悬臂梁角点的应力非对称问题的实验研究

采用网格法研究弹性悬臂梁自由端角点在端部竖向均布荷载下的大变形,利用现代图像采集技术获得实验图像,借助MATLAB图像处理技术对图像数据进行处理,以应变与转动的S-R分解定理为理论基础,计算整旋角并绘制整旋角等高线分布图。等高线分布图显示越靠近角点处,整旋角的等值线越密集,即角点处的整旋角的梯度增大,从而证明体力矩的存在是引起悬臂梁自由端角点应力非对称现象的原因。     

中心裂纹圆盘应力强度因子的测试误差分析

本文在中心裂纹圆盘应力强度因子解析解的基础上,利用一阶微分法则,给出了与裂纹相对长度和加载角相关的应力强度因子(K 和K )的4个误差传递函数。这4个误差传递函数关于裂纹相对长度和加载角均是非线性的,它们既是误差分析的基础,又是合理确定裂纹相对长度和加载角的基础。分析结果表明,加载角的误差Δθ除了对纯 型K 的误差几乎没有影响,对纯 型K 影响较小外,对复合型K 、K 的误差均有较大影响。最后,本文建议裂纹相对长度的取值范围为0.4～0.6;还建议在复合型断裂试验时,必须依据对K 、K 的总体精度要求来严格控制加载角的精度。     

考虑准静态缓变量的船体角形变测量

针对船体静态角形变缓慢变化的特征,在Mochalov船体角形变理论和姿态匹配算法的基础上,提出了一种用角速度的一阶Markov过程来描述静态角形变缓慢变化行为的方法。考虑到静态形变角速度变化较慢、相关时间较长的实际情况,一阶Markov过程可进一步简化为随机游走过程。仿真结果表明,视准静态角形变为常量的Mochalov角形变模型无法跟踪准静态角形变的缓慢变化,精度较差;而新的形变模型不仅能够跟踪缓慢变化的准静态角形变,对于转舵等因素引起的短时大幅角形变也同样有效,总形变测量精度优于30″(RMS),这为激光陀螺船体形变测量技术进入工程应用打下了基础。     

扭杆刚度衰减问题研究的损伤力学方法

研究目的在于预估扭杆弹簧在给定扭角下储存给定年限后的剩余扭矩值。由于给定时间一般都很长,这里引用损伤力学原理进行此项研究。首先,在固定扭角(等于工作贮存扭角)的情况下进行扭转实验,得到扭矩与时间的实验曲线。然后,利用这些实验结果,以损伤力学作为理论基础,确定损伤力学中损伤演化方程的材料常数,并据此建立以扭角与材料常数为参量的扭矩与时间函数关系,绘制了相应的扭矩与时间的理论曲线。最后,预估扭杆弹簧在给定扭角下储存给定年限后的剩余扭矩值。     

一边简支二角点支承的矩形板弯曲

在分析求解条件完备性的基础上将矩形板的弯曲划分为广义静定问题和广义超静定问题，分别采用直接求解和叠加法解决了一边简支一角点支承和一边简支二角点支承的矩形板在板面分布荷载、板边分布荷载、角点集中力作用下以及角点支承产生支座沉陷时的弯曲。计算表明这种解法收敛快，计算精度高，适用范围广     

基于比例多重积分观测器的三轴惯性稳定平台加速度计测角误差估计

航空遥感三轴惯性稳定平台用于有效隔离飞行载体的偏航及姿态角运动,使成像载荷沿航向平稳飞行并保持载荷视轴对地垂直指向。通常情况下,稳定平台采用高精度位置姿态测量系统(Position and Orientation System,POS)作为姿态角传感器,一旦POS发生故障会导致平台失稳甚至危及载荷安全。为了提高平台运行可靠性并保证载荷安全,考虑了一种以加速度计作为姿态角冗余传感器的双工作模式,即POS组合工作模式和自主工作模式。当POS发生故障时平台切换到自主工作模式,依靠平台自身加速度计组件进行姿态控制。但与POS相比,加速度计测角易受载体扰动加速度影响从而导致测角误差较大,严重影响平台的稳定精度。针对这一问题,提出了一种基于比例多重积分(Proportional and Multiple-integral,PMI)观测器的加速度计测角误差估计方法,对平台系统建模及PMI观测器的设计过程进行了详细的论述,并利用真实飞行实验数据进行了性能测试。结果表明该方法对实际误差的估计精度达到0.0701°(RMS),可较好的估计出加速度计测角误差,为提高平台自主工作模式的稳定精度奠定基础。     

球头弹体侵彻舰船板架加强筋时的攻角变化简化理论模型

舰船板架结构加强筋对于弹体侵彻着角与攻角变化有较大影响,而目前对此尚无理论模型。本文开展板架加强筋对弹体攻角变化的理论研究。针对刚性球头弹体侵彻舰船板架结构加强筋问题,将加强筋简化为刚塑性梁模型,建立了侵彻过程力学模型,给出了弹体剩余速度、着角和攻角变化的求解公式。公式表明弹体攻角与着角的变化与弹体初始速度、初始着角、初始攻角以及加强筋极限弯矩有关。通过编程求解理论公式,发现初始着角对于侵彻结束攻角和着角变化的影响大于初始攻角;初始着角超过某一值后,攻角改变会急剧增大,而当初始着角超过另一极限值后会发生弹体跳飞;初始速度越高,弹体侵彻结束后着角和攻角变化越小;加强筋的极限弯矩对弹体攻角改变有较大影响。     

瞬态光学渡越辐射测量系统的设计

光学渡越辐射是运动的带电粒子穿过两种不同电介质的界面时产生的能量向外辐射,辐射能量的分布具有显著的角度分布特点。对电子束产生的光学渡越辐射能量的空间角分布进行测量,可以获得电子束的发散角、发射度、能量等参数。针对所测量的带电粒子束的特点,介绍了在神龙一号上利用光学渡越辐射原理进行电子束发射度测量的瞬态测量系统的设计方法,达到了同时测量电子束发散角和束斑的要求,为进行时间分辨测量系统的设计奠定了基础。     

火箭弹大动态单轴平台惯导系统姿态算法

火箭弹在飞行中常采用滚转稳定的控制方式,其滚转角速度的动态范围很大,因此实时、准确地测量滚转角速度和滚转姿态角成为制导火箭弹控制的关键问题。大动态单轴平台惯导系统将IMU安装在沿滚转方向的稳定平台上,通过伺服电机驱动单轴平台相对于弹体反旋,隔离滚转方向的大动态角速度,为IMU提供平稳的测试环境。介绍了大动态单轴平台惯导系统的组成和功能,搭建了样机,推导了惯导姿态解算的数学模型。经过120 s半实物仿真试验,系统俯仰姿态角误差<4°,偏航姿态角误差<3°,滚转姿态角误差<25°,结果验证了整体方案的可行性和姿态解算模型的正确性。为进一步提高姿态解算精度,搭建单轴平台组合导航系统,实现全部导航信息的高精度测量打下了基础。     

惯导平台陀螺安装误差角辨识的制约因素分析及对策

在惯导平台多位置静态测漂方案下,对陀螺安装误差角的辨识结果往往很不理想。本文通过分析陀螺误差角影响惯导平台漂移的机理,发现平台壳体的角速率是制约误差角辨识精度的主要因素。由此,在测漂过程中有针对性地引入了转台相对地面的角,速率。仿真结果显示,转台角速率的引入能使陀螺安装误差角的辨识精度得到明显的提高。     

反倾层状岩质边坡失稳的断裂力学分析

反倾层状岩质边坡的高危地质灾害承载体在自然界中普遍存在,为研究其失稳破坏机制,将反倾边坡岩层简化为一个带裂缝的悬臂梁,建立了由一组结构面控制边坡稳定性的断裂力学模型,推导了各岩层结构面等效应力强度因子和岩层及边坡稳定性判据。分析了岩层倾角、层厚、结构面长度、内摩擦角和粘聚力5个因素对边坡的稳定性影响。结果表明,随着岩层倾角和结构面长度的增加,边坡不稳定区域增加,坡脚处的抗滑稳定性减小;随着内摩擦角和粘聚力的增大,边坡不稳定区域减小,坡脚处的抗滑稳定性增大;随着岩层厚度的增大,不稳定岩层的范围基本保持不变,但是岩层的抗滑稳定区域随着厚度增加逐渐向坡脚移动,厚度越大,坡脚处的抗滑稳定性越大。实例分析验证了本文理论的合理与可行性,研究结论对工程实践具有一定指导意义。     

摩擦作用下直杆在对称斜面间的稳定平衡分析

摩擦提供的约束反力在由正应力所确定的范围之内．对称平板支承下的直杆在水平状态时平衡,但重心最高,因而没有摩擦时不能稳定平衡;摩擦作用下直杆平衡的倾角范围与平板坡度相关,可依据摩擦力达到极限值确定;若直杆与平板夹角小于90o,则平衡是稳定的,否则将跳跃到一侧平板,且摩擦角小于板面倾角时下滑到底部．支承板倾角变化时,处于稳定平衡状态的直杆将在一端发生滑移：倾角增大则高端向上、减小则低端向下,以使直杆重心位置较低．若支承板倾角作周期性变化,则直杆将逐渐倾斜而失稳：下滑到底部或跳跃到一侧平板．摩擦使力学系统具有非线性特征,其平衡位置可以在状态参数连续变化时发生跳跃．     

基于碰撞模型的斜坡滚石颗粒速度预测

滑坡滚石灾害是西部山区常见的地质灾害类型,具有突发性和随机性强的特点,是山区地质灾害预测和防治工作的重点和难点. 本文基于颗粒接触理论,考虑影响斜坡滚石碰撞过程中的随机因素,建立了用于预测斜坡滚石颗粒碰撞后速度的理论模型. 根据冲量及冲量矩定理建立滚石颗粒碰撞基本方程,得到斜坡滚石颗粒碰撞后反弹速度的解析解. 结果表明:斜坡滚石碰撞后反弹速度的解析解包含了坡角、坡体上被碰颗粒速度以及角度、入射速度和角度以及撞击角度等随机因素;当考虑入射滚石颗粒与坡体上被碰颗粒的撞击角度变化时,模型预测结果与试验结果吻合较好;本文进一步预测了滚石颗粒碰撞后颗粒反弹线速度和角度以及反弹旋转角速度的概率分布情况. 结果显示,反弹颗粒速度和角度以及反弹旋转角速度的概率分布均服从高斯分布;当坡体上被碰颗粒速度和坡角发生变化时,其对反弹颗粒速度和角度以及反弹旋转角速度概率分布定性上没有影响,但是对概率分布的中心参数有显著影响.      

楔形双滑面稳定性动态分析及其在削坡治理中的应用──以神府-东胜和准格尔煤田露天采场斜坡为例

本文提出了可以连续地计算任何坡高不同坡角的双滑面楔形四面滑体的稳定系数, 以便求得某一稳定性系数的最优化坡角。本方法经神府-东胜及准格尔煤田采场斜坡验算, 得知两煤田采场斜坡还有较大的安全储备。     

基于应力影响系数法的高边坡临界滑动面研究

为研究悬浮式中耳植入式助听装置中悬浮振子对中耳声传播特性的一些影响,建立了 包括绑定悬浮振子的中耳有限元模型. 该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的 左耳,利用CT扫描和逆向成型技术建成. 模型的可靠性通过鼓膜及镫骨底板的位移计算结果 与国外文献实验测得数据进行对比加以验证. 研究结果表明:悬浮振子的绑定会显著恶化中耳 的高频传输特性;振子输出8.9\times10^5N的激振力才能激起100dB声压所 对应的激振效果;振子在砧骨长突上的绑定位置离砧镫关节越近,高频段激振效果越好.     

最佳边坡形状的力学分析及应用研究

 基于弹性力学和热力学的基本理论，分析了最佳边坡形状和合 理边坡角的计算方法, 并得出最佳边坡形状方程. 实例应用表明，计 算结果与边坡实际基本一致，说明该方法确定边坡的最佳形状和合理 边坡角是可行的、有效的，该方法适用于边坡设计和边坡稳定性研究.     

临界滑动场技术在排土场边坡设计中的应用

边坡临界滑动场技术是近年发展起来的一种边坡稳定性分析方法。它能准确快速确定多层介质、多台阶边坡任意形状的临界滑动面,全面评价边坡整体和局部稳定性。文章首先应用临界滑动场技术对原设计15°坡角时的龙桥排土场边坡进行临界滑动面搜寻,确定边坡整体安全系数为1.42,证明原设计的15°坡角取值过于保守。然后再应用临界滑动场技术的扩展方法进行反向分析,在给定安全系数为1.30的条件下,求得最佳设计坡角为17°。研究成果为将来矿山的排土工作提供指导,具有一定的工程实用性。     

Stream exiting studies of model amphibious vehicles

River existing studies were conducted using a 1:4 scale model of the XM453 eight-wheel cargo truck and a 1:6 scale model of the M59 full tracked personnel carrier on a slope with a non-deformable surface. The experiments were designed to measure the loading parameters on a river bank as a vehicle negotiated the bank in an attempt to exit a stream from a floating position. All significant parameters (i.e. resultant loading on the slope, buoyancy effects, track or wheel contact area, vehicle trim angle and towing effort) were found to be functions of the distance along the bank from the first point of contact and the angle of inclination of the bank. The data indicate that resistance to forward motion is developed rapidly and the vehicle effeciency can be defined by non-dimensional relationships among grade resistance, normal force on the bank, vehicle ground contact area and vehicle trim angle.     

岩体边坡滑裂面随机搜索机理与工程应用——以黄河小浪底水库进口高边坡泻洪、发电、引水建筑物进口高边坡为例

本文运用随机搜索和破坏概率相结合的技术方法 ,以黄河小浪底水库进口高边坡引水建筑物咽喉工程为例 ,进行了滑动面的随机搜索和边坡的破坏概率分析 ,给出了不同条件下最危险滑面的最低位置和倾角以及边坡破坏概率最大时的荷载组合形式 ,指出 1:0 .2的台阶坡设计优于直立坡的设计。同时 ,为边坡加固的锚固长度和范围的确定提供了合理依据。     

细颈倾角对挠性接头力学性能影响分析

为确定某单平衡环挠性接头的最佳细颈倾角,对挠性接头进行了力学性能分析。首先给出了挠性接头的离散动力学模型,然后利用ANSYS仿真分析软件对不同细颈倾角结构的挠性接头进行了抗冲击能力和等刚度的力学性能分析,得出了细颈倾角在30°～60°范围内的冲击响应和等刚度性能。最后结合两种力学性能分析可知:当细颈倾角为44°时,该挠性接头在加速度幅值为40g、脉宽为11ms冲击条件下的轴向最大响应应力为448MPa,径向最大响应应力为584MPa;在该倾角情况下挠性接头由不等刚度造成的g2项误差优于0.06(°)/h。综合两方面的性能指标可最终确定挠性接头的最佳细颈倾角为44°。