预制体织造过程的数字单元法模拟研究

预制体作为复合材料的增强相,决定着复合材料的性能。而预制体的性能往往取决于纱线的空间结构,为了反映织物内部纤维束的宏观三维空间结构和微观截面几何构型,通过将纱线离散化,用数值模拟和仿真方法模拟织造过程。本文综述了复合材料预制体织造过程的数字单元法模拟研究进展。在微观几何结构方面,详述了数字单元法研究由理论到应用的发展历程,对先进的数字单元建模方法进行了介绍,指出当前模型对于数字单元法模拟纺织过程较为理想化,未考虑纤维的抗弯刚度、空气阻尼效应以及横向压缩引起的能量损失等工艺参数,指出今后的研究中可进一步优化数字单元法,实现参数化建模,深入研究纤维束变形机理以获得纤维更为真实的微观几何结构模型。     

基于虚拟现实的血管内介入手术三维导丝运动模拟

导管和导丝在血管中的运动模拟在介入手术训练、计划及术中辅助治疗中具有重要意义。本文提出了一种快速有效的碰撞消除方法,开发了实时三维介入手术模拟系统,以模拟导管或导丝在实际血管中的运动行为。采用OpenGL图形库检测导管或导丝与血管壁之间的碰撞,通过几何分析和旋转角传播方法消除碰撞,最后对导管或导丝模型施加松弛过程,使其状态与实际状态更加吻合。实验结果表明,导管或导丝模型的运动状态与给定的材料参数密切相关,松弛过程使其状态更加自然,模拟可满足实时要求,方法可靠有效。     

大气冰非等径孔隙细观结构随机建模方法（英文）

大气冰内部孔隙细观结构是影响其宏观力学性能的关键因素,然而传统方法在精细化模拟孔隙结构中存在局限性。为了更准确地模拟大气冰孔隙细观结构,提出了一种基于统计原理的建模新方法。首先,通过图像识别获得大气冰孔径的统计信息。然后,通过拟合优度检验筛选确定与孔径真实分布相匹配的最优分布函数。其次,给出大气冰模型边界几何尺寸计算公式,并考虑孔隙相交情况,生成大气冰非等径孔隙细观结构随机模型。仿真结果表明,所生成大气冰模型中的孔隙定量信息与实验结果吻合较好,验证了建模方法的准确性和可行性。此外,系统讨论了二维、三维情况下模型参数对孔隙率精度与计算效率的影响。当模型中的孔隙数量达到50时,能够较好地实现孔隙率精度和建模成本之间的平衡,为后续力学性能精细化仿真提供支撑。     

复合材料单排多钉连接三维累积损伤强度分析

机械连接是复合材料结构的主要连接形式,针对复合材料层合板单排多钉双剪联接接头,建立了静拉伸三维累积损伤模型,考虑了多种最终失效判定准则;考虑了单排钉不同的几何尺寸。结合有限元技术即应力分析、失效判定准则、损伤后材料性能退化及机械连接最终失效准则,对复合材料机械连接接头部位在静载作用下的累积损伤失效过程及各钉孔孔径的变化过程进行模拟分析。用该模型预测的结果与试验结果进行了比较分析,数值分析结果与试验结果比较一致。     

飞行模拟器数字式操纵负荷系统的仿真及实现

飞行模拟器是典型的人在回路实时仿真系统,是虚拟现实技术的应用实例.操纵负荷系统是飞行模拟器的重要组成部分,它是向飞行员提供操纵力的人感系统,同时还要完成操纵面偏角的实时计算.本文着重介绍操纵杆力、舵偏角的建模方法,以及数字式操纵负荷系统的仿真方案.     

面向生产过程的智能车间数字孪生建模及应用

数字孪生技术具有虚实融合的特性,智能车间数字孪生可以使生产过程透明化,利用实时数据可以有效指导车间生产。为实现基于数字孪生的生产过程可视化管控,提出了面向生产过程的智能车间数字孪生建模及应用。首先,建立了智能车间数字孪生系统体系架构。然后对系统实现的3项关键技术——基于点云拟合的三维几何模型构建方法、面向数据交互的对象链接与嵌入的过程控制统一架构（Object linking and embedding for process control unified architecture,OPC UA）信息建模方法、以及多源异构数据集成及虚实映射数据快速匹配方法进行了详细阐述;最后,对某发动机制造车间进行了数字孪生的实现,验证了所提方法的正确性和有效性。     

因特网实时动态GPS"智能桥梁"的设计与实施

介绍了基于因特网的实时动态GPS在大型结构变形监测中应用的原型系统的概念与设计.该系统包括参考基站、监测站、控制中心和用户4部分.文中采用了模拟桥梁变形的仿真平台验证该原型系统.实验结果表明:在10 Hz的采样率下,该系统的数据传输时间延迟可以忽略不计, 并可达到毫米级的三维定位精度.     

针刺纤维复合材料单胞模型构建及力学性能研究进展

三维针刺纤维复合材料有独特的网状结构,变形能力强,同时针刺技术可设计性强,能制造大型复杂结构,常用于航空刹车盘、固体发动机喷管喉衬及其扩张段等结构中。在工艺成型过程中,受纤维铺层结构和针刺工艺参数等因素影响,材料针刺区域的纤维体积含量和纤维偏转路径不规则分布,容易引起应力集中,导致损伤发生,同时其内部细观结构极其复杂,导致材料的力学性能难以预报和分析。因此,本文从三维针刺纤维预制体成型工艺、三维针刺复合材料单胞建模方法和力学性能分析三个方面入手,重点介绍了预制体工艺成型过程仿真技术和复合材料工艺参数化建模方法在力学性能分析方面的应用,概述和评价了材料考虑针刺预制体成型工艺过程的细观单胞建模方法和基于实验、数值模拟的刚度、强度及损伤行为等力学性能分析方法的研究现状,同时对扩张段针刺复杂结构的性能分析进行论述。在针刺复合材料及其复杂结构的力学性能分析中,仍面临一些困难和挑战,如何建立针刺预制体成型工艺参数与针刺复合材料力学性能之间的映射关系,从材料细观结构到针刺复合材料复杂结构力学性能的分析方法,优化针刺复合材料制造工艺,是推进针刺复合材料和复杂结构在航空航天领域应用的关键。     

CAD中面向对象数据建模的应用

着重讨论ＣＡＤ数据库中面向对象的数据建模。由ＣＡＤ应用对数据模型的需求，导出合适的数据建模特点。选择最好的数据模型的柔性方法是分析数据库存贮的数据，使应用环境的信息能很容易地映射到相应的数据模型上。通过分析相关数据，得出面向对象的数据模型在ＣＡＤ中的应用，并详细讨论其数据建模方法。最后通过应用实例，考察三维几何模型中利用面向对象技术实现数据建模的方法     

基于Virtools的三维虚拟实验系统设计与实现——以摄像机操作三维虚拟实验为例

随着虚拟现实和人工智能等互联网技术在各个领域的广泛应用,三维虚拟仿真实验系统的开发和应用具有了强大的技术支持和环境保障。文章以Virtools三维虚拟交互开发软件为平台,结合三维建模软件3ds Max,设计并完成了摄像机操作三维虚拟实验系统的开发。从实验系统框架、交互功能设计、虚拟场景建模、虚拟交互实现等方面对开发步骤进行详细分解,研究基于Virtools的三维虚拟实验系统设计与实现的关键技术,为三维虚拟实验系统的开发提供了一种交互性强、移植性好、灵活易用、编程难度低的设计与实现方案。     

复合纸板力学性能和应变率相关性测试与表征

为了研究复合纸板材料在不同应变率下的力学响应,利用万能材料试验机和高速率拉伸试验机进行了准静态和动态拉伸试验,同时利用高速摄像机和数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)记录拉伸破坏过程和应变场。试验结果显示,纸板材料的拉伸力学性能和破坏机制具有明显的应变率相关性。随着应变率的增大,材料的拉伸强度显著增大,断裂应变在中应变率范围内也表现出明显的应变率效应。对比试验结果和3种应变率效应比表征模型的拟合结果,基于Cowper-Symonds表达式的表征模型,能够很好地描述纸板材料在中低应变率下的应变率效应。该模型对薄壁纸管能量吸收性能的模拟和理论研究,以及冲击防护结构设计提供了理论支撑。     

功能梯度压电材料反平面断裂问题研究

基于三维弹性理论和压电理论，导出了材料系统在横观各向同性平面内梯度分布的压电体的状态方程；进而对材料系数按指数函数规律分布的半无限大压电体中的反平面裂纹问题进行了求解；利用Fourier变换给出了半无限大压电体中位移、应力的形式解；并求得了裂纹尖端的应力强度因子及电位移强度因子，分析了不同材料系数及几何因素对它们的影响。     

Numerical Simulation of ATPS Parachute Transient Dynamics Using Fluid-Structure Interaction Method

In order to simulate and analyze the dynamic characteristics of the parachute from advanced tactical parachute system(ATPS),a nonlinear finite element algorithm and a preconditioning finite volume method are employed and developed to construct three dimensional parachute fluid-structure interaction(FSI)model.Parachute fabric material is represented by membrane-cable elements,and geometrical nonlinear algorithm is employed with wrinkling technique embedded to simulate the large deformations of parachute structure by applying the NewtonRaphson iteration method.On the other hand,the time-dependent flow surrounding parachute canopy is simulated using preconditioned lower-upper symmetric Gauss-Seidel(LU-SGS)method.The pseudo solid dynamic mesh algorithm is employed to update the flow-field mesh based on the complex and arbitrary motion of parachute canopy.Due to the large amount of computation during the FSI simulation,massage passing interface(MPI)parallel computation technique is used for all those three modules to improve the performance of the FSI code.The FSI method is tested to simulate one kind of ATPS parachutes to predict the parachute configuration and anticipate the parachute descent speeds.The comparison of results between the proposed method and those in literatures demonstrates the method to be a useful tool for parachute designers.     

带孔复合材料层板动态拉伸破坏的应变率效应

采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸试验,获得材料在不同应变率下的载荷-位移关系及孔边不同位置的时间-应变关系,讨论了应变率对材料拉伸性能的影响及试件孔边的应力集中情况。有限元分析结果与试验数据相一致,证明了本文所提出分析模型的正确性和有效性。     

虚材料结构的试验模态处理（Ⅰ）-广义伽略金法

在实际工程,特别是航天工程中,进行模态试验的结构,有时被迫对其整体或局部的材料采用非真实的。如运载器做模态试验时,为了安全,经常用某种其它液体取代液氢液氧燃料。还有的为了经济性,采用某种廉价材料代替昂贵的真实材料来制造试验模拟件。这些都是虚材料结构的模态试验。它们的共同问题就是,如何利用虚材料结构的模态试验数据提取（辨识）到真实材料结构的试验模态和频率。为此建立了一种基于动柔度的广义伽略金法,该方法还可以用于特征值重分析工作。     

Software Reliability Growth Model for Imperfect Debugging Process Considering Testing-Effort and Testing Coverage

Because of the inevitable debugging lag,imperfect debugging process is used to replace perfect debugging process in the analysis of software reliability growth model.Considering neither testing-effort nor testing coverage can describe software reliability for imperfect debugging completely,by hybridizing testing-effort with testing coverage under imperfect debugging,this paper proposes a new model named GMW-LO-ID.Under the assumption that the number of faults is proportional to the current number of detected faults,this model combines generalized modified Weibull(GMW)testing-effort function with logistic(LO)testing coverage function,and inherits GMW's amazing flexibility and LO's high fitting precision.Furthermore,the fitting accuracy and predictive power are verified by two series of experiments and we can draw a conclusion that our model fits the actual failure data better and predicts the software future behavior better than other ten traditional models,which only consider one or two points of testing-effort,testing coverage and imperfect debugging.     

直升机实时仿真建模中的关键问题探讨

分析了直升机飞行动力学模型在型号研制过程中的重要地位，阐述了建立满足工程模拟要求的数学模型理论背景以及建模工作中的难点，研究了建立高置信度模型的主要方法，指出尚存在的问题以及当前研究工作的重点，从直升机飞机动力学模型组成结构出发，分别讨论了旋翼气动载荷模型及诱导速度模型，机身气动力模型，发动机模型和飞行控制系统模型的研究方法，及模型研究中问题的解决途径，文中还介绍了基于Newton-Raphson方法的非线性微分方程组算法，并针对模型算法的实时性进行了有益的探索。     

脉冲调制光热辐射测量的分层模型与计算

给出了脉冲调制光热辐射中温度场分布的数值模拟结果,建立了分层介质的三维热扩散模分析了层深度、大小等信息与温度场的关系,并将计算结果同扫描式测量的实际测量结果相比较,两者符合良好。     

等应变速度的一种自控系统

目前,国内大多数材料试验机都比较陈旧,无等应变速度单向拉伸的自控系统。本文介绍一种在老的试验机上配置常规仪器、以进行等应变速度单向拉仲的系统。介绍此系统的原理、仪器的选择和调试方法,还结合超塑性拉伸试验对这种系统进行具体说明。此系统操作简单,成本低,能满足一般试验的精度要求。