飞机舰面动载荷计算方法研究及试验验证

舰载飞机的舰面动载荷是结构的临界设计载荷。针对常规方法下载荷计算的设计已不能满足舰载飞机非常规工况(例如弹射拦阻、自由飞钩住、偏心着舰等)载荷计算的设计要求的问题,研究和建立了一套完整的全机动载荷计算的设计方法和流程,并以某型飞机全机落震试验为例,通过与试验数据的对比分析,验证了该设计方法和流程的合理性和可行性。     

航天器动力学模型试验验证技术研究进展

耦合载荷分析是航天器研制过程中的一个重要环节, 能够为航天器结构设计, 地面验证试验条件制定以及批准型号发射提供重要依据, 而精确地得到试验验证的航天器动力学分析模型是开展耦合载荷分析的基础. 对于大型复杂航天器结构系统, 动力学模型的试验验证需要统筹安排初始建模、动力学试验、相关分析和模型修正等工作, 这是一项极具挑战的任务. 本文首先给出了结构动力学模型验证的基本流程, 然后重点讨论动力学试验, 相关分析与模型修正等关键技术, 最后结合工程实际的需求, 提出了今后航天器动力学模型试验验证技术研究的重点.      

轴类共振试验系统的动力分析与设计

本文从对轴类共振试验系统应用拉格朗日方程建立运动方程.从而提出轴类共振试验系统的动力分析和动力设计方法.可以利用该方法正确地选取共振试验系统的基本结构和参数.本方法除适用于目前已广泛用于汽车另部件的共振试验设备以外,还可适用于一般机械另部件的共振试验系统.     

土钉土体系统动力模型的建立及地震响应分析

建立了土钉土体系统动力计算模型,这种模型将土体对土钉的作用处理成一个线性弹簧和一个与速度有关的阻尼器,把面板对土钉的惯性作用简化为集中于土钉头上的等效质量加以考虑. 以此为基础,建立土钉土体系统地震动力作用下的阻尼微分方程,求解了在简谐地震作用下土钉动力响应的解析解. 最后,结合一案例进行了分析,并用大型非线性有限元软件ADINA对此计算模型进行了验证,结果表明这种计算模型对土质较均匀的边坡动力设计和分析是安全、可靠、合理的.      

基于Green函数的动态载荷区间识别方法研究

基于位移响应时间序列,提出了对结构动态载荷时间历程进行识别的区间方法.载荷在时域内可用一系列脉冲响应函数来表示,系统的响应是载荷与单位脉冲响应函数(Green函数)的卷积分.采用区间向量定量化不确定但有界的位移响应时间序列,并将Green函数离散,构造区间线性方程组,并利用区间摄动法进行求解,从而得到待识别载荷时间历程的区间估计.对不同测点下识别得到的载荷区间进行集员识别,改进识别结果精度.最后通过对十杆桁架结构和悬臂梁结构的动态载荷识别,验证了本文方法的有效性和适用性.     

串联式扭转减振器各级固有频率的测试计算

采用实验测试的方法获得各级扭转减振器的传递函数等信息, 对于各种不同的测试方法分别推导了不同模型下各级减振器固有频率的计算公式; 比较了不同测试方法各级扭转减振器固有频率的计算值和精确值. 结果表明, 对于不同的模型, 各级减振器固有频率的计算值和精确值是一致的, 或存在较小的误差.     

考虑阻尼影响时结构动载荷问题的冲击计算

在考虑阻尼影响的基础上,采用线性振动理论研究了动载荷问题的冲击计算. 利用振动方程推导出了结构动位移、动载荷系数、冲击时间的表达式,并讨论分析了结构阻尼对动载荷问题的影响.     

CALCULATION METHODS ON CRACK RESISTANCE CAPACITY OF CONNECTION COMPOSED OF CSSEUHSC COLUMNS AND SEC BEAMS

In order to investigate the calculation methods on crack resistance capacity of connection composed of cross shaped steel encased ultra high strength concrete (CSSEUHSC) columns and steel encased concrete (SEC) beams under cycle loads, six interior connection specimens were tested in the laboratory. A discussion on the crack resistance capacity was presented. Calculation methods of crack resistance capacity were deduced based on the experimental case and calculation results were in good agreement with the experimental results. The research results indicated that parameters of connection composed of CSSEUHSC columns and SEC beams with better crack resistance performance may be referred for engineering application.     

高韧性管道动态断裂的气体减压模式和材料韧性研究

天然气管道上动态裂纹扩展包含气体、结构和断裂的相互作用．因此，分析射流场分布特性及其与管壁开裂变形的相互作用是数值模拟过程的关键问题．随着钢管韧性等级的迅速提升和气体压力的不断提高，原有的经验公式乃至算法多数不再适用，亟需通过理论、试验和数值模拟给出新的扩展与止裂判据，以控制裂纹在管道上扩展的速度和距离．本文通过一系列的韧性试验校正了现行的管材韧性判定办法，并对不同工况下的裂纹动态扩展以及超声速射流场进行了数值仿真，以建立一套工程适用的评价体系。     

动载荷教学中桥梁基础和支座的案例分析

将力学概念与实际相结合,引入工程案例来讲解有关知识点,可提升学生的学习兴趣,并提高学生理论与实践相结合的能力。简介了桥梁、桥梁支座与基础,对桥墩受竖向冲击与水平冲击时的力学模型分别进行了简化。针对简化的桥墩模型,对比分析在动载荷作用下桥墩未加与施加橡胶隔震支座、未加与施加防撞墩前后的变形、动荷系数,据能量守恒原理分析讨论相关问题,提高学生对相关力学概念的理解能力。     

铝-锂合金动态扭转实验研究

利用霍普金森扭杆（Torsional Split-Hopkinson Bar）技术对三种不同成份或状态的铝-锂合金材料的动态应力-应变-应变率关系进行了实验测定。应变率范围由1300s-1到2600s-1,研究表明随着应变率的提高,三种不同成份或状态的铝-锂合金材料的韧性和强度都有不同程度的提高。对剪切带的初步观察发现,随应变率的增加,剪切带有变窄的趋势。     

CFRP索斜拉桥的结构动态测试研究与分析

为获知CFRP索斜拉桥的动力特性,推动CFRP索斜拉桥在我国的发展并积累经验,对国内首座CFRP索斜拉桥分别进行了基于环境激励和锤击激励的结构动态特性测试研究,对不同测试方案的试验结果进行了对比分析,结果表明脉动测试与锤击激励测试结果在对应的频率值误差小、振型相似;环境激励测试法从测试的可行性、方便性及测试所得频率成分的组成上较锤击激励测试法更为丰富.     

CASE STUDY OF FOUNDATIONS AND BEARINGS OF BRIDGES FOR TEACHING DYNAMIC LOADS IN MECHANICS

将力学概念与实际相结合,引入工程案例来讲解有关知识点,可提升学生的学习兴趣,并提高学生理论与实践相结合的能力。简介了桥梁、桥梁支座与基础,对桥墩受竖向冲击与水平冲击时的力学模型分别进行了简化。针对简化的桥墩模型,对比分析在动载荷作用下桥墩未加与施加橡胶隔震支座、未加与施加防撞墩前后的变形、动荷系数,据能量守恒原理分析讨论相关问题,提高学生对相关力学概念的理解能力。     

飞机网式拦阻系统动力学分析

介绍了飞机拦阻网系统的工作原理,并通过对系统各构件的受力特点分析,建立了飞机在拦阻过程中的动力学模型,从理论上得出了在拦阻网工作过程中飞机速度随位移衰减的关系式,同时可估算飞机滑行距离和网绳拉力.     

基于强夯实测夯沉量的地基变形模量反演分析

在运动方程法和能量法等强夯理论基础上,采用位移反分析方法建立二者反演格式,利用易于测量的夯沉量等数据反算地层变形模量,结合北京园博园强夯实验数据,计算并分析了变形模量随夯击次数的变化情况. 研究表明,地基变形模量随夯击次数逐渐增大,增幅逐渐减小,变形模量最终趋于稳定;反演得出该实验地基的初始变形模量在5～8MPa 之间,夯击7 次后在18～22MPa 之间,提高幅度约为3～4 倍;能量法反演过程相对简便,可在类似工程中推荐采用.     

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应用动态应变测试方法对悬挂式残膜回收机悬挂架进行实地动应力测 试，通过数据处理及其分析，得到悬挂架在工作条件下的应力状态，以及不同工作状态下各 构件的应力情况，并对悬挂架进行了疲劳强度分析，为进一步改进设计提供必要的理论依据.     

LARGE EDDY SIMULATION ON THE EVOLUTION AND THE FAST-TIME PREDICTION OF AIRCRAFT WAKE VORTICES

随着我国人民生活水平的提高,航空运输的重要性与日俱增,航班延误问题也日益严重.尾流间隔（保障后机不受前机尾流影响的最小安全间隔）是制约机场效率的关键因素.针对这一工程应用问题,采用大涡模拟方法研究飞机尾涡在大气中的演变特性.研究工作首先发展了飞机尾涡演变的大涡模拟方法,将自适应网格技术应用于飞机尾涡演变的大涡模拟,大幅减少所需的网格量,提高计算效率.提出了升力面尾涡生成方法,在不增加计算量的情况下实现了尾涡卷起过程和远场衰减的组合模拟.在系列算例分析研究基础上,创建了基于大涡模拟计算结果的尾流间隔快速预测系统.该系统可以根据实时大气风场和进出港的前后飞机机型,快速预测并输出所需的尾流间隔.经过与场地测试数据比较表明,在北京市2014年的平均风速条件下,本系统预测的尾流间隔可在现有标准基础上缩减7%~50%,能够有效提高机场容量.     

高填方路堤强夯效果的现场检测及三维有限元模拟

针对河南某岩石碎渣高填方路堤,提出了夯击能1000kN·m、虚铺厚度1.5m的强夯施工工艺,对试验段进行了现场检测：地质雷达波形较好地反映强夯后虚铺层厚度的减小幅度,并可判断强夯水平有效加固范围为4m,瑞利波速沿深度变化比较均匀,平均值达到了310m·s-1,重型动力触探结果表明试验段达到中密程度,灌水法测得的固体体积率都达到了83%以上,上述检测结果说明强夯的加固效果比较理想。采用ABAQUS有限元分析软件,将夯锤简化为刚性体,通过施加竖向初速度的方式模拟了强夯作用,结合雷达测试结果,认为夯沉量20mm可作为强夯的有效加固范围,最后模拟了存在涵洞结构物的路堤的强夯作用,指出涵洞上方路堤厚度必须达到8m以上,才能保证强夯安全作业。     

高速移动荷载下黏弹性半空间体的动力响应

分别以移动荷载和黏弹性半空间体模拟运动列车荷载和地基,分析了地基在运动列车作用下的动力响应.首先采用Green函数法求解黏弹性半空间体在各种移动荷载模式作用下的动力响应的解析解,包括恒常和简谐移动点源、线源和面源荷载.然后采用IFFT算法和自适应数值积分算法计算解析解中的二维积分,得到了包括低音速、跨音速和超音速移动荷载作用下位移的数值结果.最后分析了速度对位移的分布和最大值的影响,发现当速度大于Rayleigh波速时,位移发生显著变化.     

飞机方案设计阶段机动载荷快速计算方法研究

提出了一种在方案阶段能快速准确预估飞机设计机动载荷的简捷计算方法。通过静气弹理论计算飞机的气动导数,以气动导数、操纵特性和质量特性为输入对飞机进行了机动模拟,得到各运动参数的时间历程,最后用涡格法计算出部件的分布载荷。将本文的计算结果与后续的传统方法计算结果进行比较,结果表明该方法是准确可靠的,能满足方案阶段飞机设计的载荷需求。该方法在方案阶段能有效克服传统方法需要大量的风洞试验得来的气动特性数据和压力分布数据的不足。本文的方法只需要较少的输入参数就可以进行,可在型号研制中节省时间,加快研制进度。