GJB 150A淋雨试验强化试验程序数值模拟和试验装置设计研究

目的研究GJB 150.8A—2009《军用装备实验室环境试验方法第8部分:淋雨试验》中强化试验程序的工程实现方法。方法在标准解读的基础上,以强化试验程序用喷嘴为对象,建立数值模型,分析喷嘴在强化试验程序过程中的流场分布,并基于分析结果给出强化试验程序试验装置设计的思路和方法。结果在喷嘴内,压力变化剧烈,极短距离内由276 kPa迅速降至101 kPa。水流经过喷嘴经历了激烈的加速过程,从距离喷嘴出口0.01~0.4 m,水流速度从251 m/s迅速降至17.8 m/s,到远场趋于稳定。结论分析结果对指导强化试验程序的试验装置的设计和试验实施具有重要参考意义。     

汽车用钢板弹簧失效分析

目的 研究汽车用钢板弹簧断裂失效原因.方法 通过宏观分析、金相检验、力学性能分析、材质分析、断口电镜扫描及能谱分析等测试手段,对汽车用钢板弹簧的断裂失效原因进行分析.结果 汽车用钢板弹簧的失效模式为疲劳裂纹源于表面腐蚀坑处的高周腐蚀疲劳断裂.首先,板簧表面存在异常磨损,导致防护漆层局部脱落,裸露的金属基体在腐蚀环境下出现表面腐蚀坑,外界拉应力作用及腐蚀坑底部应力集中叠加导致早期疲劳裂纹在腐蚀坑底部萌生并扩展.其次,板簧表面存在脱碳现象,导致板簧表面硬度及强度降低,表面耐腐蚀性能下降,为早期疲劳裂纹的萌生创造了条件.结论 控制热处理质量,避免表面脱碳;做好定期维护保养,在簧片间加石墨润滑剂,防止长时间干磨或挤压碰撞导致漆层早期脱落;及时清理附着的泥水,减小腐蚀几率;对存在隐患的在用板簧及时更换.     

连云港市碳排放“双向”分析及碳达峰情景分析与预测

为探究连云港市碳排放特征,实现“碳达峰”“碳中和”的目标,以2011—2020年连云港市的碳排放量数据为核心,采用可拓展的随机性的环境影响评估模型（STIRPAT）以及岭回归方法进行碳排放量数据的“双向”分析。首先,根据连云港市2011—2020年能源消耗数据,“反向”核算出连云港市历年的碳排放量,结果表明,连云港市碳排放量呈现逐年持续上升趋势;其次,选取人口因素、人均地区生产总值、城市化率、能源结构、产业结构为主要因素,构建了STIRPAT模型这一“正向”预测媒介,采用岭回归分析法得到了连云港市的碳排放量拟合模型,结果表明,不同的因素对连云港市碳排放量的影响程度存在差异;最后,通过情景分析法预设6种连云港市未来发展情景模型,对连云港市的碳排放量进行了预测,结果表明,中增长-高减排的发展模式更适合连云港市,将于2030年以4 788.9万t的碳排放量实现达峰。针对这一发展模式要求,提出连云港市应积极调整能源结构比例、加快产业结构优化等相关建议。     

西部山区泥石流灾害下建筑物破坏特征与破坏等级划分∗

近年来我国西部山区泥石流灾害频发,严重威胁当地居民的生命财产安全,其中,建筑物的破坏是造成各类损失的重要原因。正确认识泥石流的致灾机理和泥石流灾害下建筑的破坏特征不仅是正确评价泥石流灾害风险的基础,也是科学构建泥石流下房屋建筑易损性模型的依据。基于文献查阅、新闻资料和现场调研,首先对西部山区泥石流灾害主要特点进行了归纳阐述,其次梳理了近年来发生泥石流灾害中建筑物的破坏特征,最后结合泥石流的动力学特性和建筑结构情况剖析了建筑结构的受损机理。基于建筑物的空间分布与泥石流强度的时空耦合变化特征,对泥石流强度表征方式给出方向性建议;基于建筑的受损机理,参考地震作用下建筑的破坏等级划分标准,初步提出了泥石流下建筑物破坏等级划分方式,旨在为防灾减灾工作提供一定参考。     

基于瞬态分析法的预应力与非预应力钢筋混凝土梁动力响应对比分析*

提出了基于瞬态动力分析完全法的预应力钢筋混凝土梁爆炸冲击模拟方法,并采用已有试验结果验证了方法的合理性,进一步对比探讨了非预应力钢筋混凝土梁与预应力钢筋混凝土梁的动力响应差别和响应机制。研究结果表明：爆炸荷载作用下,钢筋混凝土梁的跨中底部位置最先发生塑性变形,混凝土容易受拉开裂,且爆炸荷载越大开裂越严重;由于预应力筋的存在,预应力钢筋混凝土梁跨中挠度显著减小,预应力钢筋混凝土梁开裂范围大幅减小,裂缝深度也显著降低,但是浅层裂缝的横向分布范围稍有增加;预应力改善了梁的受力状态,使得梁所受荷载均布转移,在爆炸冲击荷载作用下,大部分应力都由预应力筋来承担,非预应力钢筋的应力较小,预应力筋是提高结构抗爆性能的关键点;当脉冲荷载卸载至零后,梁跨中的挠度均能恢复至自重状态下的变形量,说明预应力钢筋混凝土梁在爆炸冲击荷载作用下,仍处于弹性工作状态,这与非预应力钢筋混凝土梁显著不同。模拟研究结果对预应力钢筋混凝土结构抵抗爆炸荷载领域的应用有一定的参考意义。     

振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。     

结构应力逆向推演模型及其不确定度定量分析

目的 针对现有结构安全在线监测与评估方法存在的短板,结合人工智能方法探索新的解决方案。提出一种基于有限测点应力逆向推演整体结构应力分布的方法,以数据驱动的模式,基于神经网络技术搭建算法模型。方法 以结构有限元仿真数据为基础,运用相关性分析方法,获取代表结构响应特征的有限个测点,利用神经网络方法构建基于有限测点应力推演结构全场应力分布的算法模型。结果 以科学试验平台的连接器结构为对象,开展该算法模型的应用研究,并且对该应用实例下的算法模型开展不确定度分析,推演结果的相对不确定度u95rel为8.6%。结论 该算法模型的推演结果正确反映了结构总体响应特征。从建模过程角度分析,该算法模型的不确定度来源主要包括相关性分析方法、神经网络建模以及模型收敛条件3个方面。     

含缺陷圆轴结构极限承载规律研究

目的 研究车辆传动轴在受损情况下极限承载能力的变化规律。方法 在圆轴上预制缺陷,并对含缺陷圆轴结构承受扭转载荷的能力进行试验和数值模拟研究。结果 当圆孔缺陷深径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷孔径比的增加而减小;当圆孔缺陷孔径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷深径比的增加而减小。当深径比大于0.4时,圆轴极限扭矩下降比与圆孔缺陷孔径比近似呈负线性相关。当缺陷孔径比大于0.4、深径比大于0.2时,圆轴最大扭角减小为15°~35°,各存在缺陷的圆轴的最大扭角差距不大。结论 圆轴扭转失效时,其最大扭角、极限扭矩与圆孔缺陷孔径比、深径比整体均呈负相关趋势。在孔径比和深径比逐渐增大的过程中,极限扭矩呈近似线性关系逐渐降低,而最大扭角先急剧减小,后逐渐趋于平稳。     

弹簧应力松弛载荷的在线测量新方法

目的 准确高效地测量弹簧在应力松弛试验过程中的载荷。方法 针对周期试验法中繁琐的拆装工作和连续试验法中测试效率偏低的难点问题,以周期试验法中可以让“弹簧的总形变量在短时间内发生变化”的事实为依据,通过驱使待测弹簧进一步发生少量变形,将待测弹簧承受的准不变载荷转换为缓冲弹簧的连续变化载荷进行测量。测量后分别对直线进行拟合,便可求得驱动力F0,进而可以计算出待测弹簧处于装夹状态时所承受的载荷。结果 得到了一种在应力松弛过程中测量弹簧载荷的新方法,并结合螺旋压缩弹簧的结构特点,介绍了该方法的2种实现方式。当置信度为0.95时,测试结果的置信区间在±2%内,说明测量结果具有较高的可信度。结论 实践应用表明,在周期试验法中,采用该方法能够避免繁琐的拆装过程,有利于降低人为误差;在连续试验法中,采用该方法可以提高测试效率,从而有效地解决应力松弛试验中的载荷测试难题。     

跨音速风扇叶片高低转速下混合相积冰的对比研究

目的 获得跨音速风扇转子叶片高、低转速下混合相积冰的影响规律。方法 使用CFX获取风扇叶片空气流场数据,采用FENSAP-ICE获取积冰冰形,通过过冷水滴与冰晶温度、撞击叶片角度等进行混合相积冰高、低转速冰形分析。结果 风扇叶片高、低转速运转时,过冷水滴与冰晶的运动状态变化相对明显。高转速时,流场内的气流为跨音速流动,过冷水滴与冰晶撞击角度相差较大,撞击角度较大的叶根区域更容易收集过冷水滴与冰晶;低转速时,过冷水滴和冰晶与叶片的撞击角度大部分区域低于10°,使过冷水滴与冰晶碰撞到叶片后的捕获难度提升。风扇叶片高、低转速运转时,叶身的温度差异使过冷水滴在低转速下易直接凝结,未凝结的水膜量极少,而冰晶表面未形成水膜,不易被捕获,使得最终的积冰主要为过冷水滴积冰。结论 风扇叶片混合相积冰在高转速时,流道内温度升高更快,水膜不易凝结,冰晶表面易融化,促进了冰晶积冰。