电偶腐蚀对接触电极间压紧力的影响

电偶腐蚀会导致受载结构中内力的变化,从而改变结构性能。研究电偶腐蚀对结构内力的影响规律,利于提高相关结构的设计水平。设计接触端面为圆平面的圆柱形电极,采用恒位移加载方式使两个接触面相互压紧,同时将电极浸泡在质量分数3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀,测试给出了压紧力随腐蚀时间的变化曲线。与实验状态相对应,用电极表层腐蚀区的径向和轴向尺寸以及等效弹性常数表征电偶腐蚀效应,根据实验观察近似取定腐蚀区尺寸,建立微观尺度的材料性能模拟模型和宏观尺度的结构力学模拟模型,计算给出了腐蚀区的材料性能参数和腐蚀一定时间后电极之间的压紧力,计算结果与实验结果大致吻合。该项研究同时为数值模拟电偶腐蚀对结构力学行为的影响提供了新的方法。     

复杂结构粘弹性问题的大规模并行计算研究

在一些重大装备中存在一类重要部组件,即由周围刚性构件和中间垫层构件组合而成的多层回转预紧垫层结构,因垫层材料往往选择橡胶、硅泡沫等高分子材料,计算其在役受力响应时,涉及预紧、粘弹性非线性、结构尺度差异大的几何细节描述等复杂问题,目前还缺乏对涉及该问题进行高保真和高效率数值计算的方法研究。依托自主开发的有限元并行计算框架PANDA,设计实现了一种粘弹性非线性有限元并行算法和程序,在曙光5000A并行系统上通过算例验证了程序计算结果的正确性,探讨了预条件子对程序并行效率的影响。显示程序具有较好的并行计算能力,为复杂工程结构中的大规模粘弹性非线性有限元并行分析提供了有效的工具。     

一种时域载荷识别数值算法及其不适定性研究

某结构在试验中,经历了持续时间很短的出水过程,试验中获得了该状态下关键位置响应的时间历程,需进行结构试验环境适应性分析。本文将杜哈梅卷积积分离散化,推导了时域内载荷与响应之间的传递函数矩阵;基于该传递矩阵的逆运算发展了一种时域内载荷识别方法,该方法在数值仿真过程中往往出现累计误差过大导致不收敛的现象,研究分析发现这属于反问题中典型的不适定性问题,并采用最速下降法有效克服了该不适定性问题;同时还考察了该算法在不同信噪比下的识别精度。研究结果表明,正弦、随机、半正弦冲击等多种载荷均获得了较准确的识别结果。本文提出的方法便于复杂工程结构有限元模型的应用。     

一种基于混合策略的自适应多输出高斯过程响应面法

针对工程结构数值模拟常常是矢量与函数(矢量函数)混合输出的特点,提出一种基于混合策略的含索引变量的矢量高斯过程响应面法,同时提出一种设计点自适应加密方法进一步提高效率。算例显示:本文方法能够优先拾取预测误差最大的点作为加密点;真实误差全部都落在最大可能误差范围之内,最大误差1.4%~1.6%远小于预设误差限5%,验证了本文方法的有效性。     

装药驱动飞片引爆炸药性能影响参数分析

扩爆装药结构对爆轰波传播、飞片驱动过程以及对主炸药引爆性能有直接的影响。为分析装药结构对飞片威力参数的影响,针对装药直径、飞片厚度、飞片拱起高度等主要结构参数,利用正交实验原理设计了数值实验方案,并采用动力学有限差分程序建立了相应的数值模拟模型。通过对数值实验结果的对比和统计分析,获得了影响飞片速度、动量、比动能等引爆炸药威力指标的主要装药结构参数及其影响规律。其结果可为相关扩爆装药设计提供理论依据。     

起爆偏心对聚能装药射流成型过程及威力参量的影响

为了研究起爆偏心对聚能射流的影响,运用有限元软件LS-DYNA模拟了不同起爆偏心量(0.025D_k～0.125D_k,D_k为装药直径)下射流成型及其破甲过程,探究了药型罩非对称压垮程度、射流形态以及横向速度的变化规律,建立了理论模型以分析不同偏心量下射流横向速度分布情况,并基于正交试验设计理论和方差分析法揭示了各因素对评价指标影响程度的显著差异。结果表明：药型罩非对称压垮程度及射流横向速度均与偏心量呈正相关变化趋势。偏心量为0.025D_k时,射流侵彻深度仅下降0.7%;偏心量为0.050D_k时,侵彻深度下降突跃为12.4%;随着偏心量的增加,侵彻深度继续下降。此外,适当增大壁厚、罩顶装药高度可削弱起爆偏心对射流横向速度的影响。     

炸药条加载圆柱壳的数值模拟（Ⅰ）：流固耦合模拟

 对炸药条加载圆柱壳模拟X射线力学效应的试验进行了流固耦合数值模拟。首先建立了包括圆柱壳、两层缓冲橡胶、炸药条和空气在内的二维数值模型,其中,两层橡胶采用Ogden超弹性本构模型描述,炸药条及其爆轰产物采用高能炸药燃烧（High Explosive Burn）模型和JWL状态方程描述,空气采用多项式状态方程描述。然后采用多物质ALE流固耦合算法进行计算,获得了爆炸加载的物理图像、载荷传递与结构响应。结果表明,采用19条炸药条加载265 mm的圆柱壳模拟X射线余弦载荷作用,特征点应力响应基本等效;试验附加的两层橡胶对结构响应特征具有影响,在壳体质量较小和（或）刚度较低的情况下,紧密粘接会引起结构响应失真。     

基于多层叉指超微带电极阵列的葡萄糖传感器

采用多层工艺和光刻方法在玻璃衬底上加工了亚微米级金叉指型超微带电极阵列（IDA）,IDA电极的宽度为362nm,电极表面位于沟槽内。实验表明,所加工的IDA电极可作为生物和化学传感器的一次性超微基体电极。采用电聚合的方法将葡萄糖氧化酶（GOD）和吡咯（PPy）固定于IDA电极,该修饰电极可作为葡萄糖传感器。采用该葡萄糖传感器对磷酸钾缓冲溶液（pH7．0）中的葡萄糖浓度进行了比对测量,在2．0-7．0mmol／L的浓度范围内,传感器的响应时间为10s;灵敏度为14．6nA／（mmol／L）,相关系数为0．999。     

泡沫铝率相关性能的有限元模拟

构建了三维随机分布球形泡孔模型,模拟开、闭孔混合结构泡沫铝材料的微细观结构,并通过有限元方法计算了10~104 s-1应变率范围内、孔隙率35%~65%泡沫铝材料的率相关性以及应变率和相对密度变化对泡沫铝动态压缩力学性能的影响。研究表明:中、低应变率下,泡沫铝材料率相关性能主要取决于基体材料的应变率敏感性;高应变率下,泡沫铝材料率相关性能受基体材料的应变率敏感性以及微结构惯性联合作用,且相对密度较低泡沫铝材料的微结构惯性效应更显著。     

精密离心机动态半径的定位测量技术研究

精密离心机动态半径是影响精密离心机输出加速度精度的主要参数。对于高精度精密离心机的研制,必须对动态半径进行精密测量,并将测量结果作为补偿分量加入到精密离心机输出加速度修正数学模型中,以获得精确的加速度信号,同时为精密离心机输出加速度的精确评定奠定基础。本文介绍了精密离心机动态半径的外基准定位测试技术,包括多个定位平台的定位测试技术论证、测试系统配置等。该方法已应用于某高精度精密离心机动态半径测量中,实测结果表明,采用这种测量方法,动态半径的测量标准差为σ=0.21μm,其测量精度满足高精度精密离心机研制的技术指标要求。