天窗骨架的综合优化设计及力学性能仿真

面向增材制造,利用拓扑优化、参数优化、几何重构、方案权衡等综合优化技术对天窗骨架结构进行创新设计;并通过有限元计算,比较某型号天窗骨架的原始设计与综合优化模型在典型工况下的力学性能。通过计算得出综合优化模型在效能与材料分布方面优于原始模型,总质量降低,比刚度与比强度都得到了提高。优化结构的前两阶固有频率比原始设计模型的固有频率高,在阵风随机功率谱激励下其结构响应的弯矩、扭转及剪切功率峰值明显降低,抗击阵风载荷的性能优于原始设计结构。在气密载荷作用下,优化结构受到的最大主应力及最大变形比原始模型小。通过SPH方法计算鸟体撞击天窗,得出应力波在优化模型传递时间比原始设计模型中长,最大主应力峰值明显减小。     

超大口径环形天线包带展开过程动力学仿真

中间柔性包带是环形可展开天线的重要组成部分.中间包带拔销器解锁后,复材包带与环形桁架同步展开.因复材包带柔性较强,它会绕根部固定端进行回弹,因此展开过程存在金属接头和桁架上复材薄壁管件碰撞风险.随着天线口径增大,该风险会持续增大.基于柔性多体动力学理论对超大型口径环形可展开天线包带展开过程进行动力学建模仿真,并在此基础...     

基于离子风电推进系统的平流层飞艇飞行轨迹分析

针对传统螺旋桨受大气密度等环境变化影响,推力和效率显著下降的特点,提出将新型离子风电推进系统应用于平流层飞艇,建立动力学模型和相应推力模型,通过Simulink模块开展轨迹跟踪与定点控制仿真,并对15 km到30 km高度上螺旋桨和离子风作为平流层飞艇主动力的飞行轨迹进行对比分析.结果 表明,40 kW功率下,在20 ...     

联轴器不对中转子系统的故障再现方法

针对转子系统联轴器不对中的故障再现问题,建立了动力学相似模型转子系统的方法。讨论由联轴器不对中引起的附加力的情况,建立了带有联轴器不对中转子系统的数学模型;采用方程分析法和量纲分析法相结合的方法,推导了联轴器不对中转子系统的动力学相似关系;设计了动力学相似的原型和模型系统,通过对设定系统进行数值仿真,分别对比了2套系统的轴心轨迹和频域响应。结果表明：模型与原型系统的频率成分相同,轴心轨迹形状一致且满足相似比例,验证了所提方法的正确性。搭建了2组动力学相似试验台,进一步验证了所提出相似设计方法的实用性和有效性。该研究结果为再现原型系统联轴器不对中故障的动力学相似模型设计奠定了理论基础。     

离子渗复合处理与单一离子渗氮动力学对比研究

为发挥离子渗氮和离子氮碳共渗两种技术各自的优势并克服其不足,研发了离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理(以下简称离子渗复合处理),并与单一离子渗氮进行了对比。采用金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对离子渗层厚度、物相、截面硬度进行了测试,并对化合层形成动力学进行了对比分析。结果表明,45钢经离子渗复合处理后化合层明显厚于单一离子渗氮,化合物层形成效率显著提高,且表层硬度提高。经离子渗复合处理后化合层新增了Fe₃C相,且主要物相发生了由γ′相向ε相的转变。动力学分析表明,离子渗复合处理化合层形成扩散激活能比单一离子渗氮明显降低,从179.7 k J·mol^–1降低到87.1 k J·mol^–1,同时得出了45钢在783～843 K温度范围内离子渗氮与离子渗复合处理化合层厚度与温度之间的关系式分别为d_{plasma nitriding}=exp(15.8–10810/T)与d_{complex treatment}=exp(9.7–5237/T)。     

转子叶片碰磨故障诊断的叶端定时方法

叶端定时技术是近年来兴起的可用于整级叶盘健康监测的非接触式测量技术,为转子叶片振动的在线监测与故障诊断提供了可能。针对转子叶片常见的碰磨故障,分别建立了单叶片与整级叶盘动力学模型,分析了上述两种模型在碰磨故障下的叶尖动态响应;提出了受碰磨影响较为明显的振动指标;阐述了碰磨状态下传感器之间及叶片之间的叶端定时信号特征,通过增强稀疏分解算法对叶端定时欠采样信号进行了特征提取;提出了一套用于诊断碰磨故障的流程。通过自主搭建的碰磨试验台验证了提出方法的有效性。     

周期性碰摩激励作用下薄壁机匣支撑系统响应机理

针对发动机薄壁机匣支撑系统在碰摩激励作用下动力学响应复杂,基于机匣振动信号的碰摩故障特征识别难度大的问题,提出了一种用于故障特征机理分析的数值仿真方法.通过建立薄壁机匣系统的等效动力学三维实体模型,将碰摩激励进行等效力学简化,利用瞬态动力学方法对周期性碰摩故障进行了数值仿真.在系统固有特性分析的基础上,对机匣测点在碰摩...     

更高速(400+km/h)列车气动减阻技术发展与展望

合理有效的气动减阻技术是我国研发运营速度400+?km/h高速列车的过程需展开深入研究的重点内容.首先阐述了高速列车气动阻力的基本分布特征,并针对国外下一代更高速列车的气动减阻技术进行了调研,尤其分析了欧洲、日本和韩国的下一代更高速列车气动减阻技术的特征,总结了国外下一代高速列车气动减阻的关键技术与方法.然后根据列车气动减阻技术实施部位的差异,从列车头型优化以及转向架、受电弓和风挡等局部结构优化两个方面对我国目前高速列车气动减阻技术研究现状进行了分析和梳理,同时归纳了新型气动减阻技术的研究现状.最后在综合国外下一代更高速列车气动减阻技术与我国气动减阻技术研究的基础上,对我国更高速(400+?km/h)列车气动减阻技术中可行性较高且效果明显的发展方向进行了展望与建议,为我国更高速列车气动减阻技术的设计与发展提供有价值的参考.     

低速溅射小行星表面采样的动力学仿真

开发了适用于小行星环境的大规模三维离散元程序DEMBody,针对低速射弹溅射表层风化层的小行星采样方案,仿真了相同质量不同形状的射弹在微重力环境下垂直射入颗粒床的过程,研究了溅射物质在采样器中的运动历程及最终收集质量与射弹形状的关系。结果表明,90°锥形射弹的采样效率最高。     

复杂动力学模型下星载天线跟瞄控制技术研究

针对星载天线动力学复杂这一问题,从天线系统刚柔耦合动力学建模、指向跟踪控制以及振动抑制等方面研究了柔性星载运动部件的指向控制方法。首先,通过描述系统几何拓扑关系建立系统运动学方程,从而简化动力学建模过程;之后,利用假设模态法,对天线反射面挠性进行建模;最后,将拉格朗日方程与挠性关节模型相结合,从而建立了星载天线非线性刚柔耦合动力学模型。在以上复杂动力学建模的基础上,采用分层设计的思路进行了控制策略设计：先运用基于计算力矩法的滑模控制器得到不考虑挠性关节的耦合控制律,从而保证卫星基体的稳定性以及天线挠性反射面的振动抑制;再使用反步法对挠性关节进行控制,实现对天线反射面的指向精度控制。最后,讨论了动力学参数不确定性对系统跟踪指向控制的影响并采用数学仿真的方式验证了相关动力学模型与控制算法。仿真结果表明该方法能较好地实现对星载天线的指向跟踪控制以及振动抑制,提高星载天线的动态指向精度。