飞机壁板紧固件松脱损伤检测的实验研究

基于互相关函数幅值向量的方法,进行飞机壁板紧固件松脱损伤检测的实验研究.以实测得到的抖振载荷信号作为壁板结构的激励信号源,用结构上某点响应信号与其它各点响应信号的互相关函数构造出互相关函数幅值向量;根据不同时期测得的互相关函数幅值向量的变化检测紧固件的松脱损伤.实验结果表明,用此方法可准确检测出传感器附近松脱的紧固件,对于传感器之间的紧固件松脱情况也有较好的检测效果.互相关函数幅值向量直接由结构短时间内的随机振动响应信号得到,而且具有较强的抗测量噪声能力,因此这种检测方法有较好的工程应用可行性.     

基于遗传小波神经网络的MEMS陀螺误差建模

研究了一种基于遗传算法改进的小波神经网络.该方法采用小波神经网络为主要逼近手段,并通过遗传算法优化网络的关键参数.由于小波神经网络兼容了神经网络的自学习特性和小波分析的时-频局部性,而遗传算法具有较强的全局搜索能力,二者结合形成的遗传小波神经网络因此具有较高的逼近与容错能力,从而弥补了传统的方差建模方法的不足.将该算法应用到某型MEMS陀螺仪的随机误差建模中,结果表明:遗传小波网络对原始信号的逼近精度误差在以内,较之传统的方差建模方法有了显著的提高,这一精度基本上可以满足MEMS陀螺工程化应用的要求.     

疲劳过程中生热机理的实验探讨

传统的疲劳试验方法确定材料的疲劳极限时试验周期长、需要试件多,故高试验成本成为疲劳试验中一个难以解决的问题.文中利用具有准确、快速、便捷、低成本等优点的热像法测定了多种载荷工况下Q235钢的疲劳极限,并对不同的黏或/和塑性效应主导的生热机制进行了探讨.材料疲劳过程中,疲劳极限之下的载荷引起的温度波动来源于热弹性效应,温升来源于材料的非弹、塑性效应(如黏性效应);而疲劳极限之上的载荷引起塑性功累计,导致疲劳损伤产生,使得温升机制出现转折.通过对试验数据的分析,求出了材料的黏性系数,给出了利用塑性能耗的起点确定材料疲劳极限的方法.     

一种Cartesian气动网格的自适应划分算法

提出了针对空间Cartesian结构化网格的自适应划分算法,以满足飞机总体设计过程中进行多学科设计优化时根据方案变化生成CFD计算网格的需要,使气动特性能够得以自动化分析,并且保证优化迭代过程的顺利进行.分析了Cartesian网格划分过程中的两个关键问题,并给出了解决方法.在此基础之上,从理论上推导了能够自动适应飞机布局形式以及几何尺寸任意变化的Cartesian网格生成算法和实际划分步骤,并给出了其中部分主要的计算公式,同时论述了自适应划分过程中的若干重要问题.阐述了自适应划分所需的飞机及其部件特征尺寸的获取途径.最后展示了几个由自适应划分算法生成的Cartesian网格实例以说明其实际应用.     

弹性体摩擦的黏滞疲劳理论及实验研究

为了更好地解决弹性体摩擦学方面的问题,建立了弹性体摩擦的黏滞疲劳理论,阐明了弹性体摩擦是粘附的表面拉伸效应和迟滞的体积变形效应的综合作用,揭示了弹性体磨损的本质机理是周期性疲劳破坏,解释了弹性体在摩擦过程中的各种特征现象.实验论证了黏滞疲劳理论在摩擦和磨损方面的可行性和精确性.通过建立的公式计算了弹性体的摩擦系数和摩擦力,并控制误差在6%的范围内;计算了弹性体的表观单位磨损率,并控制误差在7%的范围内.     

两相和三相反电势控制的永磁无刷电机

反电势控制的永磁无刷电机有两相和三相之分,虽然控制方法相同,但提取反电势过零信号--转子位置信号的机理和方法有较大差别:两相电机提取的是真实的反电势过零信息;三相电机中所取得的反电势过零信息则是以三相绕组"人工"中点为基础的,而这个人工中点又是按理想电机的电压方程式推导出来的,所以这样的"过零点"与实际的三相绕组反电势过零点有差别.在说明了两种电机的基本工作原理之后,分析了两者的差别和这些差别对电机稳速精度的重大影响.最后提出两相和三相反电势控制的永磁无刷电机各自适于不同的使用范围,特别说明在精密陀螺仪中应该选用两相反电势控制的永磁无刷电机.     

三维正交机织复合材料的力学性能研究

利用材料试验机装置开展了三维正交机织Kevlar/乙烯基树脂复合材料力学实验,实验表明面内经向拉伸和厚度z方向压缩时,材料具有一定的应变率效应,厚度z方向压缩强度远大于面内压缩强度,而面内经向和纬向的拉伸强度则相当.结合纤维的编织方式,对这些现象做了必要的定性分析.最后,本文基于三维正交机织复合材料的结构特点,推导了一组可用于估算三维正交机织复合材料弹性模量的公式,估算结果和实验值接近.     

读者·作者·编者

教学中常参考《力学与实践》的"教育研究"一栏中的文章,并介绍给学生.学生反应很好.希望编辑部可以把1989年之前的文章也上载,让会员可以下载这些"老"文章,这些"老"文章中很多讨论(如"功"的定义及很多老师对此的热烈讨论),即使在今天的教学中也很有参考价值.(澳门,罗健豪)2008-1-27     

向蔡树棠先生学习什么——写在送别蔡先生这一天

题记蔡树棠教授离开我们已近半年,他的音容笑貌还时不时地浮现在我的脑海里.我刚从中国科学技术大学回来,蔡先生曾在该校工作多年,而那里的几位年青学子居然不知道蔡树棠这个名字,这使我有点悲哀.这里公布我写于送别他那天的短文<向蔡树棠先生学习什么>,希望大家记住这位曾在力学园地耕耘了半个多世纪的知名学者.     

悬索在外激励作用下的1∶3内共振分析I∶离散法

研究了悬索在受到外激励作用和考虑1∶3内共振情况下的两模态非线性响应.对于一定范围内的悬索弹性-几何参数而言,悬索第三阶面内对称模态的固有频率接近于第一阶面内对称模态的固有频率的3倍,从而导致1∶3内共振的存在.首先利用Galerkin方法把悬索的面内运动方程进行离散,然后利用多尺度法对离散的运动方程进行摄动,可得到两组不同主共振情况下的平均方程.     

电容式微机械陀螺敏感信号采样检测

驱动轴与敏感轴的刚度耦合是硅微陀螺的机械耦合干扰是主要因素.敏感方向的电容对所有间隙变化进行检测,机械耦合造成了虚假的敏感信号输出,这种输出也会带来后续放大器的饱和问题.以往诸多相关检测方法,将敏感信号与耦合干扰一起送入乘法器.使有用的敏感信号的最后提取产生困难.文中分析指出存在干扰影响最小的可供对敏感信号采样时刻.这个采样时刻靠近敏感信号的峰值点.用取样积分的方法可以进一步提高信噪比.驱动电压也对敏感信号存在严重的干扰,因此使用了在采样时关断驱动信号的方法去除这种电气干扰.两方法结合减少了机械耦合干扰和电气耦合干扰,减少了系统误差.     

并列双方柱绕流的Lattice Boltzmann模拟分析

采用Lattice Boltzmann方法对并列双方柱绕流问题进行数值模拟.对方柱间距比s/D=0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、1.4、1.5、1.6、1.8、2.0、2.5共11种情况下的流场分别进行计算,给出了对应的流线图、方柱的升力图及阻力图,同时计算了方柱各边中点的压力,给出了压力与间距比的变化曲线,并对各个流线图、升力图、阻力图及压力图进行了分析讨论.结果表明:当s/D≤1.5时,流动呈偏流型,形成周期漩涡;当s/D＞1.5时,流动呈对称型,形成对称漩涡;s/D=1.5为流动从偏流型向对称型转换的临界间距比.该结果对工程中建筑物位置的安排及其安全系数的提高有一定的参考价值.     

扫描电镜下断口表面的三维重建及分形维数的测量

基于数字散斑相关方法,利用扫描电镜立体对技术和计算机视觉方法实现了物体表面的三维重建,讨论了影响其精度的原因,并且利用分形理论对表面的三维形貌进行了定量分析,由立方体覆盖法得到了三维形貌的分形维数.作为应用的实例,将该方法应用到岩石断口的三维重建中,得到了重建后的高度云图和分形维数.结果表明,利用扫描电镜立体对技术对断口表面进行三维重构并进行分形维数的计算是一种行之有效的断口定量分析方法.这为研究材料断裂的微观机理、断裂过程和断裂性质等问题提供了一种途径.     

组合滤波器在组合导航中的应用设计

设计了基于INS GPS组合导航系统的组合滤波器(卡尔曼滤波器和H∞滤波器)及实现方法,建立了9维系统状态方程,给出了陀螺误差模型、加计误差模型和GPS误差模型,实现了以GPS与INS输出的东、北向速度误差作为组合滤波器观测量的组合方案.该组合滤波器通过检测各子滤波器的估计误差量的均值,使其自身具有很强的自诊断能力.通过计算机的仿真,对系统的精度进行了分析,证明该方案是可行的,能够加快计算速度,实现实时滤波计算,取得很好估计效果.     

向审稿者致谢

2008年以来,许多同志为《力学与实践》,《力学学报》和Acta Mechanica Sinica审阅了大量的稿件,付出了辛勤的劳动.由于他们的工作,使刊物的质量得以提高,读者、作者与编者也都从中获得教益.三刊编委会在此谨向广大审者致以诚挚的谢意!(名单按姓氏拼音排序,截止日期2008年12月31日)     

不同化学溶液下砂岩I型断裂韧度及其强度参数相关性的试验研究

本文通过长期浸泡的方法,以陕西铜川新区龙潭水库典型的库岸边坡的砂岩为研究对象,研究了浸泡在不同化学溶液下砂岩的力学特性及其损伤劣化机制,分析了经不同化学溶液腐蚀后试样的物理力学特性随化学腐蚀时间的劣化规律。研究发现：化学腐蚀后砂岩的物理力学特性均发生不同程度的劣化,其随化学腐蚀时间的劣化规律基本一致;但不同化学溶液下试样物理力学特性的劣化程度有所差异,酸性溶液（pH=3.0）加剧了砂岩的劣化程度,中性化学溶液对其损伤劣化程度也有一定的影响,试验初期,强碱性溶液下砂岩的劣化程度最小,但随着化学腐蚀时间的加长,强碱性溶液下的劣化程度逐渐加剧,大于中性溶液下的,但仍小于酸性溶液。化学腐蚀后砂岩试样均呈现出明显的弱化趋势,其断裂韧度KIC、抗压强度和抗拉强度的劣化程度显著,但各力学特征的劣化程度存在明显的差异,其中抗压强度的劣化程度相对减小,而其KIC的劣化程度较大;同时,化学腐蚀后砂岩的断裂韧度与抗拉强度、抗压强度间的一致性比较明显,存在明显线性关系。可以利用不同化学溶液下砂岩的裂纹扩展半径r来间接说明其力学特征发生损伤劣化的程度。     

低温超导核磁共振陀螺仪模型

建立了单工作物质的三自由度3He低温超导核磁共振陀螺仪结构;利用了量子力学和经典动力学,经过严密的力学分析和数学演算,给出了三轴陀螺仪的工作原理和结构示意图;针对陀螺仪的交叉轴角速率耦合问题,给出了附加磁场线圈解耦法和冗余设计结构,最后建立了基于超导量子干涉仪探测磁矩,并采用最小二乘估计法来推导陀螺进动频率.陀螺仪测速范围可以达到10-9～103 rad/s,漂移为10-4 (°)/h.该陀螺仪结合低温超导技术具有高精度的前景.需要进一步对超导量子干涉磁矩检测仪的精度与陀螺性能进行研究.     

海洋平台K型管节点的疲劳裂纹扩展分析Ⅱ:数值分析

对于已含初始裂纹平台管节点的寿命预测很大程度上依靠应力强度因子的精确值,而复杂载荷条件下的节点应力强度因子的计算尚无参数方程直接确定.本文提出了一种含表面裂纹的K节点的有限元网格产生方法,即把整个K节点划分为几个子区域,每个子区域的网格具有不同类型的单元和不同的密度.这种方法在控制网格密度,尤其是控制沿着裂纹边缘单元的边长比方面有其独特的优越性,当所有子区域的网格自动产生后,容易得到整个结构的有限元模型.同时用J积分和位移外推插值法分别计算了一个K型节点沿着裂纹前缘的应力强度因子值,发现:试验得到的应力强度因子值和提出的模型计算结果非常吻合,证明了所提有限元模型的准确性.     

金属非晶的强度和变形特性

金属非晶发展至今已有多种体系并可实现厘米量级的块体制备,其各种性能也都有了广泛的研究。本文主要介绍金属非晶的单轴拉伸、单轴压缩、微柱压缩、薄板弯曲、拉伸-扭转等物理力学特性及关于其变形的理论分析。文章涵盖了金属非晶的以下一些力学特性：金属非晶的弹性模量和其溶剂金属的相近性―金属非晶通常具有2% 左右的弹性应变极限,对应着GPa量级的高失效强度;金属非晶单轴拉伸、压缩时的宏观塑性特征及塑性变形的典型机制;金属非晶微观上的短程与中程原子团簇结构特点及其与非晶塑性的关联;金属非晶塑性屈服与静水压力的相关性,拉扭组合时呈现的螺旋断口特征,以及Mohr-Coulomb本构模型对这些屈服特征的适用性。最后,作者也介绍了金属非晶塑性变形的微观物理模型及连续介质力学本构,以及金属非晶的断裂与疲劳特性。     

飞机着陆下沉速度最大值的确定方法

飞机着陆下沉速度是起落架设计和飞机设计定型试飞的起落架强度检查中的最主要的参数之一.本文按军用飞机强度和刚度规范中规定的要求,通过对皮尔逊Ⅲ型概率密度分布函数的推导,完成了在不同偏态系数Cs下的离均系数Φp和超越概率P的对应数值编程计算,并得到了相应的计算结果.据此可以确定各类飞机在各种着陆类型下的着陆下沉速度的最大值.这对飞机的设计研究提供指导.