环、松弛的响应的实验数据进行了数值模拟,通过与显式算法对比,该隐式算法的稳定性和收敛性有所提高.构件的对比分析也表明隐式算法比显式算法具有较高的效率.      

电磁波吸收体及其在航空技术中的应用

电磁波吸收体是一类能够有效地吸收电磁波频谱中某些特定频段电磁辐射的新型电子材料,其反射、透射和散射均甚小。常见的电磁波吸收体一般工作于30兆赫到100千兆赫频带。本文系统地评述了单层平板型、多层平板型、尖劈型等电磁波吸收体的性能与设计方法。列举了电磁波吸收体在航空和宇航技术中一些可能的用途。     

鸟撞飞机风挡夹层结构数值分析

用非线性显式动力分析软件LS-DYNA建立了风挡夹层结构有限元模型,鸟体用ALE格式和与应变率相关的随动硬化材料模型,风挡夹层用Lagrange格式和双线性随动硬化材料模型,对鸟撞击风挡进行了数值计算,分析了夹层结构应力分布,为飞机风挡设计提供理论依据.     

基于遗传退火算法的电路模拟吸波材料设计

相比传统吸波材料,电路模拟吸波材料可以很好地减小材料厚度、提高吸波性能,其设计通常使用遗传算法进行优化。针对传统遗传算法的诸多不足,对交叉和变异概率进行了改进、引入了模拟退火思想作为子代接受准则并增加了算法终止准则。其中,对交叉和变异概率的改进是最大创新点。改进后的遗传算法只需进化100代即得到最优解,平均反射率为-15.0420,厚度为1.43 mm,均优于传统算法得出的结果。结果表明,改进后的遗传算法具有收敛速率快、不易陷入局部最优解等优点。     

基于多层有限元法的去耦电容设计

在高速板卡设计中,为了避免电路发生瞬变电流时产生不必要的电压波动,可通过放置去耦电容的方式减小电源分配网络（PDN）在某些频率下的阻抗。但大规模集成电路封装和板级结构的复杂性以及高驱动频率,导致选择和放置合适的电容器成为一个难题。遗传算法（GA）能够方便有效地进行去耦电容的选择和放置。文章采用遗传算法与多层有限元法（MFEM）结合的方法解决了降低电源分配网络阻抗的问题,通过实例验证了纵向元件与多层有限元相结合的方法的有效性。     

金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热分析

采用能量平衡方程和两热流密度近似法建立了金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热的数学模型,并利用测量多层隔热材料单元的有效导热系数的实验和遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数和隔热屏表面辐射发射系数这两个热物参数进行了优化,最后用实验测得的多层隔热材料的有效导热系数验证了采用优化后参数的多层隔热材料的稳态传热模型的正确性.     

北斗导航接收机高增益相干积分算法

近年来,针对弱信号的高灵敏度接收机已逐渐成为国内外的研究热点。加长相干积分时间可以提高信噪比,从而跟踪到更弱的信号。但是,北斗导航接收机跟踪环路并不可以无限加长相干积分时间,相干积分时间的长短和功效还受到卫星导航电文比特跳变的限制。为了消除导航电文比特跳变对相干积分的影响,提出了一种改进的基于最大似然估计的北斗信号位同步方法,完成位同步后再利用先猜后检的方法便可以实现长相干积分。利用软件接收机进行编程设计,仿真结果表明：该长相干积分算法能够稳定可靠地实现对弱信号的跟踪,20ms相干积分环路信噪比约提升12dB,40ms相干积分环路信噪比约提升15dB,80ms相干积分环路信噪比约提升17dB,提高了北斗导航接收机的灵敏度。     

雷达罩内用泡沫型吸波材料研究

以微波传输线理论为基础 ,研制出一种宽带轻质泡沫型吸波材料。该材料在 8～ 1 8GHz频率范围内 ,反射率均小于 -1 5 d B。材料经过了物理机械性能试验与雷达照射试验。地面模拟与飞行试验结果表明 ,在雷达天线罩内使用该材料 ,可以有效降低罩内金属部件对天线的影响。     

Selective thermal emission and infrared camouflage based on layered media

Infrared camouflage based on artificial thermal metasurfaces has recently attracted significant attention. By eliminating thermal radiation differences between the object and the background, it is possible to hide a given object from infrared detection. Infrared camouflage is an important element that increases the survivability of aircraft and missiles, by reducing target susceptibility to infrared guided threats. Herein, a simple and practicable design is theoretically presented based on a multilayer film for infrared stealth, with distinctive advantages of scalability, flexible fabrication, and structural simplicity. The multilayer medium consists of silicon substrate, carbon layer and zinc sulfide film, the optical properties of which are determined by transfer matrix method. By locally changing the thickness of the coating film, the spatial tunability and continuity in thermal emission are demonstrated. A continuous change of emissive power is further obtained and consequently implemented to achieve thermal camouflage functionality. In addition, other functionalities, like thermal illusion and thermal coding, are demonstrated by thickness-engineered multilayer films.     

FGM板三维层合模型及热-噪声载荷下的动态响应研究

 为了有效地分析热-噪声联合载荷作用下的飞行器功能梯度壁板结构的非线性动态响应,提出了运用复合材料多层壳单元建立功能梯度材料(FGM)板的层合有限元建模新方法,研究了FGM板在热曲屈前、后状态下复杂的非线性时域动态响应特性,并探讨了梯度指数、热曲屈系数及声压级(SPL)等参数对FGM板非线性动态跳变响应的影响规律。FGM板三维层合建模新方法避免了采用常规有限元法(FEM)建模时需要在厚度方向划分大量单元的缺点;求解FGM板非线性动态响应时采用的隐式积分方案避免了模态叠加法对参与模态选择的经验性要求及模态截断造成的信息丢失等缺陷。仿真结果表明:FGM板层合有限元建模新方法合理可行、过程简便、计算精度高;研究发现:陶瓷-金属FGM板在热屈曲后的抗声振性能并不像热屈曲前那样介于金属板和陶瓷板之间,而是表现最差;热屈曲系数及声压级的组合形式是导致FGM板发生非线性跳变响应的主要影响因素。     

跪式起落架在武装直升机坠毁过程中能量吸收能力研究(Ⅱ)——理论模型分析方法

 采用简化的弹簧 -刚性杆系统模型,通过 Lagrange方程解出了直升机以 6 m/ s的速度垂直撞击地面这一过程的动态响应,近似给出了起落架吸收的能量 (塑性功 )占初始动能的百分比;机体的动能变化曲线以及主缓冲器的载荷谱曲线。与有限元分析结果进行比较,符合程度很好,可为直升机抗坠毁初始设计提供理论指导。     

扰动线运动对惯性系粗对准影响分析及优化方法

针对扰动线运动对惯性系粗对准精度影响较大的问题，通过分析惯性体坐标系下重力加速度积分矢量的物理含义，给出了受扰动线运动影响的惯性系粗对准的误差分析。并在此基础上提出了基于位移积分矢量构造定姿矢量矩阵的抗扰动粗对准算法，利用对速度积分矢量进一步积分得到的3个时间点的位移积分矢量构建姿态解算矩阵，抑制扰动线运动对粗对准精度的影响。仿真结果表明，该算法可有效减小扰动线运动影响下的对准结果振动幅值，能够快速收敛到满足精对准使用的精度范围，从而提高武器装备环境适应性。