热塑性复合材料层合板层间细观力学研究

本文将提出一种基于小波变换技术的数字图像处理技术.在白光下,实现了固体自然纹理表面的面内位移u,v场的高精度测量,并将其应用到复合材料宏、细观力学性能的研究中.对复合材料层合板AS4/PEEK[0/±45/90]7S在三点弯曲作用下,自由边界层间的应变分布和变形传递规律进行了细观测量和研究.     

复合材料大层数层合板热变形热应力有限元分析

研究复合材料大层数层合板结构承受热载荷或同时存在机械载荷作用下，由于层合板各单层间存在着剪切耦合和泊松比的不协调等因素引起的热应力、热变形和自由边缘效应，采用三维八节点等参有限单元法，其特点是在划分三维单元时，每一个单元内可包含多个具有不同铺设角、不同组分材料的铺层。该文导出了相应的三维有限元分析各表达式，进行了实例数值计算，得到了反映大层数层合板热变形、热应力特性的一些有价值的结果。     

一种新的全场应变光学测量方法

采用光栅衍射、光学全息、显微图像分析等技术，本文提出了一种用于固体表面应变直接测量的新的光学方法，并把这一方法应用于铝合金试件的单轴拉伸试验。实验结果表明：该方法的应变测量灵敏度为８×１０－５。     

一种舰船变形测量方法的研究与应用

以舰船船体结构、惯性导航系统、被试导航设备以及天文经纬仪为物理对象，提出了一套利用光学系统原理和计算机图像处理技术对联合基座进行水平变形测量的方法，解决了各设备因安装位置的不同所造成的安装基座间产生的水平变形量问题。     

一种改进的姿态匹配船体变形测量方法

针对船体变形测量系统中模型不确定以及未知噪声影响导致的误差问题,分析并推导了模型偏差对滤波估计的影响,提出一种基于姿态匹配的强跟踪最大互相关熵卡尔曼滤波(STMCKF)算法,用于船体变形估计。该算法采用姿态匹配,基于两套惯性系统的姿态信息确立滤波观测量并建立线性量测方程,通过自适应在线调整多个渐消因子对多个数据通道进行渐消,减小模型失配导致的误差,并设计基于最大互相关熵准则为最优准则的滤波算法,减小量测过程中受到的非高斯噪声产生的误差。最后,在模型不匹配及噪声不确定的条件下进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统卡尔曼滤波相比,变形估计精度提高10%～30%,提高了系统鲁棒性和环境适应性。     

新型整体-局部高阶剪切变形理论及层合板精化三角形单元

基于整体-局部位移方法,建立了一种高阶剪切变形理论。整体位移部分采用的是Reddy理论的位移模式（1984）,局部位移为LIXY等（1997）建立的1,2-3理论的局部函数。这一理论使满足自由表面条件的Red@理论进一步满足层间位移、应力连续,同时有效减少了1,2—3理论的未知数个数。基于此理论深入开展了有限元法研究,建立了满足C^1连续条件的精化三节点三角形单元（每个节点参数为9个）。计算结果表明：建立的精化单元能准确计算整体位移和层间应力。     

一种新的舰船航姿测量方法

提出了一种采用加速度计、磁强计和GPS芯片为主要传感器构成的舰船航姿测量模型,开发了由运动生成模块和姿态解算模块两部分组成的仿真程序,对舰船航姿测量模型进行了仿真实验分析验证。实验结果表明,该模型可以实时解算舰船航姿。在GPS速度测量误差为0.05 m/s,加速度计分辨率为10-5g,磁强计测量精度为0.5μT的情况下,舰船航向测量精度优于0.68°,姿态测量精度优于0.35°。     

板结构计算模型的新发展

现代复合材料层合板具有高强和轻型的突出优点,从而在军工和民用等诸多领域发挥着重要作用。这种板结构的特点是随着纤维走向的不同,层间材料的物理-力学特性发生剧烈变化。沿板厚方向变形的梯度比较陡峭,并在层间结合面处发生强不连续,呈现zig-zag （锯齿状）现象。这导致横向剪应变在板的静态和动态响应中发生重要作用,不计横向变形的经典组合板计算模型CLPT难以适应现代多层板计算分析的需要。考虑横向剪切变形影响的板的计算模型得到重视和发展。需要指出,现有各种考虑剪切变形影响的计算模型虽然有了很大的发展,但在全面和准确性上仍然存在一定的不足,难以适应现代多层组合板横向力和物理性能多变的情况。模型预测的沿板厚方向位移和应力的变化规律难以通过严格的检验。本文提出的以比例边界有限元为基础的正交各向异性板的数值计算模型,同时可适用于各种薄板与厚板的分析,对现代复合材料层合板的分析具有特殊的优越性。所得到的板的位移、正应力和剪应力沿板厚方向的变化,与三维弹性理论的标准解高度吻合。数值算例进一步表明,随着层间纤维走向的变化,板内位移场和应力场沿板厚方向剧烈变化所呈现的锯齿现象均可以精准地进行模拟。据此,本文建议方法对现代板分析的广泛适应性和高度准确性得到了充分论证。     

受热复合材料层合板的非线性静动态响应分析

基于高阶剪切变形理论，突出考虑横向正应变和横向剪切应变的影响，对受热和外力联合作用下复合材料层合板的非线性静、动态响应进行分析。动态分析时计及了转动惯量的影响，给出了Ｃ°类有限元公式。文中数值算例同现有文献和三维有限元计算结果进行了比较，证明了本文方法的精确、有效性。文中还对层合反的边界条件、纵厚比及铺设角度对非线性动态响应的影响进行了分析。     

舰船波浪中航行时的变形分析及其IMU实时测量方法

大型舰船在水面上航行过程由于波浪的作用会产生一定的变形,该变形会降低舰船上姿态信息的精度,影响舰载武器系统的作战效能,针对这一问题,首先对舰船的变形进行理论分析,计算舰船所承受的波浪载荷,将波浪载荷加载到舰船的有限元模型,经计算得到的甲板各节点的角位移及线位移信息,以此来分析舰船的变形。在舰船的关键战位点安装由陀螺仪和加速度计组成的惯性测量单元(IMU),将IMU的输出信息与舰船主惯导的输出信息进行匹配,设计舰船变形估计的卡尔曼滤波器,实时估计IMU安装处的甲板变形角,为舰载武器装备提供准确的局部姿态信息,实验结果证明了所提方法的有效性。     

确定眼动平动的一种新方法

本文提出了一种全自动确定眼动平动的新方法，首先用形心法确定瞳孔的初始位置，再用亚像素边界算子提取瞳孔边界，并用带自动优化功能的椭圆拟舍最终确定瞳孔的精确位置，该方法能较好地消除眼见遮挡和照明带来的边界位置变化。     

复合材料层合壳有限元分析的预测-修正法

对于复合材料层合壳的有限元分析，本文根据Reissner-Mindlin型的全局位移场给出了一个预测一修正法。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出全局响应(如挠度，频率和屈曲载荷等)的预测值；然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式，使得满足层间连续和表面上为零的条件，通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力；最后在单元上计算和引入剪切修正系数，再经过有限元分析计算出全局响应的修正值。     

Strain analysis for moiré interferometry using the two-dimensional continuous wavelet transform

In this paper, we introduce the two-dimensional continuous wavelet transform for the automated strain analysis of the moiré interference fringe pattern. The Fourier transform method has been widely used for automated analysis of an optical interference fringe pattern. However, this method is hardly applicable to the analysis of the fringe pattern, which includes large displacement range or discontinuities. We show the advantages of the wavelet transform method by applying it to experimental results on composite laminates.     

基于Haar小波变换的位移场测量方法

本文提出了一种应用小波变换对固体表面位移场进行测量的新方法，在图像分析时，用各点属于不同尺度的小波变换系数来表征该点周围的子区。将试件表面位移前后的两幅数字图像进行小波变换，通过变形前后两幅图像小波变换系数之间的相互匹配，使位移前后两幅图中的子区对应起来，从而确定图像的位移场。本文应用Haar小波变换进行了计算机模拟实验和实物位移实验。引入亚像素技术，获得了0．02的位移测量精度。     

一种求解层合圆柱壳的杂交应力单元

根据修正的余能原理，推导出一种求解复合材料层合圆柱壳的杂交应力单元。取用六面体等参单元，此单元反映了各层材料性质不同及应力分布沿整个厚度不连续现象，同时计入横向剪切变形和法向挤压变形，适用于厚层壳体。文章通过实例说明此单元能准确求出各层内的应力值，实用价值高。     

框架非线性分析的新梁柱单元

目前尚缺乏能在高轴力作用下简便地用于有限元分析的梁柱单元,本文所提出的单元运算简例,能以统一形式同时用于轴力P为拉（正）及压（负）的情况并在－3．8小于等于P／P,＜∞（P为杆的欧拉临界力）的范围内有极高的精度,实际上和作为精确解的稳定函数的精度相同,但能免除 稳定函数的精度相同,但能免除稳定函数需对轴力对拉,压及为零时采用三套不同公式的缺点,因此,该单元可用于所有实际框架结构的非线性分析,只需取一根杆件为一个单元,并且可简便地植入现有框架非线性分析程序中,文中还一些典型算例的分析结果,论证了单元的正确,高效和广泛适用性。     

压电层合梁静动力学分析的高精度梁单元

给出了一个对复合材料压电层合梁进行数值分析的高精度压电层合梁单元。基于Shi三阶剪切变形板理论的位移场和Layer-wise理论的电势场,用力-电耦合的变分原理及Hamilton原理推导了压电层合梁单元列式。采用拟协调元方法推导了一个可显式给出单元刚度矩阵的两节点压电层合梁单元,并应用于压电层合梁的力-电耦合弯曲和自由振动分析。计算结果表明,该梁单元给出的梁挠度和固有频率与解析解吻合良好,并优于其它梁单元的计算结果,说明了本文所给压电层合梁单元的可靠性和准确性。研究结果可为力-电耦合作用下压电层合梁的力学分析提供一个简单、精确且高效的压电层合梁单元。