基于PAM-CRASH的鸟撞飞机风挡动响应分析

结合显式动力分析有限元软件PAM-CRASH及其提供的SPH算法，建立了鸟撞飞机风挡数值分析模型。对某飞机风挡进行了动响应分析，计算了风挡中轴线上四点位移时间曲线；鸟撞击过程的仿真结果表明,SPH鸟体模型能有效模拟撞击时鸟体溅射成碎片的情形；建立了鸟撞击作用下风挡破坏判据，对风挡在试验条件下是否破坏进行了模拟计算。计算结果和试验结果吻合较好，表明本文建立的鸟撞飞机风挡数值模型是有效的。     

飞机全尺寸风挡抗鸟撞击实验研究

采用高速摄像系统和数据测量采集系统,详细研究了鸟撞某型号飞机全尺寸风挡的动态响应全过程,分析了风挡撞击后的破坏模式,得到了风挡抗鸟撞击的临界速度及结构关键点的位移、应变时程曲线等重要数据.通过分析高速摄影照片,提出了用于鸟撞风挡数值仿真分析的鸟体形状模型.所获结果可为建立合理的鸟撞风挡有限元模型提供实验依据及验证实例.     

某型飞机风挡鸟撞试验与数值模拟

通过某型飞机风挡全尺寸鸟撞试验,研究了风挡受鸟撞击的破坏模式.在试验研究基础上,采用非线性有限元方法,基于ABAQUS/Explicit软件平台和内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了鸟撞飞机风挡的力学分析模型,详细模拟了鸟撞风挡时损伤产生及演化的全过程.该模型分别应用弹塑性模型和非线性粘弹性模型表征鸟体和风挡的本构关系,并将剪切失效判据和拉伸失效判据分别作为鸟体和风挡的失效准则,采用单元消失技术处理模型失效单元.试验获得了风挡抗鸟撞击的临界速度和结构关键点的位移、应变时间曲线等重要数据;本文模型的数值结果与本文试验提供的鸟体和风挡的瞬时变形、风挡的破坏模式、风挡测量点的位移和应变曲线吻合较好.     

刚柔耦合定位平台结构-运动-控制一体化建模

针对微电子制造行业等领域中的长行程高精度定位问题，提出了一种刚柔耦合定位平台，并建立了其结构-运动-控制一体化动力学仿真模型。首先，根据刚柔耦合定位平台的结构特点对浮动坐标法进行修改，建立了简洁高效的动力学仿真模型。其次，结合动力学模型、3阶S型曲线和经典的PID控制方法建立了结构-运动-控制一体化仿真模型。最后，通过数值算例对仿真模型的有效性进行了验证。数值模拟结果显示，建立的结构-运动-控制一体化仿真模型能够有效地对定位平台的工作过程进行模拟，为后续的结构优化、运动规划和控制系统设计等工作创造条件。     

基于ANSYS/LS-DYNA的钢板混凝土墙冲击实验的有限元分析

运用经典的显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA，分析了1/7.5缩尺飞机模型撞击钢板混凝土墙的冲击实验。选用两种不同的混凝土材料本构模型(Winfrith模型、CSCM模型)模拟混凝土的非线性破坏过程，将钢板混凝土墙的破坏模式以及飞机模型的残余速度等与实验结果进行了对比。结果表明，有限元分析结果与实验吻合较好，且Winfrith材料模型能够更好地模拟混凝土的大应变、高应变率的非线性性能，验证了钢板混凝土墙和飞机材料本构模型的选取以及整个分析方法的适用性和有效性。     

某型电动飞机气动特性数值模拟与风洞实验

为了验证某型大展弦比电动飞机气动设计的合理性以及为飞行性能及品质计算提供数据,采用有限体积法离散求解三维可压雷诺平均Navier-Stokes方程,并选用Spalart-Allmaras湍流模型对该电动飞机流场进行CFD数值模拟。结果表明,该型电动飞机气动设计合理,巡航速度升阻比最高可达23,具有较高气动效率;通过CFD数值模拟得到了全机升力系数、阻力系数和升阻比。为了验证CFD计算结果,对该型电动飞机进行了缩比模型风洞实验,结果显示,CFD数值模拟法计算结果与风洞实验结果高度吻合,说明CFD计算结果准确。该方法可为大展弦比电动飞机气动设计提供指导。     

确定非线性隔振装置参数的一种方案

对单自由度刚度可调非线性隔振模型进行数学建模仿真和实验，对于待训练的神经网络模型，将数值仿真结果作为学习样本，将实验结果作为检验样本，训练成功的神经网络模型具有较好的内延能力和一定的外推能力，在设定非线性隔振装置要求的隔振效能参数后，可以给出隔振装置对应的刚度和阻尼参数，从而为设计非线性隔振装置提供了一种方案。     

飞机撞击混凝土结构的动力学分析

基于已有的飞机撞击混凝土结构的实验数据，利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，选用可模拟冲击作用下混凝土性能的4种不同材料模型，在同一接触算法、同一失效准则下，进行飞机撞击混凝土结构的数值模拟与动力学分析，探讨了4种混凝土材料模型在模拟飞机撞击下混凝土结构破坏效应的能力。结果表明:4种混凝土材料模型均能模拟飞机撞击混凝土结构的穿入、散裂、碎甲等局部破坏效应，但在考虑正、背面破坏面积及剩余速度等因素时，MAT072R3和MAT084材料模型的计算结果与实验结果较接近，MAT111材料模型次之，MAT159材料模型有较大的差异。本文的研究结果可为后续评估混凝土结构安全壳抵抗飞机撞击能力时提供基础参数。     

超燃冲压发动机仿真:从数值飞行到数智飞行

数值计算方法、物理模型和计算硬件的进步极大地促进了超燃冲压发动机仿真的发展,基于内外流一体化仿真的数值飞行技术已日渐成熟并逐步应用于工程实践,伴随燃烧、气动、结构、材料以及传热多物理场耦合模型和计算方法的发展,叠加多场计算的广义数值飞行技术有望近期得到突破.目前人工智能技术的快速发展,将赋能于数值飞行技术,"数智飞行"...     

随机风-浪一体化降维建模及风机结构可靠度研究

基于随机脉动风场和随机波浪力场的谱表示降维模拟方法，采用脉动风速Davenport谱与波浪P-M谱对风、浪谱参数进行一体化构造，并应用相同的基本随机变量来保障风、浪模拟的概率信息一致，实现了随机风-浪一体化降维建模。进一步，基于ANSYS有限元软件建立了近海风机塔架数值计算模型，并以顶点位移为指标，进行了三种工况下结构的动力可靠度分析。数值算例验证了随机风-浪一体化降维建模方法的有效性。结构动力分析结果表明，风荷载对风机塔架顶点位移响应的影响占主导地位，同时波浪荷载的作用亦不可忽略。此外，随机风-浪一体化降维方法生成的代表性样本概率信息完备，可与概率密度演化理论结合实现海工结构在风浪共同作用下的精细化动力响应及可靠度分析。     

基于神经网络方法的鸟撞飞机风挡冲击载荷反演

以鸟撞实验中传感器实测信号为基础,结合有限元正问题计算方法与神经网络理论,构造小波动态延时反馈神经网络,并详细分析了该网络的结构参数、对比了网络单点应变输入法、两点应变输入法以及三点(多点)应变输入法的训练效率与反演精度．构造的神经网络可以高精度地反演出鸟撞飞机风挡过程中冲击载荷时间历程,同时具有较高的抗干扰能力,且训练过程平稳、训练效率高．根据已有的研究成果,提出了鸟撞实验应变传感器建议布置,可以在满足实验测量要求的基础上简化实验过程,提高实验效率．     

Experimental and FEM study of windshield subjected to high speed bird impact

Both experimental and finite element model (FEM) results are presented for the dynamic strength behavior of windshield subjected to bird impact. The experimental data taken from a series of high speed photographs are compared with the numerical results predicted by using FEM in which the windshield was modeled entirely with solid elements and the bird body was approximately simulated by an elastic-plastic material with failure element behavior. Effective plastic strain and element pressure were adopted as the failure criteria and once the pressure or the effective plastic strain of an element reached the critical value, the element would lose the tensile resistance capability completely. The deflection and stress distribution in the windshield were obtained. It is shown that the result from the finite element analysis agrees with those from the full-scale bird impact test. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10272011)     

CPU散热片温度场模拟分析及其材料和尺寸选择的研究

对CPU的Cu—Al散热片进行了数值模拟热分析，研究了在室温、强迫对流的条件下的温度分布及散热片材料和几何尺寸对其传热性能的影响，并计算出模块较佳的材料和尺寸参数。有限元数值模拟分析值与实验测试值的比较结果表明，采用有限元热分析技术对CPU散热片进行数值模拟是可行的，为CPU散热片的设计提供了有效的方法。     

Aerodynamic design on high-speed trains

Compared with the traditional train, the operational speed of the high-speed train has largely improved, and the dynamic environment of the train has changed from one of mechanical domination to one of aerodynamic domination. The aerodynamic problem has become the key technological challenge of high-speed trains and significantly affects the economy, environment, safety, and comfort. In this paper, the relationships among the aerodynamic design principle, aerodynamic performance indexes, and design variables are first studied, and the research methods of train aerodynamics are proposed, including numerical simulation, a reduced-scale test, and a full-scale test. Technological schemes of train aerodynamics involve the optimization design of the streamlined head and the smooth design of the body surface. Optimization design of the streamlined head includes conception design, project design, numerical simulation, and a reduced-scale test. Smooth design of the body surface is mainly used for the key parts, such as electric-current collecting system, wheel truck compartment, and windshield. The aerodynamic design method established in this paper has been successfully applied to various high-speed trains (CRH380A, CRH380AM, CRH6, CRH2G, and the Standard electric multiple unit (EMU)) that have met expected design objectives. The research results can provide an effective guideline for the aerodynamic design of high-speed trains.     

半潜式钻井平台管道钢构支架极限强度研究

钢构支架是半潜式钻井平台管道支吊架的主要类型之一,钢构支架的极限强度是管道系统正常工作的重要保障。研究结构极限强度的方法有理论分析、有限元数值仿真和实验分析。在分析极限理论的基础上由静力法计算四种钢构支架试件的极限载荷;利用MSC软件对试件极限载荷进行数值仿真分析,并对有限元模型化技术进行讨论;对试件进行实验极限载荷测试,对比分析了三种方法测得的极限载荷。结果表明,三种分析方法计算得到结构的极限载荷基本一致,对于结构形式较为简单的结构通过理论分析可以得到简化解析解析解;数值仿真分析中采用合理的有限元模型化技术(结构有限元模型、边界、约束等)可得到精度较高的计算结果。     

Structural damping identification method using normal FRFs

All structures exhibit some form of damping, but despite a large literature on the damping, it still remains one of the least well-understood aspects of general vibration analysis. The synthesis of damping in structural systems and machines is extremely important if a model is to be used in predicting vibration levels, transient responses, transmissibility, decay times or other characteristics in design and analysis that are dominated by energy dissipation. In this paper, new structural damping identification method using normal frequency response functions (NFRFs) which are obtained experimentally is proposed and tested with the objective that the damped finite element model is able to predict the measured FRFs accurately. The proposed structural damping identification is a direct method. In the proposed method, normal FRFs are estimated from the complex FRFs, which are obtained experimentally of the structure. The estimated normal FRFs are subsequently used for identification of general structural damping. The effectiveness of the proposed structural damping identification method is demonstrated by two numerical simulated examples and one real experimental data. Firstly, a study is performed using a lumped mass system. The lumped mass system study is followed by case involving numerical simulation of fixed–fixed beam. The effect of coordinate incompleteness and robustness of method under presence of noise is investigated. The performance of the proposed structural damping identification method is investigated for cases of light, medium, heavily and non-proportional damped structures. The numerical studies are followed by a case involving actual measured data for the case of a cantilever beam structure. The results have shown that the proposed damping identification method can be used to derive an accurate general structural damping model of the system. This is illustrated by matching the damped identified FRFs with the experimentally obtained FRFs.     

汽车玻璃高温蠕变特性的实验与理论研究

通过对汽车用挡风玻璃进行不同温度、不同应力水平下的单轴拉伸蠕变实验,揭示了其非线性蠕变变形特性.实验发现,不同温度和载荷下的蠕变曲线形状类似,高温(550℃～590℃)下该材料的减速蠕变变形不很明显,主要表现为稳态和加速蠕变变形,且其断裂数据符合Monkman-Grant关系,应力和温度对其影响不显著.基于实验结果,本文建立了非线性高温蠕变本构方程.理论预测与实验数据进行了比较,结果表明所提出的本构方程能较好地描述汽车玻璃高温蠕变变形的全过程.     

结构工程科学中若干计算结构力学问题的研究展望

本文概述了计算结构力学的形成过程，评述了结构工程科学中以下７个需要重点研究的计算结构力学问题：数值方法基本理论问题（误差估计理论、网格自适应加密技术、多变量有限元理论和半解析数值方法）、工程结构优化设计、结构施工力学、计算机数值模拟和仿真技术、本构模型、计算机技术新发展的影响、计算机辅助设计。并论述了数值计算、理论和试验这三者之间相互依赖、相互促进、相互交叉又相互制约的辩证关系。