基于子结构消元法的柔性结构主动控制的研究

由结构动力系统的微分方程出发,建立了主动控制的数学模型,在计算结构力学与最优控制模拟关系的基础上,采用结构力学中的子结构消元法和混合能概念建立了一套时段消元公式,进而对Riccati代数方程进行了有效的求解,从而给出了一套柔性结构主动控制的研究方法。     

单燃速单室双推力三维药柱的工程设计

从工程实际的角度,介绍了单燃速单室双推力三维药柱的设计方法和药型参数优化方法,并通过设计实例纠正了长期以来对以单一推进剂实现两级推力的几个认识误区,为这一新技术成果的应用奠定了基础。     

Topology optimization of compliant adaptive wing leading edge with composite materials

An approach for designing the compliant adaptive wing leading edge with composite material is proposed based on the topology optimization. Firstly, an equivalent constitutive relationship of laminated glass fiber reinforced epoxy composite plates has been built based on the symmetric laminated plate theory. Then, an optimization objective function of compliant adaptive wing leading edge was used to minimize the least square error（LSE） between deformed curve and desired aerodynamics shape. After that, the topology structures of wing leading edge of different glass fiber ply-orientations were obtained by using the solid isotropic material with penalization（SIMP） model and sensitivity filtering technique. The desired aerodynamics shape of compliant adaptive wing leading edge was obtained based on the proposed approach. The topology structures of wing leading edge depend on the glass fiber ply-orientation. Finally, the corresponding morphing experiment of compliant wing leading edge with composite materials was implemented, which verified the morphing capability of topology structure and illustrated the feasibility for designing compliant wing leading edge. The present paper lays the basis of ply-orientation optimization for compliant adaptive wing leading edge in unmanned aerial vehicle（UAV） field.     

累积复合轧制TZM合金板的组织与性能

采用粉末冶金法制备出TZM合金烧结坯,并将其轧制成2mm厚板材,在此基础上采用累积复合轧制技术(ARB),完成TZM板四次轧制复合,并对不同道次TZM复合板进行性能测试和组织分析。结果表明:随累积变形量增加,复合板晶粒显著细化、组织分布更加均匀,经过三次累积复合后,材料的抗拉强度和界面结合状态最佳。试样晶粒在轧制过程中被拉长、展宽,晶粒断面直径200～500nm,抗拉强度提高50%,2mm TZM复合板最高抗拉强度可达968MPa;材料断裂特征仍为脆性断裂,伸长率变化不明显,轧制复合板伸长率仅为2.0%。     

密排六方钛合金宏观织构的超声分析方法

快速无损伤的测量正交宏观对称的六方晶系多晶体材料织构特征,在材料学方面成了亟待解决的难题。通过建立晶粒取向分布函数、多晶材料等效弹性常数和超声波在材料近表面的传播特征三者的关系,来确定晶粒取向分布函数的五个织构系数W₂₀₀,W₂₂₀,W₄₀₀,W₄₂₀,W₄₄₀,构建极图并分析材料的宏观织构特征。其中,采用的两种波型分别是:小角度临界值纵波和瑞利波,而超声波传播特征主要以研究相速度在材料主平面上随传播角度的变化为主。对圆饼状TA19钛合金锻件进行了测量分析,结果显示:单一方向的声速C扫图可以反映出TA19钛合金锻件各位置的织构差异;圆饼状TA19钛合金锻件在以圆心为中心的不同半径的圆周处有着不同的织构特征;五个织构系数分别反映出圆饼状TA19钛合金锻件不同位置处的织构差异,尤其W₂₂₀,W₄₂₀,W₄₄₀三位织构系数差异更为明显。     

固体火箭发动机药柱不可压和近似不可压三维分析

基于不可压和近似不可压粘弹性有限元法,对固体火箭发动机药柱进行了三维分析。首先从Herrm ann泛函出发并结合对应原理,导出了适用于不可压和近似不可压粘弹性材料的本构关系,然后根据虚功原理,建立了三维问题的粘弹性增量有限元列式,最后对弹性约束的圆柱形中孔药柱进行了不可压和近似不可压分析。结果表明,该方法可用于泊松比接近甚至等于0.5的粘弹性问题计算,尤其适用于固体推进剂药柱的结构分析。     

固体发动机捆绑式加压成型装药工艺研究

对固体发动机1次6发捆绑式真空浇注加压成型的装药工艺技术进行了研究。采用药浆流过封闭连续流场,以增加压差,推动药浆流动,克服流场阻力等技术,设计出分离气路、药浆物料流路的新型浇注系统,用于122 mm发动机装药批量生产。经发动机药柱整形、药面表观检查和地面热试车抽试考核表明,采用该装药工艺成型的发动机性能质量良好。     

等离子涂层热疲劳失效模式及失效机理研究

开展了等离子涂层构件热疲劳实验研究,对失效过程及失效模式进行考察,分析了对失效起主导作用的应力分量.针对陶瓷层材料引入粘塑性本构模型,对涂层的热疲劳进行数值模拟研究.分析表明,氧化层厚度为2 μm时,陶瓷层波峰位置容易萌生Ⅰ型横向裂纹,界面中部偏上位置容易萌生Ⅱ型横向裂纹;氧化层厚度为8 μm时,陶瓷层内部法向应力主导横向裂纹的扩展;不同厚度的氧化层内部将形成较高的应变能密度.给出了等离子涂层内部裂纹形成过程及机理.      

高超声速滑翔飞行器再入轨迹快速、高精度优化

针对高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化问题，提出一种基于稀疏差分法和网格细化技术的快速、高精度求解方法。该方法应用局部配点法将再入轨迹优化问题转化为非线性规划(NLP)问题，从两方面提高轨迹优化的效率和精度。一方面，引入一种高效的稀疏差分法计算NLP的一阶偏导数，提高NLP的求解效率；另一方面，提出一种基于新型广义二分网格的网格细化算法调整离散节点的数量和分布，使得方法能够采用较少的节点数目取得较高的优化精度，从而减小NLP的规模和计算量。应用该方法求解了高超声速滑翔再入轨迹优化问题，仿真结果表明所述方法能够快速生成一条严格满足各种约束的最优三维再入轨迹。在此基础上，研究了滑翔飞行器的再入落点区范围，进一步检验了该方法的有效性。     

一种求解轨迹优化问题的改进多分辨率技术

针对轨迹优化多分辨率技术可能发生细化遗漏或者细化失败的缺陷，设计了一种改进多分辨率技术。该方法通过在每次网格细化迭代过程中增加两层高分辨率节点并且引入节点检测算法，确保在轨迹的非光滑区域能够高效、持续地细化网格。针对原始多分辨率技术的初始网格的节点数目存在二进限制的弊端，定义了一种新的广义二分网格，使得多分辨率技术的初始网格节点数目可以为任意奇数。采用多个轨迹优化算例验证了本文方法的有效性并且与其它方法进行了对比。此外，仿真结果还表明，网格充分细化对目标函数影响不大，但是能够更加准确地满足路径约束和终端状态约束。