高耸钢筋砼—钢框架组合结构整体模型抗震实验研究

本文对首都机场这一典型的高耸钢筋混凝土筒—钢框架组合结构缩尺模型进行了模拟地震振动台试验研究，分析了高耸塔台结构的地震反应和破坏特征，并对这种下部为砼筒体，上部为钢框架结构的锚固连接及钢框架结构层间位移控制进行了深入探讨，为提出这类钢—砼组合结构体系抗震计算模型和设计理论提供了实验依据．     

基于流形切空间插值的折叠翼参数化气动弹性建模

变体飞行器的气动弹性力学建模是当前先进飞行器设计的研究热点和难点. 然而传统的气动弹性动力学建模方法对于具有结构参变特性的变体飞行器气动弹性力学研究存在建模效率低、计算复杂等问题. 本研究提出了一种基于流形切空间插值的可折叠式变体机翼参数化气动弹性建模方法. 首先, 该方法建立若干个典型折叠角下的折叠翼结构有限元模型, 通过流形切空间插值方法建立折叠翼参数化结构动力学模型. 其次, 采用偶极子网格法得到参数化非定常气动力模型, 进而建立气动和结构相互耦合的折叠翼参数化气动弹性模型. 为了验证该参数化建模方法在折叠翼气动弹性分析中的准确性, 本文以一小展弦比折叠翼为研究对象, 从折叠翼自由振动时的参变模态特性、颤振边界预测两方面进行了算例验证, 并与直接计算方法进行了对比, 进一步验证了参数化气动弹性模型的有效性. 研究结果表明, 该参数化气动弹性模型对上述两类问题的计算精度与直接计算方法一致, 并且有着计算效率更高的优势.      

变后掠翼的参变气动弹性建模与分析

参变气动弹性建模是可变后掠翼气动弹性研究中的难点之一. 当地建模技术是一种构造线性参变 (LPV) 模型的实用方法, 但一直缺乏有效途径来解决当地气动弹性模型的不一致问题. 气动弹性模型的不一致性体现在当地结构动力学模型和非定常气动力模型随参数变化的不连续性. 本文提出了一种自下而上的方法, 对变后掠翼不一致的当地气动弹性模型进行了一致性处理. 首先, 采用匈牙利算法跟踪结构模态并按模态分支进行排序, 使得匹配后的模态能够保证结构动力学模型的一致性; 其次, 对有理函数拟合表达式中的系数矩阵进行缩放处理, 解决了空气动力系数矩阵的不一致问题. 采取上述两项措施后, 最终生成了一致的当地状态空间气动弹性模型. 这样, 对一致的状态空间模型进行插值, 就可快速生成任意后掠角下的气动弹性模型, 使得系统的稳定性分析和慢参变响应计算得以高效进行. 数值仿真结果验证了一致性处理的必要性:未经一致性处理的原始模型经插值后得到的模型会出现严重的模型误差. 本文为变后掠翼的参变气动弹性系统建模提供了一种实用、准确和高效的建模方法.      

大长细比导弹的气动弹性降阶模型

对于大长细比导弹,需要在设计阶段准确计算气动弹性/气动伺服弹性,但其复杂的气动力给计算带来困难,因此气动力降阶模型是突破大长细比导弹跨音速气动弹性分析与控制瓶颈的关键技术.虽然气动力模型降阶方法已在预测二维机翼结构的气动弹性方面取得重要进展,但几乎未见关于全机模型的气动力降阶模型研究报道.本文基于递归Wiener模型的气动力降阶方法,利用CFD计算的气动力作为模型辨识数据,用鲁棒子空间和Levenberg-Marquardt算法辨识降阶模型参数,建立了大长细比导弹气动力降阶模型.在此基础上与大长细比导弹有限元模型相结合,构造出气动弹性降阶模型,并在数值仿真中测试气动弹性降阶模型在不同马赫数下的适用性.数值仿真结果表明,该气动弹性降阶模型能够精确预测导弹模型在不同飞行条件下的非定常气动力和导弹模型的气动弹性频率响应特性.     

基于边界元方法的气动弹性降阶模型及仿真

传统气动弹性的时域计算耗费了大量时间,为了提高计算效率,本文发展了基于边界元方法的降阶模型技术。首先基于边界元方法建立非定常流场的求解模型,结合特征值分析技术建立了非定常气动力的低阶模型;然后,利用边界元方法建立了气动网格和结构网格之间的信息转换矩阵;最后将非定常气动力降阶模型和结构动力学方程联合,建立了气动弹性系统的低阶状态空间模型。将所发展的降阶模型方法应用于NACA0012翼型的非定常气动力求解中,结果表明降阶模型可以在保证原系统计算精度的同时提高了计算效率;将降阶模型技术应用到三维机翼的气动弹性响应计算中,在系统阶数仅为12阶的情况下可以得到与原系统一致的极限环响应,说明降阶模型技术在求解气动弹性问题中的巨大优势。     

文章导读

正飞机结构气动弹性分析与控制研究(1–27,doi:10.6052/0459-1879-15-423)胡海岩,赵永辉,黄锐评述飞机结构气动弹性研究进展并重点介绍作者的如下研究成果:在亚音速气动弹性研究中,揭示多个控制面间隙、反馈时滞对颤振的影响机理,提出时滞最优控制方法,经风洞实验证明可在较大流速范围内抑制颤振;在跨音速气动弹性研究中,提出非线性气动力的降阶模型,进而有效提高了跨音速颤振分析和颤振主动抑制的效率.     

叶轮机械叶片颤振研究的进展与评述

颤振一类气动弹性稳定性问题是叶轮机械设计者关心的主要问题之一. 本文对叶轮机械叶片颤振模型研究的进展进行了回顾, 包括非定常气动模型、结构模型以及颤振的预测方法等内容. 通过对颤振模型研究的介绍, 讨论了不同方法处理颤振这类气动弹性稳定性问题的优缺点. 提出了关于颤振研究目前的不足和部分难点, 认为流固耦合模型的研究值得进一步重点关注.      

基于显示连通贝叶斯网络的机场塔台地震易损性分析

将基于性能的多维易损性分析方法,结合显示连通贝叶斯网络,应用于机场塔台的多维易损性分析。考虑地震激励的不确定性,通过非线性时程分析获得结构响应数据;将塔台结构分为三个层次,每个层次按包含的层数分为相应的子层次。根据功能特性确定子层次的评价指标和极限状态,建立服从多元对数正态分布的概率地震需求模型;考虑各种极限状态之间的相关性,建立极限状态方程,确定失效域,通过蒙特卡洛法求得构件的超越概率;建立塔台结构的显示连通贝叶斯网络模型,利用层次分析法获得中间节点的条件概率表,利用MATLAB进行贝叶斯网络的推理计算,实现从单一层次的易损性到整体易损性的推理。     

AEROELASTIC OPTIMIZATION DESIGN OF COMPOSITE WING WITH CONSIDERATION OF STRUCTURAL INSTABILITY

从工程数学求解和有限元分析角度对复合材料结构的稳定性分析方法进行研究,基于这两个方面分别建立了同时考虑壁板稳定性约束和气动弹性约 束的气动弹性优化技术,并以大展弦比复合材料机翼为对象,进行气动弹性综合优化设计。研究表明,机翼气动弹性优化中若不考虑稳定性约束条件,虽然可以获得较小结构重量,但往往不满足稳定性要求;相比从有限元角度考虑结构失稳特征的气动弹性综合优化设计方法,通过工程数学方法对机翼结构进行分区失稳分析优化可以更加精准地控制变量,在满足各项性能指标,特别是稳定性约束的同时,进一步减轻了结构重量,提高了结构失稳因子。     

风激下结构的紊流诱发振动

高耸结构群或桥梁部件在风激下，除了产生经典气动弹性效应外，还会引起结构或部件间的相互动力干涉作用，特别是由于上游结构振荡绕流所形成的紊流激励作用，使得处于尾流场中的结构或部件的动态性能与上游结构有明显的差别。文中报导弹性约束下两Ｈ型结构的气动干涉实验结果。依据实验观察到的主要特征分析风激干涉下结构的紊流诱发振动与随机动力稳定性，得出紊流随机响应的解析表达式以及用以确定临界风速的动力稳定性条件，计算     

An explicit algebraic Reynolds stress and heat flux model for incompressible turbulence: Part I Non-isothermal flow

Tensor representation theory is used to derive an explicit algebraic model that consists of an explicit algebraic stress model (EASM) and an explicit algebraic heat flux model (EAHFM) for two-dimensional (2-D) incompressible non-isothermal turbulent flows. The representation methodology used for the heat flux vector is adapted from that used for the polynomial representation of the Reynolds stress anisotropy tensor. Since the methodology is based on the formation of invariants from either vector or tensor basis sets, it is possible to derive explicit polynomial vector expansions for the heat flux vector. The resulting EAHFM is necessarily coupled with the turbulent velocity field through an EASM for the Reynolds stress anisotropy. An EASM has previously been derived by Jongen and Gatski [10]. Therefore, it is used in conjunction with the derived EAHFM to form the explicit algebraic model for incompressible 2-D flows. This explicit algebraic model is analyzed and compared with previous formulations including its ability to approximate the commonly accepted value for the turbulent Prandtl number. The effect of pressure-scrambling vector model calibration on predictive performance is also assessed. Finally, the explicit algebraic model is validated against a 2-D homogeneous shear flow with a variety of thermal gradients. Dedicated to the memory of the late Professor Charles G. Speziale of Boston University     

结构可靠性问题研究的若干进展

主要介绍了结构可靠性研究的三种模型:随机模型、模糊模型及非概率模型的发展现状,重点综述了开展非概率模型研究的重大意义,以及非概率可靠性模型与另外两种模型的关系,并简述了结构可靠性研究的发展趋势．      

多学科设计优化中常用代理模型的研究

代理模型是多学科设计优化的关键技术之一。本文系统介绍了多项式响应面模型,径向基函数模型和Kriging模型等3种多学科设计优化中常用的代理模型。通过构造某机翼展向气动载荷分布的代理模型,对这3种模型的效果进行了评估,并对这些代理模型的构造方法、基本特性和适用范围进行了分析研究。     

Turbulence and cavitation models for time-dependent turbulent cavitating flows

Cavitation typically occurs when the fluid pressure is lower than the vapor pressure at a local thermodynamic state,and the flow is frequently unsteady and turbulent.To assess the state-of-the-art of computational capabilities for unsteady cavitating flows,different cavitation and turbulence model combinations are conducted.The selected cavitation models include several widely-used models including one based on phenomenological argument and the other utilizing interface dynamics.The kε turbulence model with additional implementation of the filter function and density correction function are considered to reduce the eddy viscosity according to the computed turbulence length scale and local fluid density respectively.We have also blended these alternative cavitation and turbulence treatments,to illustrate that the eddy viscosity near the closure region can significantly influence the capture of detached cavity.From the experimental validations regarding the force analysis,frequency,and the cavity visualization,no single model combination performs best in all aspects.Furthermore,the implications of parameters contained in different cavitation models are investigated.The phase change process is more pronounced around the detached cavity,which is better illus-trated by the interfacial dynamics model.Our study provides insight to aid further modeling development.     

无磨损摩擦的原子理论

对描述原子级光滑表面之间的无磨损界面摩擦的微观过程的2个理论模型进行了综述,探讨了Frenkel-Kontorova(FK)模型的非线性静态和动态性质的复杂性,根据FK模型,静态特性在很大程度上依赖于表面晶格常数间的公度性,而动态特性则可分为周期解、准周期解和混沌解加以讨论。     

RESEARCH ON AMSAA-BISE MODEL—AN ANSWER TO MEI WEN-HUA

The AMSAA-BISE model is derived from another approach. This certainly shows the correctness of the AMSAA- BISE model, and indicates the incorrectness of the approximate model given in this paper. The engineering example illustrating these conclusions is given.Merits and demerits of AMSAA and AMSAA-BISE model are discussed.     

RESEARCH ON AMSAA-BISE MODEL—AN ANSWER TO MEI MEN-HUA

The AMSAA-BISE model is derived from another approach. This certainly shows the correctness of the AMSAA-BISE model, and indicates the incorrectness of the approximate model given in this paper. The engineering example illustrating these conclusions is given. Merits and demerits of AMSAA and AMSAA-BISE model are discussed.     

RESEARCH ON AMSAA-BISE MODEL—AN ANSWER TO MEI MEN-HUA

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎＭＥＩＷｅｎ＿ｈｕａ’ｓｐａｐｅｒ [1 ] ,ａｃｏｍｍｅｎｔｏｎＡＭＳＡＡ＿ＢＩＳＥｍｏｄｅｌｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙａｕｔｈｏｒｅｔａｌ.(ｃｆ[2 ] )ｉｓｇｉｖｅｎ ,ａｎｄａｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｍｏｄｅｌａｔｔｅｍｐｔｉｎｇｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ .ＴｈｅＡＭＳＡＡ＿ＢＩＳＥｍｏｄｅｌｉｓｄｅｒｉｖｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｆｒｏｍａｎｏｔｈｅｒａｐｐｒｏａｃｈｔｈａｔｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｏｆ[2 ]ａｎｄ [3 ]…     

无壁面参数低雷诺数非线性涡黏性模式研究

建立了一个低雷诺数的非线性涡黏性湍流模式,该模式的一个显著特性是它不包含壁面参数（如y^ ,n等）,因而特别适用于复杂几何流场的计算,本模式在几种包括回流、分离、激波等典型流动中进行了验证,结果令人满意。     

Theory of nonlocal asymmetric quasicontinuum

In this article, the theory of nonlocal asymmetric quasicontinuum is developed on the basis of the atomic lattice model and theory of generalized function. The physico-mechanical model of the asymmetric stress is also discussed.