连续测量爆轰波和冲击波波阵面位置的波长-时间映射型光纤光栅传感器技术

针对强度型线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)传感器测量爆轰波、冲击波波阵面位置时不仅需要LCFBG被完全破坏,而且需要其反射长波长处先于短波长处被破坏的缺点,建立了一种波长-时间映射型LCFBG传感器技术。该技术通过高重频、锁模飞秒激光器和色散光纤将爆轰波、冲击波作用下LCFBG的瞬态反射谱,转为相同形状的脉冲信号,然后根据该脉冲信号的3 d B时宽计算出LCFBG的长度,即为爆轰波、冲击波波阵面位置。对波长-时间映射型LCFBG传感器的时间分辨本领、波阵面位置的相对测量不确定度进行了分析,得出它们的值分别为10 ns和1.7%;针对波长-时间映射型LCFBG传感器,提出了一种二维时间映射数据处理方法,将脉冲信号的一维时间映射为二维时间,从而将脉冲信号转换为二维图形,再通过一系列变换,就可获得爆轰波、冲击波波阵面位置的二维图形。为验证该技术的有效性,用波长-时间映射型LCFBG传感器测量了JB-9014炸药的爆轰波波阵面位置,对位置曲线进行线性拟合得到的爆轰波速度为7.58 km/s,与电探针测量值7.63 km/s能很好地吻合,相对偏差小于1%。     

GPS/SINS系统空中对准姿态角误差可观测性研究

提出一种新的判断系统可观测性和可观测度的方法,详细分析了机体各种运动对系统姿态角误差可观测性和可观测度的影响,并把该方法应用于组合导航系统的可观测性和可观测度的研究中。该方法利用了误差状态的最小二乘估计均方误差阵的特征值和特征向量,能判断系统的可观测度,避免进行卡尔曼滤波计算求协方差阵。仿真结果表明该方法简单、快速、有效。     

磁悬浮飞轮锁紧装置发射段微动行为研究

采用正弦扫频振动和随机振动模拟卫星发射振动工况,对磁悬浮飞轮锁紧装置在不同锁紧力下的微动行为进行研究,并利用电涡流位移传感器测量定、转子在锁紧接触面处的微动位移,发现锁紧面处存在包含切向和径向的复合微动.实验后,采用扫描电子显微镜对3种锁紧接触副(1 Cr18Ni9Ti/GCr15,渗氮1Cr18Ni9Ti/GCr15和GCr15/GCr15)的锁紧表面进行分析.结果表明:锁紧力从200 N增至300 N时,最大微动位移从60 μm降至8μm,相应的微动位移最大振幅从25μm降至4μm,使得切向微动从滑移区变化至部分滑移区,从而降低了切向微动磨损程度.而增加接触刚度或选择相似接触体可减小微滑发生机率,避免径向微动损伤.两者共同作用,抑制了锁紧面内的复合微动损伤发生.     

单色高温计测量火焰动态温度的可行性实验研究

一种测量固体表面温度的单色高温计经改进后,用于火焰动态温度测量,本文设计了三组实验对其可行性进行研究,即:黑火药与铝热剂的分层火焰温度测量实验、单色高温计与热电偶的测温对比实验和激波管内氢氧爆炸火焰动态温度测量实验。结果表明,当目标尺寸远大于单色高温计红外视场时,所测火焰温度可视为单色高温计光轴上的最高温度;采用单色高温计和热电偶同时测量发光火焰的温度,测量结果相差不到6.2%;单色高温计所测氢氧爆炸火焰的动态温度曲线,较好地反映了爆炸火焰的动态传播规律;经改进的单色高温计可以用于爆炸火球等发光火焰的动态温度测量。     

A simplified quasi‐two‐dimensional model for gain optimization in carbon dioxide gasdynamic lasers (GDL)

In this paper a simplified quasi‐two‐dimensional model for small signal gain optimization in gasdynamic laser is introduced. In order to obtain a homogeneous medium with maximum optical gain in the active medium, by nozzle shape formation, the shock occurrence position is controlled and is postponed to some point behind the laser active medium. Then the method of calculus of variation is used to find the supersonic part of the nozzle of a gasdynamic laser with maximum gain in the active medium. The interesting result is that the supersonic part of such a nozzle consists of a wedge as the accelerating part of the nozzle, a smooth surface for the uniformization, and finally a channel for the relaxation of the medium. (The middle section is characterized as the geometrical locus of points whose characteristic curves are concurrent at a certain point.) It is also shown that, overlooking a minor difference in the gain, the nozzle can be chosen to be a shock free one with the ultimate optical uniformity. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Triangular elements for Reissner-Mindlin plate

I-IntroductionInrecentyearsmuchresearchefforthasbeenspentonthedevel0pmentofreliableandefficientplateelementsbasedonReissner-Mindlintheory.Adifficultyisthelockingbehaviorexhibitedasl- 0(tisthethicknessoftheplate)forlowerorderc'elements.BasedonTaylorexpendi…     

基于激光阵列的多通道微梁生化传感系统

针对单微悬臂梁生化检测系统中存在的温度漂移、溶液折射率变化等环境噪声影响和不能多目标检测等问题,设计制作了一种基于垂直腔面射型激光器阵列(VCSELs)的新型微悬臂梁阵列生化传感系统。利用双透镜组光路汇聚激光器阵列发出的激光束,依次照射到微悬臂梁阵列尖端进行精确定位扫描,实现了5根微悬臂梁变形信号的同步检测。该系统具有灵敏度高、一致性好、检测快速等优点。通过升降温动态实验测试,验证了该系统的稳定可靠性。上述结果为微悬臂梁阵列式生化传感技术的开展提供了一种新的方法和平台。     

用于超弹性分析的高效杂交应变--EAS固体壳单元的研究

提出了一个用于橡胶材料分析的弱变分方程,基于一个可压缩Neo—Hookean模型,将EAS模式和杂交元法有机地结合起来,推导了一个高效、稳定的杂交应变——EAS固体壳单元,通过巧妙地选择应交插值函数和本文中提出的一个精化措施,克服了橡胶材料所表现出的大应变超弹性本构为杂交元正交化法的实施所带来的困难,保证了整个单元列式都仅采用低阶高斯积分,显著提高了计算效率,确保橡胶材料不可压缩性计算的顺利进行,并克服了固体壳元的厚度自锁问题。     

A novel twice-interpolation finite element method for solid mechanics problems

Formulation and numerical evaluation of a novel twice-interpolation finite element method （TFEM） is presented for solid mechanics problems. In this method, the trial function for Galerkin weak form is constructed through two stages of consecutive interpolation. The primary interpolation follows exactly the same procedure of standard FEM and is further reproduced according to both nodal values and averaged nodal gradients obtained from primary interpolation. The trial functions thus constructed have continuous nodal gradients and contain higher order polynomial without increasing total freedoms. Several benchmark examples and a real dam problem are used to examine the TFEM in terms of accuracy and convergence. Compared with standard FEM, TFEM can achieve significantly better accuracy and higher convergence rate, and the continuous nodal stress can be obtained without any smoothing operation. It is also found that TFEM is insensitive to the quality of the elemental mesh. In addition, the present TFEM can treat the incompressible material without any modification.     

复合材料层合板的摄动随机Cell-Based光滑有限元

随机性是实际工程结构的固有特性,如何更真实地描述含随机参数结构的随机响应及统计特性,对工程结构的可靠性设计具有非常重要的意义。本文基于Cell-Based光滑有限元,采用四边形单元,推导了基于一阶剪切变形理论的复合材料层合板的光滑有限元公式,降低了网格划分要求,适应不规则网格,并采用离散剪切间隙有效地消除了剪切自锁;结合摄动法和随机场理论,导出了复合材料层合板的摄动随机光滑有限元平衡方程,并给出了结构随机响应数字特征的计算公式,求解了材料属性含随机性的复合材料层合板的随机响应问题,数值算例结果表明了本方法的有效性和准确性。     

薄板几何非线性中的精化元方法及膜闭锁问题

基于放松单元间协调条件的大变形变分原理和全局拉格朗日方法，推导了几何非线性精化三角形薄板单元。对几何刚度矩阵，通过引入特殊的单元位移函数，有效地消除了薄板弯曲问题中伴生的膜闭锁现象。数值结果表明该单元在几何非线性分析中既能消除膜闭锁又具有较高精度。