三轴陀螺稳定平台控制系统设计与实现

针对高精度光电导引系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求，设计了以速率陀螺为核心构成的三轴陀螺稳定平台。结合某型号电视导引头设计过程，详细介绍了该三轴陀螺稳定平台的结构组成、主要元器件选型，以及软硬件实现。分析了陀螺稳定平台的隔离扰动原理，设计了多闭环复合控制结构，给出了系统各组成部分的模型，合理简化后建立了系统数学模型，并按照频域分析法设计了控制算法。对于陀螺信号噪声问题，设计了小波阈值滤波方法，有效地消除了反馈信号的噪声，提高了系统控制精度。整机测试表明，该陀螺稳定平台满足了导引头系统设计指标要求，具有较高的跟踪精度；能够在实验室条件下，进行多种电视跟踪模拟实验，为实际设备的研制提供了真实有效的数据。     

液体边界层对平板结构振动阻尼效应分析

本文分析了液体边界层对平板振动的阻尼效应，基于液体的Stokes边界层理论，建立了考虑液体边界层阻尼效应的平板振动单自由度系统运动方程，利用Laplace变换方法求解了运动方程，得到了平板结构的位移响应解答，制作了一个单自由度质量-弹簧系统来测量水体粘滞阻尼效应，并将理论与试验结果进行了对比分析，表明Stokes边界层理论能较好模拟水体的粘滞阻尼特性，边界层阻尼明显减小了结构的动力响应，本文最后讨论了所提的分析方法的适用范围．     

流体力学课程互动式教学的探讨与实践

流体力学是力学专业的核心课程，具有理论性强、应用面广的特点。针对学生学习积极性不高、参与度不够的问题，本课程对互动式教学方法进行了思考和实践。首先，对互动式教学的要素和条件进行了分析，结合流体力学应用性广、可演示可验证的特点，设计了贴合流体力学课程的互动式教学方法，同时制定了适用于互动式教学的评价方法。在互动式教学中，设计了两类互动内容，一类是调研分析互动，一类是探究性实验互动。从教学效果看，互动式教学提高了学生的积极性和参与度，显著提升了互动的频次和质量，带动了学生的知识理解和能力培养。     

模糊控制在静电悬浮转子微陀螺起支中的应用

给出了一种基于UV-LIGA技术的静电悬浮转子微陀螺，提出了控制系统组成方案，为了实现转子的起支控制和稳定悬浮，模糊控制被应用于该系统中，首先，对轴向压膜阻尼和滑膜阻尼进行有限元分析，并用解析法进行分析，计算结果表明两种方法的一致性，从而得到阻尼的解析表达式。然后，建立了带偏置电压的双边支承下的数学模型，并对数学模型进行模糊控制仿真研究，仿真结果表明，相对于PID控制，模糊控制具有较强的鲁棒性，具有响应速度快，自适应能力强的优点。最后，设计了悬浮控制系统，给出了硬件和软件组成。     

抽样定理法重建流场的三维温度分布

结合气流场温度较低，只能得到较少干涉条纹的实际情况，提出了采用轴样定理法重建流场的三维温度分布的模型，并考查了该方法的计算机模拟运算结果，对具体的对象，进行了实验，并采用图像处理方法对条纹进行了一系列处理，最后重建了二个截面上的温度分布。     

爆炸荷载下钢筋混凝土梁的变形和破坏

利用爆炸压力模拟器进行钢筋混凝土简支梁爆炸冲击实验，详细介绍了实验设计，通过实验系统分析了钢筋混凝土(RC)梁变形破坏特征以及钢筋作用机理和对变形破坏的影响，并建立了RC梁的分离式有限元模型，利用LS-DYNA分析了实验过程，对计算结果与实验结果进行了比较，分析了误差产生的原因，得到了爆炸冲击荷载作用下RC梁的损伤破坏特征和机理，可为毁伤评估和结构抗爆设计提供参考。     

强爆轰驱动飞片的数值模拟研究

在一维流体动力学程序中，使用了JWLT状态方程，对强爆轰驱动飞片的实验模型进行了数值模拟研究，得到了炸药爆轰产物的压力和密度分布，验证了强爆轰的存在，同时得到了二级飞片自由面的速度曲线，与实验测量结果符合较好，为解释实验结果和设计新的强爆轰实验提供了计算依据，同时验证了程序的正确性。     

关于中间激波的回顾与展望

中间激波是传统理论认为在物理上不可能实现的一类激波，但是，近年来在数值模拟中发现了它的结构，因此，在国际上引发了中间激波研究的高潮．本文首先系统地回顾了中间微波的研究历史和发展，给出了传统的激波演化性理论，并通过引用演化性理论，否定了中间激波的稳定存在．然后，介绍了近年来在中间激波方面的工作及进展情况，最后阐述了我们的一些看法．     

可靠性设计中的疲劳裂纹扩展随机模型

首先导出了疲劳裂纹扩展的确定性方程，然后将疲劳裂纹扩展确定性方程随机化，导出了疲劳裂纹随机扩展的概率公式，并推导了疲劳裂纹随机扩展的置信限公式，最后，给出了二种材料疲劳裂纹随机扩展数据的处理结果。     

融合伪距和载波相位的DGPS/惯性组合导航

本文利用卡尔曼滤波方法对码伪距测量和载波相位测量进行了最优融合，并得到了融合后的伪距测量误差标准差曲线，用融合后的伪距作为观测量和惯导系统进行组合，可以有效地提高导航精度，避免整周模糊度的确定。本文研究了这种组合导航系统，进行了仿真试验，仿真结果表明该组合系统的精度得到了很大的提高，定位精度在1m以内，是一种高精度的导航系统。     

共轭梯度法求解非线性多宗量稳态传热反问题

应用共轭梯度法求解非线性多宗量稳态热传导反问题。采用八节点的等参单元在空间上进行离散，建立了便于敏度分析的非线性正演和反演的有限元模型，可直接求导进行敏度分析。给出了相关的数值验证，对测量误差及测点数目的影响作了初步探讨，结果表明，采用的算法能够对非线性稳态热传导中导热系数和边界条件联合反问题进行有效的求解，并具有较高精度。     

二阶非定常热传导反问题的多宗量辨识

引入Bregman距离构造同伦函数,建立了二阶非定常多宗量热传导反问题的一种求解模式,可对导热系数和边界条件等宗量进行识别。时域上采用精细算法,建立了便于敏度分析的有限元正/反演模型,对各宗量进行有效的组合识别。对信息测量误差和初值选取作了初步探讨,数值验证取得了满意的结果。     

基于同伦技术的偶应力反问题求解

引入Bregman距离构造同伦函数,建立偶应力反问题的一种求解模式,可以对偶应力理论相关参数进行识别.利用有限元技术,建立了偶应力正/反问题数值求解模型,该模型不仅考虑了非均质的影响,而且也便于反问题的敏度分析.文中给出了相关的数值算例,并对信息误差和不同的函数形式计算结果做了初步探讨,得到满意的结果.数值算例表明该模...     

Inverse parameter identification of cohesive zone model for simulating mixed-mode crack propagation

Inverse analysis is widely applied to the identification of material properties or model parameters. In order to improve the computational efficiency of the inverse method based on the genetic algorithm, an interpolation scheme upon the response surface constructed by the finite element simulation has been adopted in this paper. Meanwhile, a gradual homogenization treatment scheme has also been presented to improve the convergence of the inverse method based on the Kalman filter algorithm. Both methods are proven effective in dealing with the single-objective inverse problem. However, literature studies show that the adoption of multiple types of experimental information is useful to improve the accuracy of inverse analysis. In this case, it turns into a multiple-objective inverse problem. Our practice proved that the above-mentioned two methods might not yield a proper result if the sensitivity issue of different types of information is not considered. Therefore, another multi-objective inverse method, in combination of the above two optimization algorithms and a weight-estimating scheme that can consider such sensitivity, has been further presented. Finally, by using a mixed-mode crack propagation simulation and two types of experimental information (loading-displacement response curve and crack path profile), the parameters of the cohesive zone model were inversely identified and its simulation results are in good agreement with the experiment.     

Parameter identification for improved viscoplastic model considering dynamic recrystallization

The successful application of viscoplastic model considering dynamic recrystallization depends on how well the parameters are identified. However, it is difficult to obtain satisfactory parameters using conventional parameter identification methods. The reasons are due to difficulties in obtaining homogeneous deformation, high complexity of physical process described by the model and large number of parameters. In this paper, the material parameters are identified by inverse analysis. Global information on objective function is firstly studied by an improved uniform random sampling method; secondly, a hybrid global optimization method, which combines the genetic algorithm, the Levenberg–Marquardt algorithm, the augmented Gauss–Newton algorithm and the flexible tolerance method, is constructed and an inverse analysis numerical procedure, which combines the proposed optimization method with the finite element analysis, is proposed; at last, a set of satisfactory material parameters for 26Cr2Ni4MoV is obtained by the proposed inverse analysis numerical procedure.     

Inverse approach and sensitivity analysis for identification of ingot-mould thermal resistance in continuous casting of metals

The problem of appropriate location of the sensors for identification of ingot – mould thermal resistance during continuous casting of metals is the subject of the paper. Analysed problem belongs to the group of inverse problems. The present work shows also the method of identification of unknown thermal resistance using the temperature measurements at the number of sensors located in the wall of the mould. The influence of the location of the sensors on the results of identification is analysed. The best location of the sensors results from the sensitivity analysis for the steady-state inverse heat conduction problem. Validation of the proposed inverse method is realized by comparison of the results taken from solution of inverse and direct problems. Several numerical examples are presented and analysed.     

High resolution COD image analysis for health monitoring of reinforced concrete structures through inverse analysis

Direct and inverse problems of a fracture mechanics based RC beam model are solved. Solution of the direct problem that maps crack bridging stresses into crack opening displacements (COD) is straightforward, but the inverse problem is ill-posed, and better solved by the theory of inverse problems. This paper exploits the Tikhonov regularization method to solve the inverse problem, and estimates the force and location of rebar in buried concrete from CODs. Bending tests are carried out on model RC beams in the laboratory to demonstrate the applicability of the method. During the tests, a microscopic camera snaps high resolution digital pictures of cracked concrete surface. The images are analyzed by a software to measure surface CODs that are input into the inverse problem. The practical CODs inevitably include noise due to experimental error, which makes the inverse problem ill-posed, and necessitates regularization. In the current inverse analysis by the Tikhonov regularization method, bridging stress profiles, i.e. variation of the crack bridging stress along the crack length, has been figured out. Results are compared with those from other theoretical methods of analysis as well as with the readings from strain gauges. The method is a suitable non-destructive means for existing structures in cases where the section information is inadequate, or damages/repairs have altered the designed cross-section.     

曲面拟合在拉格朗日反分析方法中应用的探讨

把一组不同位置的速度(应变)波形构筑的x-t域离散成8节点或9节点单元,每个单元的插值函数为10或12参数多项式,利用拉格朗日反分析可以得到相应的应力(速度)波形。正如路径线法,曲面拟合反分析的某一单元函数值计算需要利用前一单元与该单元交界点的计算值,因而误差生成和发展有时很难预测、控制。文中对不同位置、不同数量量计线情况下,拉格朗日反分析中的曲面拟合法及路径线法误差生成、发展进行了分析,分析结果对材料实验中布置速度(应变)传感器的数量及其间距是有一定帮助的。     

多宗量瞬态热传导反演识别

引入Bregman距离加权函数,建立了多宗量瞬态热传导反演的一种求解模式.时域上采用精细算法,分别建立了便于敏度分析的有限元正/反演模型,应用同伦算法进行反问题求解,对导热系数和边界条件等宗量进行有效的组合识别.对信息误差和计算效率作了探讨,并给出了相应的数值验证.     

基于实验的数值反演的滚动轮胎稳态温度场的有限元分析

根据轮胎温度场的单向解耦分析思想,形成了一个基于ABAQUS程序的轮胎稳态温度场的分析方法,单向解耦过程分为变形、损耗、热传导三个分析过程。变形分析中,采用了平衡态的超弹性材料模型;损耗分析中,依据变形分析获得的应力应变场,结合材料粘性损耗特性来获得损耗能量;热传导分析中,依据实测的轮胎胎侧温度场,提出了一种基于实验的数值反演方法来确定胎侧的对流热边界条件。由于轮胎胎侧的形状和结构细节,其对流热边界不同于旋转平圆盘的对流热边界,本文的数值反演方法避免了实测胎侧对流热交换系数的困难。