TC4钛合金惯性摩擦焊接过程的数值模拟

文摘基于ABAQUS有限元分析软件,建立了TC4钛合金的惯性摩擦焊(IFW)焊接过程的二维轴对称模型,通过确立Johnson-Cook损伤模型以及ALE技术对TC4钛合金的惯性摩擦焊焊接过程进行了热力耦合分析,发现TC4惯性摩擦焊在0.2 s内温度升高到200~300℃,0.5 s左右温度升高到1 100~1 200℃之后温度升高趋于平缓,到达峰值后温度缓慢下降,焊接完成。轴向缩短量在0.6 s内非常小,温度达1 100~1 200℃(0.6~1.2 s)轴向缩短量增长十分快并基本达到峰值,1.2~1.4 s由于粘结作用温度不再升高轴向缩短量增加缓慢,1.4 s后焊接基本完成轴向缩短量不再增加。初始阶段轴向应力基本没有变化,随着温度升高(0.2~0.5 s)压应力在中心区域增大,0.5~1.2 s内边缘形成拉应力,中心区域应力集中愈发明显,1.2 s后拉应力明显增加。而径向应力随着温度的升高中心应力明显高于外侧并使金属向两侧流动。这就可以得出飞边形成主要是因为高温、轴向应力以及径向应力共同复杂作用而形成的结果。模拟结果基本与实际相符,对提高惯性摩擦焊焊接质量提供了重要的参考作用。     

各向异性等离子体多重电流片的演化

应用二维三维量磁流体动力学方程组模拟，数值研究了压力各向异性等离子体周期多重电流片的演化，发现在β＜＜1时，微弱的各向异性仅仅使电流片中磁场重联的速度加快，而当β≈1（即热压与磁压相当时，微弱的垂直各向异性不仅大大加速了磁场重联的速度，还使重联位置发生显著变化。初始反对称的磁场重联位形逐步转化为对称的磁场位形，进而再演化为与初始反相的反对称磁场位形，场向各向异性和强的垂直各向异性都导致不稳定性增长率成倍增加。但在场各向异下磁场位形基本不变，只在电流片中心出现不规则扰动，同样参数下向向异性等离子体多重电流片中磁场重联形成的磁岛比各向同性多层电流要小。     

不确定系统的鲁棒严格正实设计的LMI方法

考虑系数矩阵具有有界范数不确定性系统的鲁棒严格正实设计问题.定义了不确定系统的二次严格正实性,得到了用线性矩阵不等式表示的系统二次严格正实的充要条件,给出了基于状态反馈的不确定系统二次严格正实鲁棒优化控制器的设计方法.     

非结构混合网格鲁棒自适应技术

数值格式、湍流模型和计算网格是影响CFD数值模拟精度的3个主要因素。结合流场信息的网格自适应技术具备动态优化计算网格的能力,被NASA列为未来CFD发展的一项关键技术。本文针对非结构混合网格,发展了网格单元分布优化、表面网格几何投影和空间网格协调匹配3项关键技术,建立了高鲁棒性几何保真的网格自适应系统。首先,为了提高自适应方法的鲁棒性和通用性,发展了基于标准面网格的多面体网格单元分布优化方法。其次,发展了仅依赖表面网格信息的局部曲面重构技术,采用参数点映射方法实现了新增表面网格点的几何投影,消除了自适应系统对几何CAD系统的依赖。再次,采用改进的距离函数方法实现了空间网格与投影后表面网格的快速匹配。最后,结合基于流场特征的自适应探测器,采用二阶格式的有限体积方法,开展了30P30N三段翼绕流和三角翼大迎角绕流的网格自适应数值模拟。结果表明,通过网格自适应对网格单元的分布进行优化后,流场求解的收敛性和模拟精度都得到了显著提高。     

适用于信标光检测的非对称中值滤波改进算法

在进行星间激光通信时,光斑位置检测的准确性会直接影响捕获、跟踪、瞄准过程。然而由于其采集传输过程中受到干扰或自身器件响应的缺陷,导致出现模糊及噪声,因此在进行光斑定位前应当进行滤波预处理。经典3×3窗口的中值滤波算法对噪声的滤除效果较好,但处理时间过长,因此提出了基于3×4窗口的非对称快速中值滤波的算法。首先对经典方法两个相邻窗口处理时重复利用的6个中间像素值进行排序,再分别与窗口内最左列和最右列中值进行比较,所得中值替换掉原信号中心位置两个像素。经目视观察,两种滤波算法去噪效果相当。对于3×4窗口的改进中值滤波带来的后续光斑定位误差问题,可以通过统一标校进行弥补,误差在可接受范围内。通过程序仿真结果可得,改进的快速中值滤波算法缩短了响应时间。因此,非对称中值滤波改进算法增强了算法的实时性,更适合基于FPGA平台的设计与实现。     

项目风险评估研究

风险评估是各项目过程中的一个重要环节,通常由项目的不同角色去完成。随着越来越多的项目需要协同工作的发展趋势,有必要开发协同完成风险评估的工具。本文论述了风险评估系统的设计和实现,并阐明系统如何使异地的项目成员在项目概念设计阶段评估项目风险,开发了一个基于Web技术和模糊理论的原型系统。     

航空发动机燃烧室参数化设计

为解决现有燃烧室设计方法中人工介入多、计算周期长的缺点,以及现有参数化方法中存在的局限性,提出采用参数化数值仿真方法,将燃烧室数值仿真过程中的几何参数、网格参数和边界条件等需要多次修改的参数改为变量并提取,编程实现了从几何建模、网格生成到求解和后处理环节的完全自动化;基于燃烧室设计流程建立燃烧室的一体化设计平台,通过该平台初步计算得到了一种带直叶片3级旋流器燃烧室的几何模型,并采用参数化方法对其几何结构进行优化,优化后的燃烧室出口温度分布系数达到0.235,接近设计要求值0.2。结果表明：采用参数化数值仿真方法可以将燃烧室初步设计周期降为不足传统方法的1/10,证明了该参数化数值仿真方法的有效性好,一体化设计平台的可靠性高。     

民用飞机直接维修成本分配模型研究

降低民用飞机直接维修成本是提高飞机经济性、增强市场竞争力的重要途径。以民用飞机研制阶段在很大程度上决定其维修成本的高低为背景,在分析相关文献研究成果的基础上,构建可反映民用飞机成本特性的设计参数结构层次图,基于TOPSIS-灰色关联法计算类似机型的相对相似度,进行民用飞机直接维修成本分配;将类似机型典型系统直接维修成本数据输入分配模型进行验证。结果表明：本文模型可较为准确地预测民用飞机系统级直接维修成本,计算结果满足工程要求,可为预测新研机型直接维修成本提供参考。     

小天体光学导航特征识别与提取研究进展

针对小天体探测自主光学导航特征信息精确,快速获取的需求,阐述了利用图像信息实现光学导航特征识别与提取的必要性。首先分析了小天体光学导航特征识别与提取面临的主要问题;然后根据小天体探测各阶段目标成像特点,总结并分析了小天体探测光学导航特征识别与提取涉及的关键技术;最后,根据关键技术结合现有问题和未来发展需求,分析并对未来小天体探测光学导航特征识别与提取的发展趋势进行了展望。     

星载柔性圆极化薄膜天线

近年来商业卫星产业发展迅速,从卫星物联网星座到高精度SAR成像,商业卫星的应用领域也越发丰富。区别于传统的大卫星,商业卫星主要集中在微纳、皮纳等卫星领域,最常见的为1U、3U、6U和12U等立方星。卫星平台的尺寸与载荷通信能力密切相关,微纳、皮纳等卫星平台由于尺寸较小,导致载荷通信能力严重不足。如何提升小卫星平台的通信能力,成为了商业卫星亟待解决的关键技术问题。薄膜天线具备可收纳展开特性,能够广泛应用于各种小卫星平台,在发射入轨前通过合理的收纳方式,收拢在小卫星平台尺寸内;在轨后,通过展开装置释放,形成较大辐射口径,有效提升卫星通信能力。由于薄膜厚度小（约0.1 mm左右）,Q值很高,限制了天线的带宽特性,也不便于实现圆极化辐射特性。以柔性薄膜（厚度约0.1 mm）为基础,以常规微带贴片为单元,通过旋转布阵以及多次顺序旋转馈电使该薄膜天线具备较好的圆极化、宽带特性,天线阵面规模为16×8,天线驻波（VSWR≤2.0）和轴比（AR≤3.0 dB）带宽可分别达到约10%和4%,法向最大增益可达24 dB,显著提升了薄膜天线的工作带宽和辐射特性。