金属断口宏观形貌表面粗糙度的定量研究

基于分层层片技术重构原理利用图像处理技术和计算机图形学算法自主开发金属断裂面三维重构软件JHX-FSR,通过软件前处理模块获取准确的断口三维空间数据场,测量断口局部区域的空间几何数据,并对断口中20个局部区域的断口表面粗糙度RS和断口剖面轮廓线粗糙度RL定量测量及统计分析.研究发现,RS-RL近似地呈线性关系,RS随着断口剖面轮廓复杂程度的增加而增加,建立RS-RL的断口形貌几何特征关系的数学模型,金属断口三维重构对于断口形貌几何特征关系的数学模型的修正有一定的作用和意义.     

薄壁结构的加筋布局优化设计

采用拓扑优化方法研究了薄壁结构的加筋布局优化问题。考虑到航空航天领域薄壁加筋结构的大量使用与结构形式的复杂性,提出了一种适用于有限元自由网格剖分的加筋设计新方法——几何背景网格法。该方法一方面通过定义几何背景网格的大小,实现了加筋设计域内任意离散网格沿加筋高度方向的布局参数化定义;另一方面,通过背景网格曲线坐标系下的定义,实现了三维曲面薄壁壳结构的加筋布局设计。采用该方法分别对平面结构与曲面薄壁结构进行了以结构刚度最大为目标的加筋优化设计。数值结果表明,所提出的方法能有效获得合理的加筋布局。     

发生风雨激振拉索表面水膜形态数值分析和实测初探

结合Lemaitre斜拉索表面水膜风致形变解析算法,对数学模型中拉索运动方程进行修正,使其能计入拉索风致运动对表面附着水膜形态的影响,通过差分方法对方程进行数值求解,并进行参数分析:研究拉索表面水膜在重力、表面风压、表面摩擦力、表面张力作用下的形态变化,得到拉索发生风雨激振时表面水线的运动规律及形态变化.采用超声波探测仪对拉索表面水膜进行动态测量,实时获得拉索风雨激振形态下表面水膜动态响应数据,通过与水膜运动数值算法结果进行对比一定程度上探讨了圆截面斜拉索风雨振发生机理.     

飞机结冰冰型微结构特征的分形研究

基于分形几何的基本理论,采用结冰风洞实验与金相显微实验相结合的方法,对飞机结冰冰型的微结构特征进行了研究.采用计盒维数法对冰型微结构的分形维数进行了计算,获得了不同条件下前缘结冰及溢流结冰冰型的分形维数,并建立了冰型分形维数与结冰条件之间的关系.研究表明,来流温度和速度对冰型的微结构特征及其分形维数有着重要影响.来流速...     

翼面隐身结构电磁散射特性稳健优化设计研究

隐身结构是指由蒙皮和多种内部材料组成的、能满足承载要求、并具有明显降低雷达散射截面(RCS)的结构.阐述了一种典型的翼面隐身结构方案.为了进一步挖掘该隐身结构减缩RCS的潜力和考虑到实际情况中作为设计变量的吸波材料、玻璃钢电磁参数以及内部几何形状会有一定偏差,应用基于代理模型的优化策略,对其进行电磁散射特性稳健优化设计.研究结果表明,经过优化设计后,能显著降低翼面隐身结构RCS及其对设计变量的敏感性.     

活性剂对不锈钢YAG激光-电弧复合焊接的影响

以8mm厚的热轧态不锈钢1Cr18Ni9Ti为试验对象,分析了激光和电弧2种热源共同作用下单质活性剂(SiO2、TiO2、CaF2)对YAG激光-TIG电弧复合焊接的影响。结果表明:这3种活性剂都能不同程度地增加焊缝熔深,其中SiO2、TiO2可使熔深显著增加;结合电弧形态、测温曲线峰值温度综合分析发现,活性剂的加入使电弧收缩是增加焊缝熔深的主要原因,其次是活性剂对激光等离子体存在抑制作用,两者表现出激光-TIG电弧复合活性剂焊接的焊缝中心测温曲线的峰值温度与焊缝熔深以及深宽比同时增加。     

结构切线刚度矩阵与割线刚度矩阵之间的关系

从结构的总势能泰勒级数展开式出发,推导了结构的切线刚度矩阵和割线刚度矩阵之间的数量关系.其结果可用于结构非线性稳定性分析,并且不仅可用于有限元法,还可用于瑞利-李兹法(Rayleigh-Ritz method)、伽辽金法(Galerkin method)等.     

一种Ma0~4TBCC进气道气动设计及性能分析

从TBCC推进系统总体性能需求出发,给出了TBCC进气道捕获面积以及模态转换马赫数确定过程。在此基础上开展基于平动式模态转换装置的马赫数0~4内并联TBCC进气道气动方案设计,给出了进气道单自由度几何调节机构方案及其几何调节规律。通过对涡轮通道典型几何参数的规律化研究,结果表明:方转圆段几何长度、中心点y_m值以及面积变化规律对进气道出口总压恢复系数及马赫数影响较小,对进气道出口流场的均匀度影响较大;就研究的进气道而言,选取方转圆段几何长度为3m,中心控制点y_m=1.5,沿程截面面积变化规律为"先急后缓"的设计较为适宜;Ma=4.0时,设计的TBCC变几何进气道总压恢复系数为0.45,Ma=2.2时,总压恢复系数和畸变分别为0.79和0.15。     

考虑几何及材料非线性直筒-锥段型钢结构冷却塔风致稳定性能研究

作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷却塔表面风荷载分布模式,基于ANSYS软件建立主筒+加强桁架+附属桁架(铰接)耦合的一体化钢结构冷却塔有限元模型,以不同特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式,并基于几何及材料双重非线性有限元方法,系统研究了此类钢结构冷却塔在不同风速下低阶和高阶模态的稳定性能,涉及分歧失稳形态、极值失稳形态、临界失稳风速和静风响应。研究表明:考虑几何及材料双重非线性下钢结构冷却塔临界屈曲承载力下降;基阶屈曲波形相对较小,对几何初始缺陷不敏感;随着风速的增大,附属桁架最先发生失稳屈曲,然后依次为加强桁架和主筒。几何初始缺陷系数及阶数的改变对失稳临界风速影响较小,但随着阶数的增加,非线性分析过程中的变形趋势由附属桁架逐渐转移到主筒。所得主要结论可为此类新型钢结构冷却塔的抗风稳定性验算提供参考。     

自适应扫描线的简单多边形核填充算法

针对简单多边形核的填充问题，提出了一种基于自适应扫描线方法的直接填充简单多边形核的快速算法。该算法避免了核顶点(边)的计算，利用简单多边形顶点凸凹性和凹顶点极值性，自动确定扫描线的最佳移动方向和扫描范围，从而快速绘制出简单多边形的核，使较复杂的二维线段求交点简化为一维直线的填充问题，并同时获得核轮廓，降低了计算和填充核的复杂性，效率明显提高，具有很强的实用性。