基于变形场观测的材料损伤测量方法研究（二）

将数字散斑相关方法（DSCM）引入损伤变量测量研究中,提出了基于实验观测变形场的脆性材料损伤反演分析方法的技术路线。设计了一套对脆性材料损伤识别的试验和计算方案。反演结果表明此方法可以有效的反演脆性材料的损伤破坏过程,为研究复杂航空材料或结构的损伤演化提供了新的途径。     

黏接界面试件拉伸变形破坏过程的数字散斑相关方法分析

对黏接界面试件拉伸变形破坏过程进行了观察,通过编制数字散斑相关方法(DSCM)处理图像,提取得到试件表面随着载荷变化而变化的位移场和应变场及其演化过程.结果表明:带预制脱黏黏接界面试件在拉伸过程中,由于预制脱黏尖端附近产生应变集中将产生起裂.DSCM能较好地应用于黏接界面试件表面的变形和破坏分析中,定量测量了界面变形场,并与试验结果相吻合.     

小波去噪法在复合材料变形测量中的应用研究

为了提高数字散斑相关方法（DSCM）在复合材料变形测量中的精度,将数字散斑技术与小波去噪技术相结合,采用阈值去噪法对小波系数进行阈值量化处理,并进行复合材料的拉伸试验,同时使用DSCM及引伸计进行测量,再使用该小波去噪法对DSCM测量的结果进行去噪,并与引伸计所测结果相比较。结果表明：去噪后的DSCM的测量结果与引伸计测量的结果吻合得更好,精度更高,说明该小波去噪法能够较好地去除数字散斑相关测量和计算中的噪声。     

基于视觉的模型烧蚀形貌实时测量方法

针对电弧风洞试验时模型烧蚀形貌实时的变化问题,使用数字散斑相关结合双目视觉的方法直接测量得到了模型烧蚀过程的形貌变化历程。利用散斑相关来进行图像数据的处理,同时综合了亚象素相关算法。通过测量获得了模型烧蚀过程的形貌实时变化情况。标定结果表明标定精度达到了0.02 mm;试验结果表明,测量方法可以为分析平板模型随烧蚀时间变化而变化的特性提供有效的试验数据。     

数字散斑相关方法用于圆盘表面热变形测量

为了克服压力应变片测量热变形的不足,采用DSCM(数字散斑相关方法)对静止空心圆盘仅承受外缘热载荷时的表面热变形进行实时测量.实验系统中,采用电磁感应加热方式实现圆盘热边界条件的加载,并通过红外热像仪采集圆盘的实时温度分布数据.同时,为提高DSCM的测量精度,从CCD(charge coupled device)相机视场范围的选取、中焦距微距镜头的使用以及光源的布置等方面来降低离面位移和散斑质量等误差因素的影响.盘面热变形 位移的实验结果与理论结果的对比显示,两者符合较好,但仍存在一定偏差,最大绝对偏差为6μm,最大相对偏差为31%;盘外缘绝对偏差较大而相对偏差较小,盘内缘反之.对比结果验证了DSCM用于圆盘表面热变形测量的可行性,从而为涡轮盘盘面热变形研究提供了一种有效的实验工具.      

基于改进人工势场算法的无人机群避障算法研究

针对无人机运动避障人工势场算法本身存在的极小值问题和局部最小值问题，采用改进的人工势场算法，提出了一种新的路径规划方法。不同于目前的人工势场法，该模型从双机相互作用开始，在障碍物斥力的基础上，增加了无人机之间的斥力，同时定义集群的前置形心作为另一个引力源。算法分析表明，该方法能够有效避免无人机陷入局部最小值，并增强了无人机机群的控制和避障能力。基于该无人机控制模型，给出了路径规划设计并进行了仿真实验。实验结果表明，基于该模型的无人机机群控制具有更好的避障性能和追踪目标的能力。     

复合材料板冲击损伤的Lamb波场成像算法研究

针对民机复合材料板中冲击损伤检测难度大精度低等问题,采用压电传感器激发复合材料板中Lamb波信号,并通过扫描式激光多普勒测振仪感知板中Lamb波场信号,引入Lamb波场曲率放大冲击损伤所致波场奇异成分,计算Lamb波场曲率均方根(RMS)得到损伤图像实现复合材料板中冲击损伤成像。实验结果表明,建立在压电激励和激光感知基础上的Lamb波场曲率RMS图像算法能有效检测出玻璃纤维增强复合材料(GFRP)板中冲击损伤的位置和大小。     

用XPS研究氟惰性电子液（FC－77）对陀螺仪材料的腐蚀

本文论述了用ＸＰＳ方法研究三种不同厂家的氟油对陀螺仪用金属及非金属的腐蚀。使用ＸＰＳ方法研究氟油对陀螺仪材料的腐蚀，可在短时间内给出明确的质量评价，是一种有效的腐蚀检测方法。     

基于数字图像相关方法微裂纹萌生试验研究

为了进一步研究疲劳裂纹在萌生阶段的特点,本文结合数字图像相关方法 (Digital Image Correlation Method,DIC)设计并组建了配合液压疲劳试验机加载的原位观测系统。同时针对DIC测量方法中的关键技术进行研究,分别提出了一种可应用于视场宽度2mm下DIC计算的微小散斑制备方法,以及空间调节方法以提高试验可靠性。最后应用该系统开展针对航空发动机火焰筒材料GH536的微裂纹自然萌生试验。通过采取两种不同的DIC分析策略,分别获得疲劳过程中的总应变幅以及最大累积塑性应变的演化规律。结果表明总应变幅演化可确定自然萌生裂纹位置,最小可识别50μm裂纹;最大累积塑性应变分析可得萌生寿命占比约85%,并在裂纹出现后塑性应变急剧增加。     

凹坑型硬物损伤对TC4材料疲劳强度的影响

针对风扇/压气机叶片中叶盆/叶背遭受的硬物损伤(FOD)凹坑型损伤,进行了不同冲击角度下模拟FOD试验、损伤特征与应力集中分析,开展了冲击后不处理和冲击后去残余应力退火试样的高循环疲劳试验研究和疲劳强度的预测。结果表明:损伤深度和应力集中系数均随着冲击角度的增加而变大,损伤深度范围为0.1~0.5mm,应力集中系数范围为1.3~1.7。不同冲击角度条件下,凹坑型损伤试样疲劳强度相对光滑试样下降程度在50%~70%范围内,与应力集中系数并不是呈单调下降关系,最危险冲击角为60°。去残余应力退火后凹坑型损伤试样的高循环疲劳（HCF）性能有所提高,表明残余应力的影响程度不容忽略。去残余应力试样的HCF性能并不是随应力集中系数的增大而下降,验证了微结构损伤的影响,说明损伤深度作为制定可用极限或维修极限的唯一参量具有一定的局限性。对凹坑型损伤试样的疲劳强度的预测误差在±20%以内。      

基于子结构法与损伤识别的周期性结构脆性断裂相场模拟

相场断裂模型将裂纹近似描述为全局弥散标量场,通过求解偏微分方程模拟裂纹的成核与扩展,避免了不连续位移场中对裂纹几何形状描述和裂纹尖端追踪的难题;在处理裂纹分叉、多裂纹、非均质材料和三维等复杂断裂模拟问题时具有显著的优势。然而,相场断裂模型需要在裂纹附近进行精细化的有限元网格剖分,计算规模庞大,因此,对计算能力提出了极高的挑战。基于子结构法和损伤识别,发展了一种适用于周期性结构脆性断裂的高效相场模拟方法。首先,根据周期性特征对结构进行分区并对子域内部节点进行子结构静态凝聚,降低有限元模型位移响应的维数;然后,根据离线(Off-line)子域典型测试工况标定弹性应变能阈值,在线(On-line)断裂模拟过程中仅对阈值以上子域的内部位移和断裂相场进行解耦分析。一方面,利用结构的周期性特征,通过子结构静态凝聚降低计算规模;另一方面,根据能量阈值损伤识别,避免非裂纹扩展子域的重复计算消耗。     

基于新陈代谢GM（1,1）模型的导弹遥测故障预测算法

在人工监视遥测关键参数是否超出阈值范围以判断导弹故障的传统模式基础上,对GM（1,1）预测模型进行了改进,研究了基于新陈代谢的GM（1,1）预测算法对遥测参数实时预测效果.该算法能不断去掉最老的信息,充分利用最新的信息,避免了预测模型老化的现象;由于用于预测的数列维度较少,便于计算,能够保证算法的实时性.用MATLAB编程实现算法,比对实测数据的预测值与实际值,并进行误差分析.结果表明,该算法对遥测参数的预测精度较高,可为及时发现导弹故障提供科学的依据.     

基于径向基函数的变量预测模型模式识别方法

针对变量预测模型模式识别方法中4种数学模型不足以反映特征值之间复杂关系的缺陷.因此,提出了一种基于径向基函数的变量预测模型(VPMRBF)模式识别方法,把提取的特征值输入到VPMRBF分类器中,然后通过训练样本建立反映特征值之间复杂关系的径向基函数预测模型,最后把测试样本的特征值作为径向基函数预测模型的输入,以预测误差平方和为依据完成分类.该方法充分有效地利用并且结合径向基函数和变量预测模式识别方法的优点,实现了故障特征提取到故障识别的全程诊断. 滚动轴承故障诊断实验分析结果表明:与径向基神经网络、支持向量机和变量预测模式识别方法相比,VPMRBF的识别率分别提高了4.75%,1.75%和5.25%.      

基于应力状态参数的韧性材料损伤机理研究

为研究加载方式对裂纹萌生-扩展的影响机理,推导出米赛斯屈服准则与屈雷斯加屈服准则统一的载荷谱。基于该载荷谱利用内聚单元模型对5052铝合金内部椭圆形脆性相微观视场进行微裂纹萌生扩展研究。利用应力状态参数对不同加载方式下微裂纹的起裂方式和起裂位置进行了分析,结果表明:韧性材料的微裂纹起始于基体内脆性相,宏观基体材料与微观脆性相之间应力状态的不协调是致使裂纹萌生的主要原因。刚度弱化系数预示了微裂纹的起始位置,应力状态参数综合表征了裂纹的类型和起裂方式。在相同形变量时,裂纹萌生难易程度存在差异:双向压缩不易诱发微裂纹而纯剪切较易诱发微裂纹。研究结论与试验结果吻合较好。     

一种研究双燃式（超燃）冲压发动机进气道和燃烧室冷态内流场的实 …

采用一种研究双燃式冲压发动机进气道和燃烧室冷态内流场的实验方法;将进气道内流场的起始截面直接与型面喷管的出口截面相连,即将进气道和燃烧室的实验模型当作风洞的试验段,观察流场和波系的变化,并采用该方法进行了实验研究。     

反应铸造TiC／NiAl（Fe）复合材料的力学行为和强化机理研究

研究了反应铸造ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料压缩、拉伸性能和强韧化机制。ＮｉＡｌ（Ｆｅ）合金的室温拉伸延伸率达１１％。含２０％ＴｉＣ颗粒的ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的室温拉伸率为２．５％。与多晶ＮｉＡｌ合金及其复合材料相比,２０％ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料的室温拉伸延伸率明显提高。原位合成的ＴｉＣ增强颗粒在高温下具有明显的增强效果,含２０％ＴｉＣ增强颗粒复合材料的高温强度比基体合金高１００％。塑性的枝晶间区域的存在是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）及其复合材料在室温塑性得以改善的主要机制。ＸＤ＋ＲＣ工艺导致的晶粒细化作用是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的主要强化机制,位错强化和弥散强化对强度也有一定贡献。     

苯并（口恶）嗪树脂烧蚀性能的初步研究

对苯并（口恶）嗪树脂作为烧蚀树脂的应用进行了研究.采用TGA对四种中间体固化树脂的成碳率进行了测量,表明含有多个NFDA9嗪环的PBOZ中间体和含有两嗪环的MDABOZ固化树脂和DRBOZ固化树脂成碳率较高,达到60%以上,而含有一个嗪环的SRBOZ固化树脂的成碳率相对较低.在以SRBOZ 中间体为主体的树脂体系中引入MDABOZ中间体、DRBOZ中间体和APPFBOZ中间体后树脂体系的粘度较低而其固化产物的交联密度明显提高,成碳率达到60%以上.小发动机烧蚀试验表明PBOZ固化树脂的耐烧蚀性能较好,能够作为烧蚀树脂;SRBOZ 中间体中引入MDABOZ中间体后树脂体系的粘度较小而其固化产物的耐烧蚀性能明显提高.     

一种基于模观测法的离心机加速度计组合标定方法研究

为了实现惯性组合中加速度计误差模型系数的整体标定,提高惯性导航系统的导航精度,应用模观测法重点实现了对加速度计二次项系数的标定.应用Tylor级数对加速度模型的解进行多项式展开,利用最小二乘法求得含误差模型系数的中间变量,并给出了加速度计的二次项系数、标度因数以及零偏的计算公式.设计了20位置法对加速度计组合进行标定,通过仿真验证了该方法的有效性,并分析了安装误差角和杆臂误差对系数标定精度的影响.结果 表明,安装误差角与杆臂误差对系数标定的影响小于10-8,在实际标定过程中可以忽略.