激光冲击强化“残余应力洞”的形成机制

利用ABAQUS有限元软件进行了单个圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,分析材料表面光斑中心区域形成的"残余应力洞"现象,并通过分析材料的动态力学响应特征揭示了"残余应力洞"的形成机制。结果表明:在冲击波加载时,光斑边界处会产生很强的剪切应力,形成向四周传播的表面稀疏波和向材料内部传播的剪切波。当稀疏波同时传播到光斑中心,发生相遇、汇聚,使材料产生急剧的上下位移过程,造成冲击波加载塑性变形后的二次塑性变形。二次塑性变形中形成了较大的剪切塑性应变,并降低了冲击波加载阶段产生的轴向和径向塑性应变,使残余压应力降低,从而形成"残余应力洞"。     

不同模糊尺度下运动模糊方向的鉴别

为了有效减弱高动态环境对图像采集的干扰,利用模糊图像的频谱特性,提出了一种适合不同模糊尺度的运动模糊方向估计方法。该方法对比不同模糊尺度图像频谱中心亮条纹边缘特征的差别,通过计算其曲率半径实现不同模糊尺度图像的量化鉴别,在确定图像模糊尺度的大小之后,分别利用倒频谱、二次傅氏变换对模糊图像频谱中心亮线特征进行提取,考虑图像高宽比、中心十字亮线的不利影响,在二值化处理的基础上剔除十字亮线,通过亮线特征点直线拟合完成模糊方向估计。实验结果表明,该算法能够有效鉴别不同模糊尺度的运动模糊方向,估计精度较其他同类算法更高,相对误差率均小于0.02。     

局域共振单元与薄膜复合声子晶体板结构的低频降噪

提出了一种局域共振单元复合声子晶体板结构,并结合有限元对晶体板结构的带隙特性、隔声性能进行了分析.结果表明,共振带隙的产生是由共振单元与板中传播的弹性波相互耦合造成的,耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度,隔声效果与薄膜的厚度直接相关.通过改变薄膜的厚度可以将隔声效果调节到满足机舱飞行员正常驾驶的要求.该结构在200dB以下具有良好的隔振效果,最大隔声量达到150dB.该研究为获得良好的隔声效果提供了理论支持,在航空发动机减振降噪方面具有潜在的应用前景.     

激光喷丸改善TC6钛合金组织和力学性能

为了使激光冲击强化技术能较好地应用于TC6钛合金的发动机叶片,对TC6钛合金进行试验研究。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜等测试技术分析了不同参数下TC6钛合金的微观组织变化,用显微硬度计和残余应力测试仪分别表征表层硬度和残余应力变化,并测试材料冲击后的振动高周疲劳性能。试验结果表明:激光冲击材料后表面组织得到明显细化,随着冲击次数的增加,先后出现了高密度位错、位错胞、亚晶和纳米晶。性能方面,表面硬度在冲击一次即可提高19%,硬度影响深度达到700 m;与此同时表面残余应力最高达到-608.5 MPa,在500 m深度上仍具有-100 MPa左右的应力存在。经三次冲击后,标准疲劳试片的疲劳极限提高近20%。     

自主协同系统的宏观稳定机理研究

为保证自主协同机群的内聚性, 实现多机的有效沟通和协作, 借鉴蜂王信息素机理, 抽象出跟踪型多无人机自主协同系统的宏观运动特征. 通过构造Lyapunov函数, 分析该系统的稳定性, 进而得到系统的稳定性判据. 仿真结果表明: 本文所提的稳定控制机理不仅能够保证自主协同系统的稳定性, 还能够通过调整相关控制参数有效地控制系统规模.     

MS-KF融合算法用于锥套跟踪

 针对无人机自主空中加油过程中锥套跟踪,提出一种均值漂移-卡尔曼滤波(mean shift-Kalman filter, MS-KF) 融合算法。分析了基于均值漂移算法的锥套目标模型、相似性度量、锥套目标定位的锥套定位原理;引入卡尔曼滤波器对锥套运动状态进行预测,将锥套运动信息融合到均值漂移算法中,以保证锥套跟踪算法的稳定性和鲁棒性;给出了MS-KF融合算法用于锥套识别跟踪的流程;搭建了锥套跟踪半物理实验验证系统,分别进行MS-KF融合算法用于锥套跟踪的半物理实验验证及数值仿真分析。实验结果表明：MS-KF融合算法可以对锥套精确定位跟踪,无人机3个轴向的跟踪误差保持在0.3 m的范围内,保证了无人机自主空中加油的顺利进行。     

薄膜型声学超材料板结构隔声特性分析

针对发动机产生低频噪声引起驾驶员生理异常影响战机飞行品质的问题,提出一种薄膜型声学超材料板结构模型进行减振降噪。采用模态分析法对薄膜声学材料的基本特性进行分析,并结合有限元对平板结构模型隔声机理、隔声量影响因素进行了研究。结果显示:隔声量是弹性波与薄膜相互作用声能量衰减的结果,弹性波衰减速度直接影响隔声性能。结果表明:通过改变结构参数,则第一隔声峰处的隔声量增大,第一波谷的频率变化很小,同时薄膜的第一隔声峰向低频移动。     

一种基于相邻数据依赖性的混沌分析方法

混沌作为一种复杂的非线性行为,广泛存在于各个行业领域,对于混沌的研究具有重要的理论意义和应用价值.现在常用的混沌分析方法,如Lyapunov指数、关联维数、Poincaré图等,需要解决相空间重构、线性标度区选取等问题,且不能很好地兼顾定性与定量分析两方面.基于此,提出一种度量相邻数据依赖性的混沌分析方法,通过计算相邻数据间的距离变化,将复杂的一维原始数据列转换为新的相邻距离值序列进行分析,避免了相空间重构等问题,对于不同的典型混沌模型,如Logistic模型、Duffing振子、Lorenz模型等,均具有较好的分析效果,能够描述不同模型的混沌特性,直观与量化分析效果均较好,且具有一定的抗噪能力,由于不需要掌握真实的模型信息,更适用于模型未知的复杂实际问题.将相邻数据的距离值对于不同混沌状态的区分作用应用于机械转子振动信号分析,可以明显地识别出转子工作状态的变化,表明该方法具有良好的实际应用前景和潜力.     

机载激光探测空中目标脉冲回波特性研究EI北大核心CSCD

分析了空中目标态势的影响因素以及与激光脉冲回波参数的关系;考虑了目标的距离、速度、进入角和尺寸等因素对脉冲时延和展宽的影响,建立了相应的关系模型,得出了不同因素对脉冲时延和展宽有不同影响程度的主要结论;探讨了激光大气斜程传输过程,提出了一种激光大气斜程透射率计算方法,对一般的激光大气传输能量衰减模型进行了改进,得出激光脉冲能量随距离的增大和目标投影面积的减小而呈现指数衰减规律;搭建了实验系统平台,并对实验采集的回波数据进行了分析;对比了脉冲展宽理论计算结果与实测结果,二者相对误差控制在6%以内,具有很好的符合程度,验证了所建模型的有效性。得出的结论具有为反演空中目标态势信息提供一定参考的价值。     

激光冲击强化提高K403铸造高温合金疲劳性能

采用YLSS-M60U型高能Nd:YAG激光器,对发动机高压涡轮叶片材料K403/K3铸造高温合金试片进行激光冲击强化处理,强化工艺参数为:激光能量3J,光斑直径2.6mm,脉宽20ns,波长1064nm,吸收保护层为铝箔,约束层为水,搭接率50%,冲击3次。强化后,在420MPa应力水平下进行了室温高周振动疲劳测试,并进行了扫描电镜观察和X射线衍射仪物相分析。研究结果表明:激光冲击强化后,试片疲劳寿命是原始状态试片寿命的2.4倍,激光冲击强化的强冲击波作用使金属发生高应变率塑性变形,以及随之产生的较大较深残余压应力,是金属疲劳性能提高的主要原因。