某车载油箱在随机振动环境下的疲劳寿命研究

目的 针对某车载油箱高周疲劳寿命难以预测问题,研究该设备在随机载荷环境下的疲劳寿命。方法 首先通过模态试验得到油箱固有频率及振型,然后利用Solidworks建立该车载油箱的仿真模型,在ANSYS Workbench软件中进行模态分析、随机振动分析、谐响应分析。最后利用ANSYS Workbench软件中的nCode SN Vibration (DesignLife)模块,在随机振动疲劳寿命频域分析法基础上,通过nCode模块中的Narrowband法进行油箱在多个加速度功率谱密度下的疲劳寿命研究。结果 该油箱在约束模态试验和仿真分析下所表现的动力学特性基本相同,油箱纵向为振动严酷方向。在已知加速度功率谱密度下,油箱疲劳寿命随低阶固有频率处功率谱密度幅值的增加而降低,但油箱薄弱部位始终保持不变。结论 建立的仿真模型准确,可为油箱优化设计及后续油箱疲劳试验提供参考。     

金属基体复合材料圆锥壳的材料参数识别及动力学敏感性研究

目的 研究以金属作为基体的碳酚醛复合材料圆锥壳的动力学特性,基于模态实验建立复合材料参数优化识别方法。方法 通过建立金属基体复合材料圆锥壳结构的动力学模型,表征各层材料参数对结构动力学特性的影响。开展典型铝合金-环氧胶-碳酚醛圆锥壳自由模态实验,在模态实验结果基础上,采用数值仿真开展复合材料参数识别,并采用响应面优化法研究获得材料参数的全局最优解。最后,开展结构模态对复合材料参数的敏感性分析。结果 基于拉丁超立方抽样和多项式代理模型,建立了多层复合圆锥壳的高效代理模型。对于[0, 90]S铺层的复合材料圆锥壳结构,前5组模态频率参数对E11最敏感,对v23最不敏感,剪切模量的影响介于拉伸模量及泊松比之间。结论 建立了针对各向同性-正交各向异性材料组合的多层复合圆锥壳结构的动力学模型及参数识别方法,可为结构动力学设计提供参考。     

含复杂管路的某机构模态参数识别研究

目的获取复杂结构产品的模态参数及动态性能。方法采用基于冲击激励的试件自由模态分析试验,综合分析频响函数曲线幅值,确定局部结构模态频率点,利用半功率带宽法和专用分析软件分别计算模态阻尼比和模态振型。结果识别出影响某机构动态性能关键部件的模态参数。结论发现机构外壳模态频率远离冷却装置频率点,冷却管一阶横向模态由自身结构特性产生,二阶及纵向模态由减压阀模态引起。气体导管的动态特性主要受冷却装置模态的影响。     

基于气囊缓冲的某火箭炮着陆冲击分析

目的减小火箭弹着陆冲击加速度。方法基于LS-DYNA瞬态动力学分析软件和冲击动力学理论,采用有限元软件HYPERMESH建立火箭炮-气囊系统有限元模型,采用显式动力学方法对火箭炮-气囊系统的着陆冲击缓冲过程进行仿真。分析火箭炮在正常着陆工况下,火箭弹的着陆冲击响应,得出空投装备速度、加速度变化曲线,以及气囊的体积、压力曲线。结果在正常着陆工况下,火箭弹横向加速度的最大值为122 m/s2,小于安全的横向加速度;火箭弹纵向加速度的最大值为48.3 m/s2,小于安全的纵向加速度;火箭弹的最大轴向力为2640 N,小于安全闭锁力。结论在火箭炮着陆冲击过程中,气囊缓冲装置吸收了大部分冲击能量,起到了良好的缓冲作用,火箭弹的冲击加速度、闭锁力均在安全范围内。采用显式动力学方法对火箭炮的着陆冲击过程进行分析是可行的。     

基于三维动力学模型及试验数据重用技术的全箭模态分析

目的在运载火箭设计过程中,获得精确的全箭模态数据,为火箭总体设计提供关键输入参数。方法针对全箭动特性数据的高效高精度获取问题,提出并实践基于三维动力学模型和试验数据重用相结合的模态参数获取方法,包括高精度全箭三维动力学模型建模技术、数据重用技术、多状态模型修正技术、模型综合技术。结果解决了界面连接刚度未知条件下的全箭模态精确预示难题。在设计阶段给出了高精度的动特性数据,分析结果与靶场试验结果比对,一阶弯曲频率误差在2%以内,斜率误差在4%以内,分析结果通过了靶场竖立模态试验验证,最后进一步通过型号首飞成功验证。结论靶场竖立模态试验验证和型号首飞成功验证说明提出的获取全箭动特性参数方法高效可靠。     

偶氮二异庚腈的热分解动力学研究

为获得准确的偶氮二异庚腈(ABVN)的热分解动力学模型及其动力学参数,利用差示扫描量热仪(DSC)和绝热量热仪(ARC)对ABVN在动态和绝热条件下的热分解特性进行测试。由于ABVN是一种吸放热耦合的物质,因而采用AKTS软件对其进行解耦。联合采用解耦后的动态和绝热两种量热模式下的试验数据对ABVN进行热分解动力学分析,建立了N级分解动力学模型,并采用Friedman方法和非线性拟合方法求算其热分解动力学参数。联合动态和绝热两种量热模式下试验数据的拟合结果表明:N级分解动力学模型拟合得到的拟合曲线与试验曲线基本吻合,说明该模型可以很好地反映ABVN的热分解过程,其活化能为98.31kJ/mol,指前因子为3.3×1015,反应级数为1.18。最后利用中断回扫法进一步验证了建立的ABVN热分解动力学模型的正确性。基于ABVN热分解动力学模型获得的热分解动力学参数对ABVN的生产、运输、存储等过程具有一定的安全指导意义。     

基于RBF神经网络的油气悬架平顺性研究

目的 提高整车的行驶性能,使车辆可以自主调节,以适应各种不同的路面,从而达到良好的缓冲效果。方法 以双气室油气弹簧为研究对象,对其组成和工作原理进行详细分析,推导出油气弹簧的阻尼力和刚度等非线性特性与车身位移的关系。根据RBF神经网络控制原理,设计RBF-PID控制器,依靠神经网络自学习性对PID参数动态整定,使整个车身振动衰减,快速达到稳定状态,并基于Matlab/Simulink平台建立仿真模型,在B级和C级不平路面输入的情况下,重点对轮胎动载荷、车身质心加速度以及油气悬挂动挠度等3项性能进行仿真和分析。结果 同普通PID控制相比,RBF-PID控制下,车身3项性能的RMS分别降低26%、54%、0.1%。结论 RBF-PID控制能够克服环境影响,实现油气弹簧特性的可靠控制,提高了车辆行驶的平顺性以及稳定性。     

异形电极调控的体声波谐振器力–电多场耦合仿真与优化

目的 抑制压电薄膜体声波谐振器(FBAR)寄生振动模态干扰,提出一种异形电极调控的谐振器新结构,并进行力–电多物理场耦合有限元建模分析与参数优化。方法 基于压电薄膜体声波谐振器的力–电耦合方程,运用有限元方法进行参数影响仿真分析,获得不同电极结构形状与敏感几何参数对应的谐振器阻抗特性及寄生振动模态干扰的影响规律,并对提出的异形电极调控谐振器几何参数进行优化。结果 新型电极结构使得薄膜体声波谐振器的导纳特性曲线更加平滑,相位波纹减少,无明显寄生谐振峰。参数优化所得框状电极宽度为6 μm、厚度为0.1 μm,谐振频率为1.727 GHz。结论 通过异形电极结构形状设计,可以实现对谐振器寄生振动模态的有效抑制,提升谐振器的性能。     

超重力模拟试验离心机振动特性的回归分析

目的 研究试验离心机轴承座以及主轴振动随运行工况的变化规律,实现不同工况下离心机振动的预测。方法 通过试验方法分别获取不同工况下超重力模拟试验离心机的轴承座以及轴振数据。建立试验离心机的单自由度动力学模型,基于该模型,对不同工况下离心机基座振动加速度以及主轴振动位移进行回归分析。结果 离心机轴承座以及主轴振动基频均随着转速以及不平衡量的增大而增大。回归模型对轴承座以及机室基频振动数据的回决定系数均在0.9以上,对中导以及上导主轴振动位移的回归决定系数在0.7左右,对下导主轴振动位移决定系数小于0.1。结论 回归模型可以很好地解释和预测轴承座以及机室振动基频随着转速和不平衡量的变化规律,可以部分预测中导以及上导处主轴振动位移随运行工况的变化。该分析结果为大型试验离心机振动监测系统的设计以及振动特性的预测提供了参考。     

用于直升机舱内降噪的主减支撑吸振技术研究

目的 通过控制主减速器结构声,进一步实现直升机舱内降噪。方法 在主减支撑结构上进行吸振设计,从根源上抑制齿轮振动向机身传播。基于某直升机,利用传递矩阵法,建立支撑结构/吸振器的动力学模型,进一步结合有限元法建立支撑结构/舱段结构/声场的声振耦合系统动力学模型,验证该技术的中高频减振和降噪性能。在此基础上,分析吸振频率、质量和阻尼对支撑结构振动传递特性的影响规律。根据某直升机的降噪需求,设计得到一组满足需求的样例参数,并开展声振耦合仿真分析。结果 在主减支撑结构上附加总质量为4 kg的吸振器结构,即可实现舱内目标频率降噪超过35 dB。结论 主减支撑结构吸振设计可有效控制舱内中高频主减结构声。     

船舶撞击下10 MW单桩基础风机动力响应特性分析

目的 探究风机在遭遇船舶撞击时的动力响应,以及不同工况下的失效模式。方法 采用 SACS 软件,建立DTU 10MW单桩基础风机的动力分析模型,并利用p-y曲线模拟桩土相互作用,计算不同撞击速度、撞击角度、风载方向作用下海上风机的动态响应,探究风机在停机工况和运行工况下的失效模式。结果 风机受风载作用时,最大机舱加速度和塔顶最大位移分别较无风载时增加了8.5%、68.1%。以5 000 t撞击船为例,风机在停机状态下,撞击速度超过2.13 m/s时,风机面临因机舱故障而引发的失效;风机在运行状态下,撞击速度超过1.88 m/s时,风机面临因挠度超过最大允许值而引发的失效。结论 有、无风载时,机舱加速度响应的差异不明显,而有风载时的塔顶位移较无风载时增长明显。根据风机在停机工况和运行工况下的失效模式,提出了相应的船舶撞击速度临界值。     

赣西北中部逆冲推覆构造的形成时间和形成模式

江西九岭地体南缘武功山地体北侧以及其间的萍乐盆地内，有大量的逆冲推覆构造分布。逆冲推覆构造的类型有两种──逆冲推覆型和重力滑覆型。逆冲推覆构造具有横向上对冲挤压，纵向上多层滑动的特征，据此笔者建立了一个可能的多层滑动──对冲挤压模式，并根据地质和同位素年龄资料讨论了逆冲推覆构造的演化历史，指出区内大规模逆冲推覆构造的形成时间为中生代晚期（119.6Ma）。     

高动态离心机系统建模与仿真

高动态离心机是用于惯性部组件测试和考核的动态惯导测试设备,通过主轴变速旋转或改变仪器舱到主轴的距离等方式,在仪器舱内产生快速变化的加速度场,从而模拟部件或组件使用时的加速度环境。以某高动态离心机研制为背景,介绍了该设备的系统建模与仿真过程。通过在Simulink仿真平台上对设备机械系统、电机调速系统和系统扰动因素等模块化建模和时域仿真,预测了设备在不同设计参数和不同扰动条件下的时域动态特性,为系统设计和优化提供了详实完备的仿真数据支持。     

某涡桨发动机隔振安装系统弹性参数优化研究

目的降低某型涡桨发动机安装系统中存在的振动耦合。方法在ADAMS中建立该涡桨发动机安装系统的动力学模型,以发动机安装系统模态频率及侧向、垂向模态对应的振动解耦率为优化条件,通过ADAMS/insight模块对该动力学模型进行刚度优化。结果通过优化,发动机安装系统侧向模态频率为8.03 Hz,垂向模态频率为28.23Hz,满足隔振要求。侧向、偏航、俯仰模态实现了振动解耦,解耦率均在97%以上。由于主隔振器结构特点,垂向、航向、滚转模态仍存在振动耦合,可考虑改变主隔振器结构以降低该振动耦合。结论所述方法可提高涡桨发动机安装系统的振动解耦率,降低安装系统的刚度设计难度,进而提高涡桨发动机安装系统的隔振效率。     

气囊回收系统的着陆适应性仿真分析

目的提出一种气囊着陆缓冲等效分析方法,将有限元仿真和理论分析相结合,借助理论分析的优点实现对气囊回收系统着陆缓冲冲击性能快速评估的目的。方法首先建立气囊有限元模型,通过有限元分析获得载荷-压缩量曲线,根据曲线拟合出接触载荷与气囊压缩量的关系式。同时,利用高斯函数模拟斜坡,考虑一质量块和气囊以一定初速度竖直向下撞击到该坡面上,只考虑坡度大小和表面粗糙度对气囊冲击载荷的影响。最后,利用中心差分法计算出质量块的位移、速度以及加速度。结果在撞击点的坡度为0°,20.27°和31.24°时,得到理论的水平方向和竖直方向上的最大过载,与仿真输出的结果进行对照,在误差允许的范围内,理论与仿真结果一致。分析比较不同撞击点的坡度下水平和竖直方向最大过载以及气囊离开地面时的角速度。当撞击点坡度为0°时,水平方向最大过载为0,随着撞击点坡度增大,水平方向的最大过载逐渐增大;竖直方向最大过载的值最大,为224.5 m/s2,随着撞击点坡度增大,竖直方向的最大过载逐渐减小。当撞击点坡度为0°时,角速度为0,气囊离开地面时的角速度逐渐增大,其增幅在0°到20°之间较大。结论气囊着陆缓冲等效分析方法计算得到的结果与仿真得到的结果相一致,验证了该理论计算方法的有效性,因此可以利用该方法对缓冲气囊的冲击性能进行快速评估。     

高速列车隧道会车流场的CFD分离涡数值模拟

目的研究高速列车隧道会车压力波及列车尾流特性。方法建立某型高速列车三节车模型,采用脱体涡方法数值模拟两列车以350km/h在隧道内等速会车的流场。数值模拟的空间离散化压力项、密度项及修正的湍流黏度项使用二阶迎风格式,动量项使用有界中心差分格式,时间离散采用预处理二阶精度差分格式,用壁面函数处理隧道壁,使用雷诺时均法作方法对比。计算列车车头、侧墙及尾车等部位的压力时间历程,然后使用傅里叶变换对尾车测点进行频谱分析,最后对尾流中不同位置的湍流强度进行分析。结果头车所受压力波动最为剧烈,中间车次之,尾车最小。列车侧墙同一垂向位置不同高度压力变化相差不大。列车尾涡主频在3.85Hz附近,其可能对列车横向振动有一定的影响。结论尾涡是两个不断向后发展的中等强度涡旋,在充分发展段,其湍流强度会有一个较为明显的抬升,之后逐渐减弱。会车侧涡流由于横向发展较为迅速,导致其强度较小且减弱速度较快。     

基于性能参数退化的发动机推进剂加速退化试验建模

目的 针对某火箭弹发动机推进剂加速退化试验数据,建立性能参数退化模型,分别基于最大伸长率和最大抗拉强度等不同参数,计算推进剂的激活能和不同温度下的加速因子。方法 建立基于退化轨迹的性能参数退化模型,对发动机推进剂进行加速退化试验建模,利用最小二乘法计算性能变化参数,利用阿伦尼斯模型计算加速模型的参数,并得到激活能和加速因子。结果 针对推进剂加速试验数据,给出推进剂激活能和不同温度下加速因子的计算方法。采用基于退化轨迹的性能参数退化模型,可有效评估推进剂的寿命。结论 该方法可有效地对推进剂加速试验数据进行建模,给出激活能和加速因子,更能反映推进剂的寿命特征,为寿命评估提供支撑。     

水源地生态补偿标准动态测算模型及其应用

为响应政府号召、提供水源地保护环境经济手段支撑,在对现有生态补偿标准核算方法研究总结的基础上,提出水源地生态补偿标准动态测算模型,并应用于鹤地水库水源地生态补偿标准测算中.水源地生态补偿标准动态测算模型是把生态补偿过程分为试行?修复?稳定3个阶段,根据阶段特点及目标的不同,采用相应的测算方法：试行阶段采用条件价值评估法,修复阶段采用基于总成本修正模型和水资源价值法的博弈模型,稳定阶段采用水质污染赔偿法.结果显示,鹤地水库生态补偿试行阶段期限为2015年~2017年,补偿标准总额为14.4亿元;修复阶段期限为2018~2020年,补偿标准总额为89.4亿元;稳定阶段为2021年后,需每年计算补偿标准.水源地生态补偿标准动态测算模型实现了生态补偿标准核算的动态化,且该模型采用的具体核算方法认可度高?应用广泛?计算简单,便于推广.     

过硫酸盐缓释材料释放性能及机理

采用过硫酸钾、水泥、砂和水按照一定配比均匀混和后,于立方体模具中成型制备过硫酸盐缓释材料(A₁、A₂、A₃、A₄),参照欧盟标准化组织制定的NEN 7375水槽试验方法,分8个阶段更换浸取液连续浸泡缓释材料,考察过硫酸盐缓释材料的释放性能,并初步探讨其缓释机理. 结果表明:过硫酸盐缓释材料在浸泡初期释放速率较大,短时间内释放速率迅速降低,之后缓慢降低;4种配比缓释材料的过硫酸盐释放特性均满足二级动力学方程;砂的含量水平是影响过硫酸盐释放特性的主要因素之一,砂含量较高的A₄材料的传质阻力小,传质系数(K)为58.11mg/(d·g),释放过硫酸钾的速率较快;砂含量低的A₁、A₂材料传质阻力大,传质系数分别为14.59、17.11mg/(d·g),过硫酸钾释放速率较慢. 该研究中过硫酸盐缓释材料最长释放时间可达159.08~501.44d,能够有效实现有效组分过硫酸盐的缓慢释放. 总体上,浸泡初期释放机理表现为标准扩散过程,后期为损耗扩散过程.