基于霍普金森压杆系统的动态压痕实验

设计了基于分离式Hopkinson压杆系统(SHPB)的动态压痕实验装置,使其能够获得动态压痕实验中试样的压痕位移和所受冲击载荷的实验数据,从而得到一种新的材料动态性能测试技术.对3种不同的材料进行了动态压痕实验,得到了材料的动态硬度和率敏感性等动态性能,与采用其他实验技术所测得的性能数据具有很好的一致性,并实现了利用...     

基于LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台

为了研究利用LabVIEW仿真技术评估各种捷联惯导姿态更新算法的可行性,建立了基于LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台.该平台采用LabVIEW图形化编程软件编成,遵循了平台功能设计模块化和结构化的要求;通过设定轨迹参数生成模拟的惯性敏感器数据,对两种不同的导航姿态更新算法进行了比较.实验结果表明,该平台能够有效地评估不同捷联惯性导航算法的性能,克服了传统平台编程复杂、扩展性差的缺点,为进一步使用LabVIEW进行组合导航系统仿真奠定了基础.     

基于激光干涉测试技术的分离式Hopkinson压杆实验测试系统

分离式Hopkinson压杆（SHPB）实验的传统测试技术是基于应变片的电测技术,测试结果的可靠性强烈依赖于应变片与杆之间粘贴质量,受到人为因素的影响较大。本文中采用基于多普勒频移原理的双探头全光纤激光干涉测速技术,以粒子速度为监测目标,借助应力波传播理论,换算成试件的应变和应力,从而建立了SHPB实验的非接触光学测试系统。针对韧性和脆性两类材料,分别提出了激光正入射和激光斜入射两种测试技术。再以铝合金和PZT陶瓷为例,通过与传统的应变片测试结果以及DIC测量结果的对比分析,验证了两种测试技术的有效性。与传统的应变片测试技术相比,新的激光干涉测试技术具有免标定、抗干扰、可靠性高等许多优点,有助于实现SHPB实验测试系统标准化。

     

基于SHPB的球形压痕实验方法

提出一种基于霍普金森压杆装置的动态球形压痕实验方法,通过将硬质合金小球置于2个试件中间,实现加载过程中2个试件的同时压入,以得到准确的压痕力与位移的关系。利用有限元软件ABAQUS/Explicit对该实验方法进行了数值模拟,从实验结果的可行性、准确性等方面,对新实验方法与传统的动态压痕实验方法进行了比较;采用新方法对铝合金材料进行了实验,并得到了压入力-位移曲线等关系。研究结果表明:采用新实验方法能得到较准确的结果,能较真实地描述压痕过程。     

基于动态校准数据的压杆测试系统动态特性校正技术

针对应变式压杆测试系统在冲击波的超压测量中存在动态响应不足的问题,建立了激波管校准平台.采用系统辨识建模和动态补偿的方法,将时域分析和频域估计相结合,设计了一种动态补偿滤波器,改善了压杆测试系统的动态特性,使频带展宽,响应时间减少.     

基于开放式结构有限元系统 SiPESC.FEMS平板壳单元研发

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的单元计算模块的设计模式,研发设计一种通用的平板壳单元计算框架。考虑板壳单元的组合关系和程序编制过程中的重用性及灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的组合单元。本框架具有很好的通用性和可扩展性,为有限元程序研发提供了一个新的方式;同时,系统能够处理复杂荷载和边界条件,并可灵活实现不同类型单元的组合分析。本文利用此方法构造五种平板壳单元,通过数值算例分析对比讨论其性能,为选取合适的平板壳单元类型进行结构数值分析提供参考。     

Reynolds stress, mean velocity, and dynamic static pressure measurement by a four-hole pressure probe

An improved version of the four-hole directional pressure probe, or Cobra probe, is described, in which the frequency response has been extended to 1.5 kHz. The probe measures all three orthogonal mean and turbulent velocity components at a point in the flow field. The probe also resolves the local mean and turbulent components of static pressure, allowing moments between the fluctuating velocity components and pressure to be determined. The techniques developed to allow the improved frequency response and the use of the probe in turbulent, developed pipe flow (a calibration flow) are described. Also given are the turbulent pressure-velocity correlations, which show a high degree of anticorrelation for one velocity component.     

含非线性摩擦系数的单自由度颤振系统全局动力学行为数值研究

摩擦系数模型取更具普适性的Stribeck非线性模型,基于事件驱动理论,利用C与Matlab联合仿真的方法开发了干摩擦颤振问题的快速求解程序。给出改进的胞映射算法,对含非线性摩擦的单自由度摩擦颤振系统的演化过程及其全局性态进行数值分析和研究,得到系统在任意的初始状态下的响应特性、系统收敛域的数值计算分析结果。分析结果表...     

A four-sensor hot-wire probe system for three-component velocity measurement

 A velocity measurement system based on a miniature four-sensor hot-wire probe capable of simultaneous three-component measurements throughout a wide range of flow angles has been developed. The calibration technique allows measurements to be made throughout the acceptance cone of the probe without being restricted by the errors associated with analytic angle response equations. This technique is based upon look-up tables with values which tend to vary slowly, allowing a simple interpolation scheme to be used. Measurements made in a turbulent pipe flow verify the accuracy of the technique. Received: 27 September 1996/Accepted: 20 October 1997     

粒子法中压力振荡问题的研究

传统移动粒子半隐式法MPS(Moving Particle Semi-implicit Method)中一直存在压力振荡问题,针对此问题对MPS方法进行改进。改进的MPS方法,采用一种新型抑制压力振荡的压力泊松方程离散格式;在核函数的选择方面,采用能够增加计算稳定性的二次样条核函数;并且针对MPS方法中粒子插值不完整问题,对粒子插值不完整性进行了修正。应用改进的MPS方法对溃坝问题进行数值模拟验证。结果表明,应用改进的MPS方法能够得到更为光滑的压力场空间分布。对模拟过程中的检测点压力进行采集,并且与实验值进行对比分析,发现改进的MPS方法能够有效地抑制模拟过程中的压力振荡,而且与实验值接近。同时应用改进的MPS方法对静水问题进行验证模拟,发现改进的MPS方法能够有效地抑制模拟过程中的压力振荡,而且监测点的压力与理论解接近。改进的MPS方法对今后应用MPS方法模拟实际工程问题,并且获得准确稳定的压力值有着重要的意义。     

A new spatiotemporal chaotic system based on two-dimensional discrete system

Nonlinear Dynamics - Chaos maps are widely used in information security due to some attractive properties, but many low-dimensional chaotic maps have several disadvantages such as small parameter...     

基于离散-连续耦合方法的隧道压力拱特性研究

隧道压力拱问题一直是隧道工程研究的关键问题,目前常用的连续介质数值模拟方法对于隧道压力拱特性的微观研究有所欠缺,而擅长微观力学研究的离散元数值模拟方法对计算机存储空间和计算时间的要求太高。基于现有离散-连续耦合思路,通过力的传递实现离散-连续模型的耦合;研究了耦合算法中的平均应力计算方法、平均应力计算区域面积及耦合程序遍历颗粒方法;基于自行开发优化的离散-连续耦合程序,模拟了隧道开挖后的围岩受力特性,研究了隧道压力拱形成机理及压力拱特性;计算了埋深分别为10 m,14 m,18 m,22 m,26 m,30 m和34 m情况下的隧道开挖产生的压力拱应力集中等效区域,揭示了隧道压力拱随着隧道埋深的变化规律。研究结果表明,自行开发优化的离散-连续耦合程序能在保证计算精度的前提下,充分发挥离散元方法在微观力学研究方面的优势;隧道开挖后,开挖面周边范围出现层状压力环,但在拱顶和仰拱底附近区域的围岩压力环的环间接触力降低,围岩承载能力急剧降低,形成压力拱;随着隧道埋深的增加,隧道压力拱应力集中等效区域减小,隧道周边围岩的压力拱承载能力越来越大;但当隧道埋深达到一定界限后,隧道压力拱高度趋于稳定。     

Research on refined reconstruction method of airfoil pressure based on compressed sensing

The placement of pressure taps on the surface of the wind tunnel test model is an important means to obtain the surface pressure distribution. However, limited by space location and experimental cost, it is difficult to arrange enough pressure measuring taps on the surface of complex models to obtain complete pressure distribution information, thus it is impossible to obtain accurate lift and moment characteristics through integration. The paper proposes a refined reconstruction method of airfoil surface pressure based on compressed sensing, which can reconstruct the pressure distribution with high precision with less pressure measurement data. Tests on typical airfoil subsonic flow around flow show that the accuracy of lift and moment after the pressure integration reconstructed by 4-8 measuring points can meet the requirements of the national military standard. The algorithm is robust to noise, and provides a new idea for obtaining accurate force data from sparse surface pressure tests in engineering.     

基于相敏瞬态热反射系统的多层热界面材料的拟合研究

厚度微米级热界面材料的热物性参数,可通过相敏瞬态热反射测量法拟合得出。本文对该方法的原理进行了发展研究:基于数据测量过程中,不同调制频率区间对应在样品中的热穿透深度不同(高频区间内热穿透深度小,低频区间内热穿透深度大),提出针对多层材料,分频率段依次对各层热参数拟合的方法。本方法的途径是通过不同频率区间的选择,沿着热穿透方向依次对各层参数进行拟合,从而减少后层材料未知参数对当前层参数拟合的影响,同时减少对已知参数条件的要求,提高了拟合结果的质量。用本文方法对四层材料样品做了测量及拟合数据对比,结果表明拟合结果相对误差保持在±8%之内,同时对界面热导的信号敏感度进行了分析,发现拟合参数的信号敏感度依赖于频率的选择。     

一种薄膜式的光纤压力传感技术

提出了一种薄膜式的光纤压力传感技术,用于测量冲击波的反射超压峰值。该技术通过建立待测压力与薄膜加速度之间的正比例关系来获取压力。结合Fabry-Perot腔光学干涉测量技术,设计并加工实现了一种光纤压力传感器。开展数值模拟和激波管实验,结果证明,该压力获取技术可行,且该技术具有无须标定、制作简单、成本低廉、测量精度高、响应时间快的优点。     

基于弧长法的受压球壳稳定性分析

对受压球壳进行特征值屈曲分析,得到了前6阶屈曲模态及线性屈曲临界载荷;采用弧长法进行非线性有限元分析,对理想球壳施加初始扰动,通过2次扰动值折半的方法求得引起结构屈曲的最小扰动值,追踪到了屈曲分支点和全过程载荷-位移路线。基于前6阶屈曲模态位移,在受压球壳中分别引入2.5mm和1mm两种缺陷值,分析缺陷对球壳屈曲特性的影响。结果表明:取壳厚的0.5%即0.05mm时,得最小扰动值,近似模型与完善结构极值载荷的差值为0.93%;球壳是缺陷敏感性结构,缺陷的幅值和分布都对其极限载荷有影响,缺陷幅值与厚度比为0.1时,缺陷球壳承载力相对理想结构下降了约11%,缺陷幅值与厚度比为0.25时,承载力相对下降了约30%,说明提高球壳稳定性需要提高球壳加工精度。     

系统压力对含悬浮颗粒油液的影响研究

油液在运行过程中不可避免地会产生颗粒物,影响油液的正常使用,甚至出现设备故障,因而分析含悬浮颗粒油液的动态特征,掌握在不同压力变化条件下油液及颗粒物的变化规律具有重要意义。利用两相流体理论建立了含悬浮颗粒油液的悬浮流动力学模型,通过特征线法进行了数值求解,将数值结果与实验数据比较,具有较好的一致性;根据所建模型,分析了不同系统压力条件下悬浮流中各相的脉动规律。结果表明,流场中各相参数的脉动幅值随着系统压力的增加而增大;管路始端和终端各相参数的脉动时刻分别位于1/4脉动周期(T)的奇数倍和偶数倍处,管路中段各相参数的脉动时刻则位于T/8的奇数倍处;悬浮颗粒速度会受到油液速度拖曳力作用,其变化趋势与油液速度基本一致,颗粒浓度分布与油液压力的变化趋势完全相反。     

基于子结构的非线性参数系统动力反演方法研究

研究了输入、输出不完备情况下的非线性参数系统动力反演问题.将子结构技术与分解算法相结合,引入广义逆,无需迭代.直接求得待识别参数的极小范数最小二乘解,反演获得未知输入荷载.本文从理论上论证了该方法的收敛性和严格的适用条件,为有限测点条件下非线性参数系统的动力反演问题提供了一个较好的解决方法.与全量补偿算法相比,计算效率大大提高,具有广泛的工程实际应用前景.数值算例表明该方法具有很好的参数识别精度及荷载反演效果.     

A new 5D hyperchaotic system based on modified generalized Lorenz system

This paper reports a new five-dimensional (5D) hyperchaotic system with three positive Lyapunov exponents, which is generated by adding a linear controller to the second equation of a 4D system that is obtained by coupling of a 1D linear system and a 3D modified generalized Lorenz system. This hyperchaotic system has very simple algebraic structure but can exhibit complex dynamical behaviors. Of particular interest are the observations that the hyperchaotic system has a hyperchaotic attractor with three positive Lyapunov exponents under a unique equilibrium, three or infinite equilibria, and there are three types of coexisting attractors of this new 5D hyperchaotic system. Numerical analysis of phase trajectories, Lyapunov exponents, bifurcation, Poincaré projections and power spectrum verifies the existence of the hyperchaotic and chaotic attractors. Moreover, stability of hyperbolic or non-hyperbolic equilibria and two complete mathematical characterization for 5D Hopf bifurcation are rigorously studied. Finally, some electronic circuits are designed to implement the 5D hyperchaotic system.     

Designing chaotic S-boxes based on time-delay chaotic system

S-box structures used in the encryption architecture are of great importance for constructing powerful block encryption systems, which hold an important place in modern cryptology. The design of S-boxes with sound cryptographic characteristics is of utmost importance for constructing powerful encryption systems. In this study, an S-box design algorithm based on time-delay chaotic systems is proposed. The proposed algorithm is considered relative to other algorithms in the literature as more useful according to such criteria as simplicity and efficient implementation. Theoretical analysis and computer simulations demonstrated that the proposed algorithm meets all the performance requirements for the S-box design criteria, and also verified the efficient and practical structure of the algorithm.