点火能对预混气体爆炸过程及管道薄壁加载响应的影响

在两端封闭的无缝不锈钢管道中,利用压力传感器、应变片以及数据采集系统实验测试了不同点火能作用下,管道内甲烷-空气预混气体爆炸波发展规律及由此造成的管道外壁的动态响应。结果表明,点火能量越大,爆炸反应程度越剧烈,管道内最大爆炸压力就越大,管道薄壁的最大动态应变也越大,爆炸波发展就越迅速,并且管壁动态应变信号和压力波信号出现较好的一致性。本文结果可为油气长输管道的爆炸破坏效应研究提供一种新的思路和方法。  

考虑静强度要求的飞机金属结构腐蚀/疲劳交替寿命预测方法

腐蚀环境下飞机金属结构疲劳关键件的寿命评定是飞机结构寿命监控的重要工作。为此,模拟飞机结构经历的"地面腐蚀+空中疲劳"过程,构建了考虑静强度要求的腐蚀/疲劳交替寿命预测模型。首先分析了结构静强度要求对腐蚀损伤的限制,然后基于腐蚀影响系数法提出了将腐蚀损伤当量成疲劳寿命的衰减;进一步分析了结构静强度对疲劳累积损伤的影响;最后,建立了基于静强度和累积损伤准则的腐蚀/疲劳交替寿命预测模型。计算结果表明:由于结构静强度的要求,不同使用强度下飞机结构疲劳寿命和日历寿命的消耗基本服从分段的线性关系;在使用强度为4.517万次/天和3.591万次/天时,疲劳寿命和日历寿命的消耗存在"平衡点",可以通过调整使用强度,达到二者同时到寿的目标。该模型可以为飞行计划的调整提供参考。  

先进翼尖装置流体动力特性数值模拟与分析研究

对民用客机上使用较多的两种翼尖装置(融合式翼梢小翼和翼尖涡扩散器)进行了对比分析与研究。在基本机翼参数相同的基础上，利用 ICEM 软件对基本机翼及分别加装两种不同翼尖装置的机翼生成点对点对接的高质量多块结构化计算网格，采用 Roe 三阶迎风偏置通量差分裂方法和隐式近似因子分解法求解耦合 SA 湍流模型的雷诺平均 Navier-Stokes 方程。通过计算得知：在巡航状态下分别加装融合式小翼和翼尖涡扩散器后，两种机翼的升阻比分别提高了10.945%和4.993%，俯仰力矩系数分别增加了9.410%和5.116%，翼根弯矩系数分别增加了7.380%和1.013%。分析结果表明：相比于翼尖涡扩散器，融合式翼梢小翼能更显著地提高机翼的升阻比，但同时也较为明显地增加了机翼的俯仰力矩和翼根弯矩，从而导致飞机配平阻力和翼根结构重量的增加。  

固定网格下的特征线法求解溃坝问题

溃坝问题是典型的非线性双曲方程的Riemann问题,其数值求解的难点在于对间断面的捕捉以及避免间断面处在数值计算过程中产生数值色散,因而为求解此问题所产生的各种数值计算方法的优劣也体现在这两个方面。本文针对溃坝问题提出一种新的计算方法。该方法基于对偶变量推导的浅水波方程,根据方程的特点,从方程的特征值和黎曼不变量出发,采用高精度的激波捕捉方法计算黎曼不变量的位置随时间的变化,然后映射至不随时间变化的固定网格。根据黎曼不变量的位置,采用保形分段三次Hermite插值将物理量映射至网格节点。计算结果显示,该方法不仅操作简单,计算量小,而且结果准确。  

钢管混凝土圆弧桁架拱平面内徐变稳定分析

核心混凝土的徐变会增加钢管混凝土拱肋的屈曲前变形,降低结构的稳定承载力,因此只有计入屈曲前变形的影响,才能准确得到钢管混凝土拱的徐变稳定承载力。基于圆弧形浅拱的非线性屈曲理论,采用虚功原理,建立了考虑徐变和剪切变形双重效应的管混凝土圆弧桁架拱的平面内非线性平衡方程,求得两铰和无铰桁架拱发生反对称分岔屈曲和对称跳跃屈曲的徐变稳定临界荷载。探讨了钢管混凝土桁架拱核心混凝土徐变随修正长细比、圆心角和加载龄期对该类结构弹性稳定承载力的影响,为钢管混凝土桁架拱长期设计提供理论依据。  

固定网格下的特征线法求解溃坝问题

溃坝问题是典型的非线性双曲方程的Riemann问题，其数值求解的难点在于对间断面的捕捉以及避免间断面处在数值计算过程中产生数值色散，因而为求解此问题所产生的各种数值计算方法的优劣也体现在这两个方面。本文针对溃坝问题提出一种新的计算方法。该方法基于对偶变量推导的浅水波方程，根据方程的特点，从方程的特征值和黎曼不变量出发，采用高精度的激波捕捉方法计算黎曼不变量的位置随时间的变化，然后映射至不随时间变化的固定网格。根据黎曼不变量的位置，采用保形分段三次Hermite插值将物理量映射至网格节点。计算结果显示，该方法不仅操作简单，计算量小，而且结果准确。  

双主惯导对子惯导的高精度传递对准方法

激光陀螺惯性导航系统在旋转调制过程中会产生锯齿形速度误差,影响舰载武器系统子惯导传递对准精度。通过分析锯齿形误差产生的机理,提出了一种基于不同旋转控制策略的双惯导数据融合方法,估计并补偿主惯导惯性元件误差,从而减小主惯导锯齿形速度误差波动幅度。仿真结果表明,补偿后主惯导速度锯齿形速度误差峰峰值减小了一个数量级,子惯导传递对准后的水平角精度提高了1.5″,方位角精度提高了3′。  

四边简支功能梯度圆锥壳的非线性振动分析

研究了四边简支条件下功能梯度圆锥壳的非线性自由振动。首先,通过Voigt模型和幂律分布模型描述了功能梯度材料的物理属性。然后,考虑von-Karman几何非线性建立了功能梯度圆锥壳的能量表达式,利用Hamilton原理推出圆锥壳的运动方程。在此基础上,采用Galerkin法,只考虑横向振动,功能梯度圆锥壳运动方程可简化为单自由度非线性振动微分方程。最后,通过改进的L-P法和Runge-Kutta法求解非线性振动方程,讨论功能梯度圆锥壳的非线性振动响应,分析几何参数和陶瓷体积分数指数对圆锥壳非线性频率响应的影响。结果表明,几何参数对非线性频率和响应的影响相较于陶瓷体积分数指数更明显;圆锥壳的几何参数和陶瓷体积分数指数通过改变非线性频率影响振动响应;功能梯度圆锥壳呈弹簧渐硬非线性振动特性。  

基于修正压力场理论的再生混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

基于修正压力场理论分析有腹筋再生混凝土梁的剪切破坏机理,建立了更接近有腹筋再生混凝土梁实际受力的抗剪模型,并通过考虑再生骨料有效粒径和受箍筋作用下的裂缝宽度与构件裂缝处应力的联系,分析了再生骨料咬合力对梁斜截面抗剪性能的影响,提出了再生混凝土梁极限抗剪承载力的计算方法。此外,本文将理论结果与课题组自制的6根再生混凝土梁的抗剪承载力试验结果进行了对比,理论值与试验值吻合较好,验证了本文方法的有效性,从而为设计人员提供了一种预测再生混凝土梁极限抗剪承载力的计算方法。  

石墨电极力学性能和界面剥离强度的实验研究

石墨电极已被广泛应用于商业锂离子电池,因而对于石墨电极的力学性能要求也在不断提高。通过表征和研究石墨电极的力学性能和界面剥离强度,能够为石墨电极相关技术的可靠性研究提供必要的数据支持和理论指导,从而使石墨电极得到合理和可靠的使用。本文运用拉伸和180°剥离实验,分别研究了石墨电极原样、电解液浸泡后的电极以及不同充电状态(SOC)下电极的力学性能和界面剥离强度。拉伸实验结果表明,充满电状态下电极材料的断裂形式是脆性断裂,而原样电极、电解液浸泡后电极以及完全放电状态下电极均表现出韧性断裂。180°剥离实验结果表明,电极的活性层与集流体之间界面剥离强度在充满电状态下的值比完全放电后的值大。经过电解液浸泡后的电极活性层与集流体之间界面剥离强度则与原样电极的值相同。经过1000次充放电循环后,石墨电极活性层与集流体之间界面剥离强度则远远低于未经过充放电循环电极的值。