HTPB复合底排药损伤本构模型研究

为研究HTPB复合底排药(Composite Base Bleed Grain,CBBG)力学性能,进行了室温(28℃)下准静态单轴压缩和拉伸实验。基于对HTPB CBBG有限变形过程的非线性力学响应分析,建立了五元件黏弹-黏塑-损伤本构模型。模型预测结果表明,所建模型能够准确描述HTPB CBBG压缩和拉伸力学性能。获得的损伤演化律表明,达到屈服应变εy后,累积损伤值D和损伤因子f随应变ε近似线性增长,应变率ε?降低4个量级,压应变为-0.62时、拉应变为0.24时的损伤程度分别增加了10.64倍和22.28倍,拉应力引起的材料损伤较压应力严重。结合所建模型编写了用户子程序VUMAT,利用ABAQUS/Explicit模拟了单轴拉伸实验。计算结果表明,应力应变曲线数值解与实验结果吻合良好,验证了VUMAT的正确性。     

POD-BPNN预测模型及结冰条件不确定性量化

当前,数值模拟作为研究飞机结冰的主要手段之一,在计算结冰冰形时会引入大量参数不确定性,并影响数值模拟的精度和可信度。发展不确定性量化方法,科学量化这种不确定性对评估数值模拟结果具有重要意义。针对传统参数不确定性量化方法难以解决高维输入到输出的问题,基于本征正交分解和误差反向传播神经网络,提出了一种结冰冰形预测代理模型。以水滴中值粒径和温度为例,验证了代理模型单输入参数和双输入参数情况下的精度和泛化能力。最后,在代理模型计算的冰形基础上,结合蒙特卡洛采样,利用2σ准则确定结冰范围,发现水滴中值粒径不确定性主要影响明冰的冰角生长,而温度和水滴中值粒径不确定性的叠加主要作用于霜冰厚度。该研究为后续多结冰条件的影响分析和多维输入到输出的不确定性量化提供了思路。     

冷轧体心立方IF钢中剪切带的形成

剪切带是在高应变时冷轧金属中形成的重要微观结构,这种微结构与塑性变形行为有密切关系。本文基于塑性变形理论,运用T ay lor弛豫模型、B ishop和H ill最大功原理,对变形体心立方晶体中滑移系上的切应变分布进行了计算。计算结果表明:当晶粒的轧制方向平行于〈1 1 2〉和轧制面法向平行于〈1 1 1〉冷轧时,几乎全部切应变都能聚集在某一滑移面上,这一高度局域性的切应变是形成剪切带的原因。此时,剪切带与轧制方向之间夹角为35°。而对其他取向的晶体,切应变却呈均匀分布,因而不产生剪切带。透射电子显微镜观察到的剪切带所在晶粒的取向和所在的滑移面证实了这一剪切带的形成机制。     

舰载机弹射起飞结构动态响应分析方法与应用

舰载机在弹射起飞过程中,载荷大、加速度大、距离短、时间短,且受大气扰动、航母运动的影响,存在复杂的强非线性多学科动力学耦合问题。文中建立了舰载飞机-弹射系统简耦多体动力学模型,考虑在舰面摇晃载荷、侧风载荷作用下,利用ADAMS 动力学仿真软件对舰载机弹射起飞进行刚柔耦合多体动力学仿真分析,获得弹射起飞过程中飞机机体过载传递路径和应变分布。通过仿真分析与相关文献中试验数据进行对比表明,这种仿真方法能够高效模拟强非线性复杂载荷耦合下的舰载机弹射起飞过程,为舰载机弹射起飞全过程研究及机身结构设计提供参考。     

复杂不确定性下多无人机的抗扰时变编队控制

针对存在不确定非线性动态和外部时变干扰的多无人机系统的时变编队问题,提出了基于扩张状态观测器(ESO)的抗扰编队控制方法。首先建立了分布式ESO来估计多无人机系统的不确定性,基于ESO的输出提出了抗扰编队控制律,并提出一套算法来对控制律进行参数选定。然后,通过分析得到基于该控制律下,多无人机系统实现抗扰时变编队所需要的充要条件,并最终严格证明了在满足编队充要条件和基于提出的控制律下,多无人机系统可以稳定实现抗扰时变编队。最后仿真结果表明理论方法的有效性。     

水下航行体齐射出筒“水锤”特性分析

水下航行体齐射出筒过程后,由于外部流体冲击发射筒底部产生“水锤”现象,对发射平台结构具有较强的破坏作用。基于雷诺时均Navier-Stokes方程,采用SST k-ω湍流模型和VOF多相流模型,结合重叠网格技术,在考虑航行体六自由度运动的情况下建立了适用于计算水下航行体齐射的数值计算方法,分析了齐射状态下“水锤”效应对首次发射筒的作用规律,并研究发射顺序对“水锤”效应的影响。结果表明：航行体出筒后筒内压力出现周期性振荡;次发筒口气团膨胀导致首发筒内压力升高;首发航行体在次发筒口形成压力峰值,并引起次发筒口压力振荡;逆序发射工况下次发筒口气团偏移至首发筒引起首发筒内压力升高。     

基于Hamilton体系的Lagrange方程盒式倾转旋翼无人机建模

针对倾转旋翼飞行器动态倾转过程中动力学建模问题进行了研究。首先,从多体动力学出发,以某盒式倾转旋翼无人机为算例,将该无人机假设成由机翼、机体、涵道风扇、倾转旋翼等组成的多刚体系统。其次,通过不同刚体质心间的位移约束,建立该无人机系统的非保守力和力矩矩阵,以及动能、势能、余虚功和逆势能模型。最后,分别基于Hamilton体系下的Lagrange方程和第二类Lagrange方程推导并建立了该盒式倾转旋翼无人机的动力学模型。仿真结果表明:两类Lagrange方程所建动力学模型的仿真结果与实验数据一致,验证了所提建模方法的合理性;在倾转旋翼转速不变的情况下,倾转过程所用时间越长,无人机掉高越少,轨迹越光滑,但输入能量越多,具体倾转过程的设计要根据实际输入能量、倾转时间等需求进行确定。      

基于散射光强度的碳黑团聚体分形结构和粒径分布同时反演

利用散射光信号实现碳黑团聚体分形结构和粒径分布参数的同时反演,在火焰辐射换热模拟和污染物测定方面有着重要应用价值。反演的正问题基于瑞利-德拜-甘斯多分散分形团聚体（RDG-PFA）散射理论,研究了2种信号方案,包括多角度散射及多角度散射-准直透射率。反演前,对比2种信号方案的残余适应度值分布发现,散射与透射信号同时使用有效减弱了反问题的病态性。反演过程基于协方差矩阵自适应的演化策略（CMA-ES）算法,该算法具有很强的局部搜索能力,为快速且稳定地反演各个目标参数提供了保障。反演结果表明了CMA-ES算法较大搜索空间内的可行性和普适性,同时也证明了采用多角度散射-准直透射率的组合信号有效提高了目标参数的反演精度。      

粘弹性材料的几个材料函数的测定

以一种粘弹材料（聚胺酯类高分子化合物）为对象，对其进行软化函数g(t），剪切松驰函数G(t)和粘性系数η的测定，为粘弹性本构关系在实际工程中的应用提供必要的数据和关系。     

薄壁筒体车焊复合加工组合夹具的设计

针对大型复杂薄壁零件车焊复合加工需要,设计了一种能满足车削工艺和焊接工艺,同时在一台专用设备上完成车焊加工的组合夹具。达到了简化制造工序,提高加工效率,延长零件使用寿命的目的。