矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的不确定性结构载荷识别

为了反演作用在不确定性结构上的动态激励上下界,在时域内建立了一个矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的载荷识别算法。首先依据矩阵摄动理论将动载荷近似表示为中值和摄动量相叠加的一阶泰勒多项式形式,然后引入Newmark-β逐步积分算法对振动学微分方程解耦,推导一个将输入载荷、输出响应和结构特性联系在一起的线性振动离散方程,借助该方程反求出动载荷的中值和摄动量,最终获得动载荷的上下边界。数值算例结果表明,该方法可以高效准确地重建载荷的上下边界,并具有优良的抗噪性能。     

基于Bregman距离函数的可靠性分析

针对概率结构可靠性问题,引入Bregman距离函数,建立了基于同伦算法(HM)的可靠性分析模型.利用极限状态方程,将可靠性指标求解转化为一个非线性约束优化问题.结合同伦思想的基本理论和Bregman距离函数,构造同伦方程组,采用路径跟踪算法对该方程组进行求解.通过相应的数值算例探讨了不同函数形式以及不同程度非线性问题的可靠性计算,并与其他方法计算结果进行了对比,分析结果表明该模型能够有效求解概率结构可靠性问题.     

基于N-S方程的多孔质气膜悬浮力学模型研究

为了研究多孔质气浮承载系统设计参数对气膜厚度的影响特性,以平行圆板模型为对象,建立了包含多孔质特性和缝隙流特性的气膜悬浮静态模型,分析了承载系统多孔质部分的受力特性,得出了气膜厚度控制方程,并利用改进弦截法进行求解。理论计算和实验结果对比表明,基于气膜简化模型的数值计算结果与实验值吻合较好,验证了理论模型的有效性。通过数值计算结果,探讨了通气量和承载力变化对气膜厚度的影响规律。研究表明,气膜厚度受通气量及承载力的影响,可通过对通气量及承载力进行最优控制,以使气膜厚度满足环境使用要求。     

基于参数识别的SINS/DVL初始对准方法

针对多普勒测速仪(DVL)辅助捷联惯导系统行进间对准时易受DVL量测噪声的影响,提出一种基于参数识别的SINS/DVL初始对准方法。首先,建立了基于DVL辅助的SINS行进间初始对准观测矢量模型,分析了DVL量测噪声对观测矢量的影响;然后,研究了观测矢量变化规律,建立了观测矢量参数识别模型,利用建立的参数识别模型,设计了基于自适应卡尔曼滤波的参数识别算法,并对观测矢量进行了重构,减小了DVL量测噪声对观测矢量的影响;最后,设计了仿真与跑车实验。实验结果表明,所提出的参数识别算法可以有效抑制DVL量测噪声对初始对准结果的影响。相较于传统方法,在载体运动条件下实现对准误差标准差小于0.1°。     

双重热响应离子凝胶的构筑及相行为研究

传统热响应凝胶体系受限于响应机制单一以及响应温度可调性差等问题,难以满足复杂场景中对智能凝胶材料的需求.本文中提出了一种构筑双重热响应离子凝胶的简易策略,通过将改性的半晶型聚乙二醇(PEG)在离子液体(IL)中交联聚合,成功制备出兼具上临界互溶温度(UCST)以及下临界互溶温度(LCST)相行为的双重热响应离子凝胶.其中离子凝胶的UCST相行为基于PEG结晶熔融;而LCST相行为则是由温度影响PEG与IL之间的氢键变化所产生.此外,通过改变高分子含量、聚合物链长和离子液体中阳离子侧链长度,可以实现离子凝胶2种机制下热响应温度的大范围连续调控.同时离子凝胶的热响应相转变伴随着多种物化性质的变化,如光学透过率、机械强度(3.6～0.1 MPa)以及离子电导率.离子凝胶的上述特性使其在智能显示、可穿戴设备以及柔性传感器等领域发挥重要应用.     

一种MEMS陀螺仪的飞秒激光修调方法

受微加工工艺条件限制,MEMS敏感结构的尺寸等关键参数的相对误差较大,使其在宏观上表现出非理想的运动特性,性能指标也难以满足高精度应用的要求。为消除加工误差的影响,分析了一种MEMS陀螺仪的运动特性和误差耦合机理,提出了一种通过飞秒激光对敏感结构的梁进行刻蚀修调的方法。MEMS陀螺修调前后的运动特性试验表明,修调后的误差系数比修调前降低了50%以上,而误差的稳定性则比修调前提高了约70%,证明提出的飞秒激光刻蚀方法能够抑制微加工误差的影响,提高MEMS陀螺仪的性能。     

弹体材料在超高速碰撞过程中的物相演化

在碰撞速度大于10 km/s的超高速碰撞问题中,弹体材料大部分发生液化、汽化,以现有技术手段对此类问题进行实验研究存在一定难度。为深入了解超高速碰撞过程中材料物相的演化规律,揭示不同密度、熔点的材料在超高速碰撞过程中的物相演化特征,采用物质点法,结合GRAY三相物态方程,对铜、镍、铝3种金属材料的超高速碰撞问题进行数值模拟研究,得到不同碰撞速度下弹体材料物相分布随时间变化曲线,并总结出材料特性和碰撞速度对物相演化的影响规律,为开展超高速碰撞等效实验提供参考。     

外磁场作用下的磁等离子体动力学过程仿真

磁等离子体动力学推力器是空间高功率电推进装置的典型代表,磁等离子体动力学过程是其核心工作机制.为深入理解外磁场对其工作特性的影响,本文采用粒子云(particle in cell,PIC)方法结合基于自相似准则的缩比模型,进行外加磁场作用下磁等离子体动力学推力器工作过程的建模仿真,通过与实验结果对比验证模型和方法的可靠性,并重点分析推力器点火启动过程的等离子特性参数分布,以及外磁场和阴极电流对推力器工作性能的影响.研究结果表明:阴阳极放电电弧构建是推力器启动和高效工作的关键步骤;外磁场强度较低工况不利于构建稳定放电电弧,等离子体束流集中于轴线附近,推力主要产生机制是自身场加速;外磁场强度较高时,阴阳极放电电弧稳定,推力产生主要机制是涡旋加速,推力、比冲随外磁场强度线性增大;推力器效率随阴极电流和外磁场强度增大而增大;放电电压随阴极电流增大而增大,但随外磁场强度的增大表现出先减小后增大的趋势.     

纬度未知条件下的抗扰动惯性系初始对准改进方法

基于捷联惯导系统(SINS)的惯性系初始对准原理,推导了在纬度未知条件下同时进行纬度估计和进行初始对准递推计算的改进算法。利用奇异值分解(SVD)求解最优单位正交矩阵,根据最优矩阵的行列式值确定纬度正负符号和确定右手姿态阵。分析并给出了纬度估计误差公式和初始对准失准角误差公式。对南北纬度下的未知纬度初始对准进行了仿真验证,结果表明改进算法能够获得正确的纬度估计值和实现精确的姿态初始对准,它们的误差特性均与理论推导的误差规律相符。     

双电感型脉冲电源模块负载电流的研究

轨道炮的发射需要幅值足够大脉宽足够宽的梯形波电流。研究了两个电感型脉冲电源模块给同一负载供电时的三种工作模式，在不同的工作模式下，负载的电流放大倍数和脉宽增值不同。由实验和仿真结果知: 两个STRETCH meat grinder电源模块在相同模式下工作时，负载电流放大倍数最大，脉宽增值最小。在主管同开同断且晶闸管延时的模式下工作时，脉宽增值最大，电流放大倍数最小。以第二模块延时第一模块的模式工作时，负载电流的放大倍数和脉宽增值都是居三模式之中，因此可通过选取合适的触发方式获得所需要的负载电流。