Ti2AlNb切削切屑形成过程近场动力学仿真及试验研究

利用非局部作用思想的近场动力学理论,可以通过求解空间积分方程描述物质点运动规律,准确描述切削过程材料剧烈塑性变形导致的裂纹扩展和断裂破坏行为。本文基于常规态基近场动力学方法构建Ti₂AlNb弹塑性本构模型,融合材料失效和接触准则,求解离散处理的近场动力学基本运动方程,建立了适用于Ti₂AlNb切削仿真研究的态型近场动力学数值模型,模拟分析了Ti₂AlNb直角切削切屑形成过程。通过试验验证,表明近场动力学仿真可以准确模拟Ti₂AlNb切削切屑形成过程中材料变形和损伤演化规律。本方法预测的切屑形成剪切角40.23°与试验结果 38.89°相比,误差为3.45%;定义损伤空间分布的半峰宽值(FWHM)为切削第1变形区宽度,其预测值为0.06mm,预测误差小于7%。     

基于QFT的倾转旋翼飞行器控制律设计

<正>飞行控制问题是研究倾转旋翼机技术的关键,文献~([1])建立了无人倾转旋翼机非线性动力学模型,并进行了全模式的飞行控制律设计,建立了无人倾转旋翼机的飞行试验系统,进行了地面联调、地面开车试验以及全模式飞行试验并取得成功~([2])。Horowitz教授~([3-4])提出定量反馈理论(QFT),QFT是一种频域鲁棒控制系统设计思想,它将经典控制理论中的频域校正器的设计思想推广应用到对不确定对象     

起落架缓冲性能联合仿真及平台开发

<正>缓冲器是所有现代飞机起落架必备的通用部件,其性能直接影响起落架的承载能力、质量、寿命、地面操纵安全性和乘员舒适性等。缓冲的实质就是把飞机的动能消散在缓冲系统(轮胎和缓冲器)和飞机及起落架结构的变形上~([1-2])。LMS Virtual.Lab Motion基于计算多体系统动力学建模理论及计算方法研究,是专门为模拟机械系统的真实运动和载荷而设计的~([3])。LMS Imagine.Lab AMESim为     

弹性边界下正交各向异性壁板的颤振分析

<正>高超声速飞行器是航空航天工程的前沿研究领域。到目前为止,仍有许多问题需要克服,最常见的问题之一是颤振。早在1970年,Dowell~([1])就对板壳颤振问题的稳定性分析进行了总结。颤振一旦发生,扰动引起的振动幅值会迅速增加直至结构被破坏,其后果往往是灾难性的。颤振带来的危险不容忽视,因此对于颤振问题的研究必不可少。活塞理论是超声速空气动力学中最常用的理论。1990年,陈劲松等~([2])提出了当地流活塞理论,在活塞理论的基础上,利用翼型表面的     

飞机地面滑跑弹性演变随机响应分析

<正>在飞机地面滑跑过程中,由于跑道的不平引起了随机振动,会造成机体疲劳损伤、乘客不适及地面操纵能力降低。Hammond等利用状态空间方法解经典线性阻尼系统在路面激励下的非平稳响应问题~([1])。Priestley指出了演变随机过程在数学上的意义,并定义了相应的演变谱~([2])。随机过程可以看作平稳过程通过一个时变线性滤波器后得到的结果。工程上还存在着另一种由平稳随机过程通过自变量的非线性变换得到的演变随机过程。Fang等指出这两类问题的共性,首次给     

非对称波瓣强迫混合器掺混特性数值研究

<正>混合器是将两股压力、温度和速度不同的气流加以混合的机械装置,在航空发动机排气系统中具有广泛的应用,如降低排气噪声~([1-2])、抑制尾焰红外辐射~([3-4])、增进混合效率等~([5-6])。国内外研究人员对于波瓣混合器的流场特征、强化混合机制以及影响因素开展了大量的研究工作,研究表明,波瓣混合器由于其褶曲的尾缘型面,使得内外涵气流在流动过程中分别产生径向向内和向外的相互穿     

泡沫铝的三维重构与有限元模拟

<正>泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景,是很有开发前途的工程材料,特别是在交通运输工业,航天事业和建筑结构工业等方面~([1])。刘亚洲等人~([2])提出了一种基于同态球的多孔材料的三维模型重构手段。通过研究孔隙中间的同态球并定义为孔隙体,把多孔材料的孔隙空间几何形状用孔隙体和另外定义的吼道来表示。利用孔隙体和吼道之间的联系来     

三组分周期梁结构纵向和弯曲振动带隙特性

<正>梁类结构是工程中一种很常见的结构。因而长期以来,在理论和工程界,对其进行振动控制一直是备受关注和着力解决的热点问题之一。最早,Rayleigh对于周期结构的能带特性进行了研究并证明了在周期媒介中,存在一定的频率范围,波在此范围内不能够传播~([1])。后来,Brillouin~([2])对波在周期结构中的传播特性进行了更系统深入的研究,通过推导得到了电滤波器和晶体格子这样的周期结构中的波数和频率的函数关系,并用它来描述周期结构的能带特性。这对后来对     

电磁炉电磁振动噪声机理研究

正对电磁炉振动噪声的研究,朱泽春等~([1])通过在电磁线圈的固定部位安装上、下缓冲装置,从而实现了电磁炉的减振降噪。李忠华等~([2])通过对电磁炉噪声的测试诊断,结合Matlab软件FFT分析算法,找到了"嗡嗡"声的产生过程,分析了"嗡嗡"声和"噬噬"声的产生原因,并根据研究结果     

民用飞机辅助燃油箱系统燃油转输油出口位置研究

面对不同的市场需求,民用飞机通常在取得型号合格证之后,通过改装,形成公务机~([1])、遥感机、海监机等在内的特种飞机。大航程、长航时是众多特种飞机的重要特点。民用飞机通常在货舱内加装辅助燃油箱~([2-3])以增加额外的燃油存储空间,增加载油量,从而增大航程。然而辅助燃油箱内的燃油不直接供给发动机,需在巡航阶段将辅助燃油箱内的燃油转输至基本燃油箱内,通过基本燃油箱内供油系统供给发动机~([4-8])。转输动力可以来自转输泵或者闭式通气增压系统,即辅助燃油箱与基本燃油箱产生一定的压差,通过该压差将燃油转输到基本燃油箱内。然而不同的转输口位置,将会导致燃油转输的控制逻辑不同。基于某民用飞机的基本油箱构型,通过不同的转输口位置分析,给出较为合理的转输口位置。     

基于ANSYS Workbench的可伸缩机翼的模态分析

<正>气流扰动容易造成机翼的弯曲变形、扭转变形甚至损坏~([1-2])。每一个结构都有其固有频率,为了防止可伸缩飞行汽车发生共振而导致可伸缩机翼变形,因此有必要对可伸缩机翼进行模态分析~([3-4])。进行模态分析有许多好处:可以为结构设计提供指导使其避免共振,或者可以使结构以特定的频率振动~([5])。对可伸缩机翼进行模态分析,可以获得可伸缩机翼在各阶频率下的模态,获得振动频率与应变之间的关系。本文采用ANSYS Workbench对可伸缩     

初始运行条件对空间飞行器飞行影响研究

某试验型微小空间飞行器用于检测空间探测技术,通过对该飞行器运动轨迹及姿态变化的研究,对比分析空间探测技术的实时响应和检测精度。针对发射过程中,扰动会改变空间飞行器自由飞行过程的初始运行条件的问题,建立计及环境因素的空间飞行器轨道动力学和基于欧拉方程的姿态动力学模型,并对飞行器在不同初始运行条件下的运动过程进行数值研究。结果表明:改变初始条件,飞行器运动过程将产生不同程度的变化;入轨初速度越大,飞行器轨道离心率和周期越大;非零发射角将引起轨道偏移和旋转,俯仰发射角主要引起俯仰角变化,偏航发射角主要影响滚转角和偏航角,并且角度越大,幅度越大;自转角速度越大,姿态角变化越小。     

基于连续伴随方程和FFD技术的气动外形优化设计

正气动优化设计多年来一直是重要的研究领域,目前气动优化方法主要分为两类:一类是基于梯度的优化算法,通过估算目标函数梯度,然后在负梯度方向更新设计变量来降低目标函数值~([1]),如有限差分方法和伴随方法;另一类是全局优化算法,如进化搜寻或称之为遗传算法,此算法是通过在设计变量空间半随机抽样,不需要任何梯度估算~([2-3])。遗传算法计算量较大,传统的基于有限差分的梯度法随着设计变量的增加计算量成倍增大,对于较大设计     

基于动量源的六旋翼无人机气动特性研究

<正>近年来,在军民用应用前景强烈刺激下,多旋翼无人机已经成为航空航天领域的研究热点~([1-2])。六旋翼无人机是多旋翼无人机家族中的重要一员,它可以悬停和垂直起降,还具有控制简易、维护方便等优点,适用于非常复杂的任务环境。旋翼无人机气动特性研究是无人机设计过程中的重要环节~([3-4]),目前对旋翼式无人机气动特性的研究主要针对直升机,对六旋翼无人机气动特性的研究少见报道。本文首先发展一种基于动量源方法的计算流体力学方法,     

货物舱内移动过程的建模与仿真(英文)

研究了运输机重型货物舱内移动飞行过程的控制建模问题。通过建立坐标系,利用牛顿第二定律和空间刚体的欧拉角关系,推导货物舱内移动飞行过程中质心运动动力学方程和绕质心运动动力学方程,分析舱内移动过程对运输机飞行的影响,最后对所建立的飞行控制模型进行系统仿真。     

基于子结构综合技术的阻尼结构动力学模型修改方法

<正>在工程结构的设计过程中,需要对系统进行大量快速的工程分析,而其有限元模型的规模却很庞大,所以进行降阶处理就非常重要。降阶最困难的是如何减少模态截断带来的影响。办法一是建立一组Ritz向量基以便在对结构进行修改时,还能比较精确地表示结构的行为特性。Balmes~([1-2])和Guillaume等人~([3])研究了用一组常数Ritz向量基来构建参数化的降阶模型的可行性。Bouazzouni等     

等极孔球形压力容器平面缠绕规律

基于空间解析几何理论及运动学分析方法,建立复合材料球形压力容器平面缠绕落纱点轨迹运动方程,推导出等极孔球形容器表面缠绕纤维落纱点空间位置、速度以及加速度的求解函数;通过对落纱点运动规律的分析,解出空间落纱点各方向运动速度的大小及其各方向夹角余弦值。最后利用Matlab软件对不同的丝嘴运动平面倾斜角的缠绕轨迹进行模拟,通过该计算方法模拟的轨迹结果与实际球形容器缠绕线型相符合,验证了该算法的有效性。     

基于频域法的结构振动疲劳裂纹扩展寿命分析

正工程结构在服役期间往往会承受循环载荷,可能会萌生裂纹,最后裂纹扩展至断裂。疲劳破坏时的应力水平远比静载荷破坏时的应力水平低,而且疲劳破坏时一般没有明显的塑性变形,对工程结构的危害很大,甚至会造成灾难性的事故~([1])。因此,需要关注结构的随机振动裂纹扩展寿命问题。结构的振动疲劳同结构的动态特性(惯性、弹性和阻尼)和载荷的动力特性密切相关,同以往的静疲劳有很大不同~([2])。     

7050铝合金断裂韧度试验

<正>7050铝合金材料产生于20世纪70年代~([1]),属于AlZn-Mg-Cu系~([2]),该铝合金是在原有的7475铝合金基础上,提高金元素Cu和Zn含量研制出来的。7050铝合金同时具有良好的强度、断裂韧度、抗应力腐烛性能,因此已作为航天航空材料被广泛应用于现代飞机制造中,如机身框架、尾翼、翼梁等部件~([3])。现代的飞行器如飞机、宇宙飞船、卫星等,均向着大型化、高速化以及延长寿命和提高安     

激波结构内流动问题的气体运动论描述

从介观Boltzmann速度分布函数理论出发,发展计及分子粘性碰撞截面与扩散碰撞截面,可描述各流域一维气体流动问题的Boltzmann简化速度分布函数方程及其气体运动论数值计算方法。通过对不同Knudsen数下非定常激波管流动及不同马赫数定常正激波结构问题数值模拟,研究分析不同流区的激波突跃变化过程以及近连续流、稀薄过渡流特有的分子输运现象,揭示不同马赫数、不同分子模型的激波内流动与传热变化规律,证实基于Bo-ltzmann模型方程的气体运动论数值计算方法用于激波结构内流动研究的准确可靠性。