Galileo与GPS相位组合观测值的模型

在介绍Galileo系统空间信号的基础上,以模糊度保持整数为前提,在前人的基础上给出了Galileo系统的四个频率载波与GPS L2载波的组合相位观测值的定义,分析了组合观测值的误差传播规律.最后根据一定的组合标准论述了具有相应特性的组合观测值,并给出一些典型的组合.     

某火箭弹标准外形引信气动加热计算

为了评估弹体飞行中产生的气动热对弹头引信的影响,采用计算流体动力学(CFD)方法对某火箭弹标准外形引信体在飞行条件下的气动加热过程进行了数值计算与分析.计算中,将获得的某火箭弹实际弹道参数进行了分段线性拟合,得到了计算域入口处的速度、温度、压强与时间的函数关系;结合分析对象的特点,采用结构化网格、远场压力边界条件、k-ε模型,利用有限体积法、耦合求解法模式、二阶迎风格式进行求解,得出了某火箭弹标准外形引信在弹道中不同时刻的温度场变化规律.计算结果与遥测试验结果的比较表明:两者变化的趋势及量值大小相吻合,两者的最大误差为13.0%,满足工程应用要求.     

精确制导炸弹坐标转换技术

将制导炸弹的SINS/GPS组合导航系统输出的导航信息进行坐标转换,产生制导控制系统所需要的发射坐标系下的信息,以实现制导炸弹的制导与控制功能.针对某型制导炸弹的工程化研制,研究了制导炸弹在飞行过程中不同坐标系间的转换关系,分析了方位角误差对制导炸弹坐标转换精度的影响,推导了一个新的方位角计算方法.提出了一种递推的坐标转换方法,并与传统的坐标转换方法和基于迭代的坐标转换方法进行了比较.仿真结果表明,该方法可对坐标转换过程中产生的误差进行相应的修正,并且误差不会积累,该方法的转换精度最高.仿真结果验证了该方法的正确性和可行性.     

大口径天线电性能风振响应的时域分析

建立天线风荷动力的计算方法,运用谐波合成技术,对天线受风空间的脉动风进行时程数值模拟,结合平均风速,获得天线反射面各结点的风速时程值,进而计算各结点的风荷动力;利用有限元法进行天线结构的风振响应计算,求得反射面各结点的位移响应;依据位移响应,进行电性能响应的计算;以40m口径天线为例进行了数值模拟,获得了该天线电性能风振响应的特性,结果表明脉动风的脉动对电性能的影响较为突出,其中,天线处于低仰角时更为严重.算例说明本文的时域分析思路与计算方法对大天线电性能风振响应的掌握是可行和有效的.     

厚度与加载速率对铁素体钢断裂韧性影响的SP压杆法实验研究

采用SP压杆实验方法,在常温下研究小圆薄片断裂韧性的厚度效应及加载速率对断裂特性的影响.实验结果表明,随着厚度的增加,断裂变形能增加,断裂部分的外表面因双向应力状态表现出微突起,微突起四周存在微小裂纹;随着加载速度的增加,断裂变形能增加,剪切断裂表面表现出从密集韧窝到韧窝连接成片特征.考虑试件变形过程中不同部分的能量耗散,从SP试件的整体断裂变形能得到试件的断裂韧性的宏观表达,断裂韧性随着厚度的增加而增加,随着加载速度的增加而减少.采用临界塑性断裂应变作为裂纹起裂判据,单位面积的能量耗散率作为裂纹扩展和失效判据的断裂模型,用有限元方法对SP压杆实验进行模拟,得到与实验结果比较相符的模拟结果.     

大众力学丛书《创建飞机生命密码》——————序言

当我们看到飞机翱翔在蓝天时,心里会升起种种疑问：这样的庞然大物是怎样上天的？它们 为什么能在乱云飞渡之中平稳飞行？它们为什么能高速驰骋于万里云天？它们为什么在频繁 的起降运行中不散架子？$\cdots\cdots$ 如果把飞机比作人,我们会问：它们为什么有如此俊俏的外貌？为什么它们多姿多彩、神态 各异？它们有什么样的皮肤和骨架？它们的心脏(发动机)为什么如此强有力？飞机的长寿 秘诀在哪里？总而言之,创建飞机生命的密码何在？科学家和工程师们为此付出了多少艰辛 的劳动？力学在创建飞机生命的密码发挥了多大的作用？ 翻开这本薄薄的书吧！我们可以从中轻松地得到上面这些问题的答案. 《创建飞机生命密码》是一本有趣的力学科普读物. 与常见的科普书不同,作者虚构了两个 人物------虚心好学的大学生剑青和充满好奇心的中学生夏雯,为了探寻航空的奥秘,他们 认真读书,四处求教,深入思考,逐渐懂得了创建飞机生命的密码,了解了力学在航空事业 发展中的不可或缺的作用. 航空界业者的循循善诱,使他们大大地长了见识;读者跟随他们 足迹也窥见了有关飞机的秘密. 由于这是一本力学科普读物,作者扣住力学在航空发展的作用这一主题,浅显生动地娓娓道 来,不经意间涵盖了力学的几乎所有分支学科：流体力学、固体力学和一般力学(动力学与 控制). 大体说来,前半本书主要涉及流体力学(空气动力学),告诉读者：升力怎 样产生(也就是说,飞机怎样上天),航行中的飞机要承受哪些气动力,怎样产生足够的推力,人类怎样 突破``音障'等深层次的原理;而后半本书主要讲述固体力学和一般力学(弹性力学、气动 弹性、结构力学、飞行力学、振动力学等)的作用,阐释飞机飞行的轨迹、总体架构及其稳 定性、部件材料的疲劳损伤断裂、颤振和抖振的产生和预防、优质复合材料的使用 等等. 全书涉及了许多深奥的力学知识及其应用,但读来相当容易而有兴味. 本书作者是航空界的资深专家,从事航空教学、科研、型号设计已近半个世纪,他深深热爱 航空事业,所带领的不少学生已成为业内的领导和业务骨干. 他全过程地参加了我国第一种 飞机------``运十'的设计、试验、制造、试飞过程,因此,就能得心应手地描述设计和制 造飞机的种种诀窍. 他以十年的深刻感受,深知必须掌握、运用力学知识,才能创造自己的 飞机,才能真切掌握飞机的根底,才能拥有自己的知识产权,才能掌握自己飞机的生命;他 确信中华民族完全能掌握自己大飞机的知识产权. 正是在这种信念驱动下,他以古稀之年, 夙兴夜寐,精心构思创作了这一力学科普著作. 这种精神令人钦佩. 不久前,我国已正式做出决策,将设计制造有自主知识产权的大飞机,相应的公司 已然成立. 这给我国航空业的迅猛发展创造了新的契机,也为我国力学工作者开辟了更大的用武之地, 这本书的推出可谓正当其时. {\ziju{0.03}最后,用本书的结束语的最后一段话做小结:``青年朋友们,天高任鸟飞,海阔凭鱼跃,创 建飞机生命密码是一个极为广阔的舞台,充分发挥你们的聪明才智,趁年青,打下扎实的基 础,厉兵秣马,艰苦奋战,在这个舞台上大显身手吧.'     

基于UKF的GPS/SINS伪距(伪距率)组合导航系统设计

采用位置、速度组合的GPS/SINS组合导航系统由于GPS各量测量之间的相关性,影响了组合导航的整体精度.为了提高组合导航的精度和可靠性,采用了直接利用GPS接收机原始测量信息伪距、伪距率的组合方式.UKF(Unscented Kalman Filter)是针对非线性模型的滤波方法,它避免了对非线性方程线性化的过程,具有较高的精度和较好的鲁棒性.将UKF滤波方法应用于伪距、伪距率的组合导航系统中,并将UKF与卡尔曼滤波和自适应滤波方法进行了仿真比较研究.实验结果表明,UKF位置、航向估计的精度都要优于卡尔曼滤波和自适应滤波,使整个导航系统具有更高的精度和可靠性.     

卫星导航接收机测试场景软件的设计与实现

为综合评定卫星导航接收机的各项性能,需在测试中模拟接收机的各种工作环境.该软件可根据用户需求,通过设定一系列的测试场景参数,模拟产生卫星星座、用户轨迹、观测数据、导航电文等数据,并可根据测试项目合理产生和控制各种误差,同时为满足特殊测试的需求,软件还提供对导航电文、天线模式等信息的编辑功能,为物理信号的产生提供数据支持,并为接收机性能指标的评定提供参考基准.经在建的用户机测试系统验证,利用本软件设计的测试场景,能够较为科学准确的评价导航型用户机的各项性能指标.     

考虑回转性能的三维结构拓扑优化设计

以考虑运动学性能的回转运动体材料最优分布问题为背景,提出并求解了转动惯量约束下的三维结构拓扑优化问题.常规的结构拓扑优化通常构造为给定材料体积约束下的结构最小柔顺性问题.本文指出,引入结构转动惯量约束对于回转结构的拓扑优化具有重要意义.本文将重量约束下的优化准则法计算格式拓广到单个转动惯量约束下的最小柔顺性问题,而对于包含转动惯量约束的多约束问题采用数学规划法求解.本文给出的数值算例验证了所提出算法的正确性,并且表明引入转动惯量约束后可得到与常规拓扑优化问题不同的结构布局形式.     

基于对偶法捷联惯导圆锥与划桨算法一般结果

首先,利用多项式拟合角速度和比力,得出任意子样数的陀螺角增量和加速度计速度增量的一般形式,进而经过一系列的数学形式的变换推导出了任意子样数圆锥效应补偿算法的通用形式;然后,介绍了对偶性原理.利用圆锥效应项与划桨效应项之间的对偶性,通过一个简单的数学方程便可得到任意子样数划桨效应补偿算法的一般形式.这两种补偿算法中的系数均可用计算机简单的计算获得,无需人工的繁琐推导.而且上述方法分析推导过程简洁明了.最后,根据对偶原理给出了划桨效应补偿算法三子样和四子样的精度仿真结果.     

Viscoplasticity of agglomerated suspensions

This work is a theoretical study on the effects of agglomeration on the fluidity and plasticity of a suspension of neutrally buoyant particles in a Newtonian fluid. The dynamics of a cluster of permanently attached spherical particles in a simple shear field is analyzed. The viscous and plastic components of the drag force acting on each of the agglomerated particles is then calculated and found to depend on the size of the individual particle unit, its location being relative to the center of the cluster and the material properties of the engulfing fluid. This information in conjunction with the knowledge of the interparticle cohesive forces is used to establish criteria for the agglomerate size reduction during dispersive mixing. From the kinematics of the cluster movement and the forces acting on its particulate components the rate of energy dissipation is calculated and utilized to evaluate the viscosity and yield stress of the suspension. These rheological parameters depend on the volume fraction and architecture of the agglomerate, the number of fused particles per cluster, and the viscosity of the suspending fluid. The analysis is also extended to include the case of polydispersity of agglomerate sizes.     

Reserve ability of parallel system with failed elements

The aim of the analysis is to define for a system with parallel elements conditions at which the failure of one or several elements does not cause immediate failure of the whole system. The critical number of failed elements of such a system is assessed based on the strength probability properties of its structural elements. The condition of the catastrophic failure of the whole system is defined by the shape and scale parameters of the strength probability function and the number of parallel elements. The proposed probabilistic model allows estimating the ability of the parallel systems to continue operation when some of its elements are broken.     

Evolution of viscoelastic properties of polyurethane in the course of curing

Simultaneous measurements of the components of dynamic modulus at the set of frequencies were made by Fourier-Transform Mechanical Spectroscopy (FTMS) to investigate the curing process of a segmented polyurethane.The whole process of curing is treated as consisting of three stages. In the first stage, the material can flow and this stage is complete at the gel-point. In the second stage, the curing proceeds in the network and ends with phase separation of aggregating segments (blocks) of polymeric chains. In the third stage, the curing continues in the two-phase system. The object of investigation was the transition from the second to the third stage. It was shown that the position of the maximum of loss tangent depends on frequency and does not coincide with different characteristic points marking the time dependencies of G and G. This is due to the formation of micro-particles of the newly formed phase. The FTMS method is used for separation of the modulus changes into parts related to formation of chemical and physical networks.Special means of treating calorimetric measurements identified a weak maximum heat output at the moment corresponding to the transition point.     

ARCJET ABLATION EXPERIMENT TO SIMULATE THE CHELYABINSK ASTEROID ENTRY 1)

烧蚀是小行星极高速进入地球大气层后最重要的现象之一,在很大程度上决定了小行星的质量/尺寸变化、飞行轨迹、甚至光辐射特性. 为观测小行星材料在超高速高温流场中的烧蚀现象,在电弧加热器上开展了模拟Chelyabinsk小行星事件典型弹道状态(速度约5.6 km/s,高度17 km,流星体直径1 m)的烧蚀实验. 试件为钝头外形,头部半径20 mm,半锥角18$^\circ$. 作为对比,试件分别采用玄武岩和碳钢材料. 成功记录了清晰的烧蚀动态过程,观察到两种材料试件表面的熔融损失流动、以及玄武岩试件的蒸发喷射和崩裂剥落等现象,全程测得烧蚀气体发射光谱、试件实时外形变化、表面热图变化等数据. 分析结果显示了两种材料明显不同的烧蚀现象和质量损失机制：碳钢在高温气流冲击作用下溅射成大量微小液滴,跟随气流高速流失;玄武岩质量损失以熔融物剪切流动为主,并伴随少量块状剥落及蒸发喷射. 烧蚀时间为4 s,玄武岩和碳钢的质量损失及驻点后退量分别为37.9 g,72.7 g以及7.3 mm,13.1 mm,估算玄武岩材料的有效烧蚀焓约为2.6 MJ/kg,两种材料的烧蚀光谱测量组分与电镜能谱扫描结果吻合.     

一类三维随机动力系统的最大Lyapunov指数

基于一维扩散过程的奇异边界理论,使用摄动方法研究了白噪声参激的一类余维二分岔系统的最大Lyapunov指数渐近表达式和数值解,主要讨论了一维相扩散过程同时存在两类奇异边界以及FPK方程存在平稳解的一般性条件. 通过对参激噪声作用项系数矩阵的分析,给出了不变测度的解析解及其相应的Monte Carlo数值仿真结果,并导出了一维相扩散过程P分岔点的确定方法. 对于一类特殊情形,给出了最大Lyapunov指数的渐近表达式;对于参激噪声作用项系数矩阵的一般情形,则给出了系统最大Lyapunov指数的数值结果.      

La notion de moyenne en turbulence. Quelques réflexions selon une perspective historique

The historical evolution of the averaging concept in turbulence is presented according to a two-fold analysis, taking into consideration the physical meaning and the mathematical formulation. After having placed in their historical context some symptomatic characteristics of turbulent flows, the question of their interpretation as a turbulence syndrome, leading to a unitary identification of the phenomenon, is discussed. We then deal with the emergence of the notion of mean as a tool of physical understanding of such a unitary approach, and its relation with the progression of the “experimental” evidence. We conclude by relating this notion to the theoretical aspects of a determinism on average of the turbulent regime, its finality and some attempts to develop a probabilistic theory of turbulence.     

多刚体系统分离策略及释放动力学研究

紧密连接的多刚体系统可在脱离运载航天器后在轨自主分离,无需多次利用航天器发射装置或在航天器中安装多个发射装置进行分离释放,从而有效提高运载航天器空间利用率, 简化分离释放操作和降低碰撞风险.本文针对多刚体系统的在轨分离释放问题, 研究在轨分离策略及释放过程动力学.首先, 考虑刚体相对运动及姿态变化,基于虚功原理及自然坐标方法建立单个刚体的动力学模型.考虑多刚体系统在轨分离释放阶段的轨道运动和连接约束变化,计入分离时刚体间的相互作用,利用拉格朗日乘子法获得含连接约束的非线性动力学模型. 考虑到实际工程应用,在多刚体系统分离释放阶段,通过安装在刚体间每个接触表面4个角上的弹射装置实现自主分离. 其次,为保证分离过程中刚体之间无碰撞发生, 规划了多刚体系统的分离时序,并基于不同弹射方向及分离顺序设计了两种分离释放方案. 最后,通过算例研究分析了在轨分离释放过程中刚体的非线性动力学行为,验证了分离释放方案的有效性.      

Embracing the Random in the Self-Organizing Psyche

The history of the idea of randomness in the Nineteenth Century is presented as a backdrop to Freud's understanding of randomness in the psyche. Next, the role of the random event in nonlinear dynamical systems theory is discussed. Then, a revision of the traditional psychoanalytic view of the synthetic function of the ego is proposed based on the process of self-organization in which random elements are utilized in the emergence of new systemic structures. A theory of dreaming is elaborated which transcends the traditional dichotomy of dreams as either random events or meaningful psychological contents. Finally, remarks about psychoanalytic treatment as a process of self-organizing incorporation of the random are offered.     

Measurements of junction coupling during water hammer in piping systems

For the analysis of the effects of fluid–structure interaction (FSI) during water hammer in piping systems, a test facility has been designed and constructed. The research objective is to show on the basis of two specific examples that the necessity of considering FSI is strongly dependent on the boundary conditions of the system. Resonance experiments on movable bends in two piping system configurations focused on junction coupling were carried out. These configurations differ in the length of the hydraulic system and in the geometry of the oscillating bend. The displacement of the bend and the pressure inside the pipe were measured for various free oscillating lengths of the bend while the rest of the piping system was restrained. The results are displayed in resonance curves and frequency spectra for the different configurations. In both cases a correlation between the pressure and the displacement spectrum shows a transfer of momentum from the fluid to the structure, but only in the configuration with the long oscillating pipe section can a reaction of the fluid on the motion of the structure be identified. Frequency shifts of the pressure and a splitting of the pressure peak were observed. The time signals confirm that the effects of FSI are most significant in one system configuration which is strongly influenced by the bend geometry. Furthermore a parameter is presented which quantifies the effects of junction coupling based on the geometrical and hydraulic properties of the bend and the system.     

含损伤演化的TM耦合数值模型及其应用研究

从岩石材料的细观结构层次出发，应用损伤力学和热弹性理论，对热力耦合作用下岩石破裂 过程中热－应力相互作用关系进行了分析. 初步建立了细观岩石热－力(TM)耦合数值模型， 探讨了TM耦合作用下岩石材料的细观结构损伤及其诱发的材料力学性能演化机制，把岩石 热固耦合问题的研究从应力状态分析深入到损伤、破坏过程分析之中. 运用该数值模型对某 硬岩实验室开展的原位尺度实验中的废料处理井间柱稳定性进行了模拟分析，其应力场、岩 石剥离破坏形态及破坏诱发的AE特性等均与实验监测结果表现出了较好的一致性，证 明了该数值模型的合理性和有效性.