飞行载荷模式识别方法的研究及应用

基于飞机/发动机载荷参数分布概率模型未知,利用常用概率分布结合正确的模式识别方法,得出样本最贴近的概率模型,再根据高精度的概率分布参数估算方法预测出样本极值。利用随机数样本对马氏距离、模糊贴近度和加权距离法三种模式识别方法进行了分析筛选,分析表明,加权距离法能够准确地识别出载荷样本最贴近的概率模型。利用载荷模式识别法分析得出某飞机法向过载最大值可用三参数威布尔分布描述,并通过K-S方法验证了载荷模式识别法分析结果的正确性。建立的载荷模式识别方法和极值预测方法为飞机和发动机可靠性研究提供了重要的方法支持。     

基于叠加原理的群管桩的纵向振动

利用Winkler地基模型来模拟管桩与桩周土、管桩与桩芯土的动力相互作用,在忽略桩周土、桩芯土的径向、环向位移的情况下,得到了Winkler地基模型的刚度系数和阻尼系数。在Winkler地基模型的基础上建立了主动管桩和被动管桩的纵向振动方程,将相互作用因子的概念扩展应用到管桩-管桩纵向动力相互作用,得到了管桩-管桩纵向动力相互作用因子。在叠加原理和管桩-管桩动力相互作用因子的基础上,求解了管桩的纵向振动,得到了管桩的纵向动力阻抗。通过数值算例分析了相关参量对管桩-管桩纵向动力相互作用和群管桩纵向振动的影响。研究结果表明:管桩内外半径比、桩土剪切模量比、管桩长径比对管桩-管桩纵向动力相互作用和群管桩纵向振动有较大的影响,桩间距较大时管桩-管桩纵向动力相互作用因子和群桩动力阻抗随频率变化曲线波动越大;管桩壁厚不宜过薄。     

功的广义叠加原理

<正> 1.前言作为常识,教科书一再告诫功不能叠加.其实,问题在于对“叠加”两字的理解.一般都理解为几个力“分别”作用时作用效果的简单相加.这样一来功变成了不能叠加的量.计算外力功时往往只能考虑整个体系的全部荷载,而不能分别计算,有时这给计算增加了许多难度,也为一些公式的推导的理解增加了难度.一般说来,功是针对一个结构体系来说的,而不是象位移那样是针对某一点.而且,外力总功取决于外     

功的广义叠加原理

作为常识，教科书一再告诫功不能叠加．其实，问题在于对“叠加”两字的理解．一般都理解为几个力“分别”作用时作用效果的简单相加．这样一来功变成了不能叠加的量．计算外力功时往往只能考虑整个体系的全部荷载，而不能分别计算，有时这给计算增加了许多难度，也为一些公式的推导的理解增加了难度．     

脉冲载荷作用下钢梁动力响应及反常行为的应变率效应

为了讨论率敏感材料软钢钢梁受矩形脉冲载荷作用下的动力响应问题,通过直接离散有限变形弹塑性连续体最小加速度原理中的Lee泛函得到基本控制方程,并将包含应变率的Cowper-Symonds方程嵌入应力-应变关系方程,使该计算模型计及材料的应变率效应,因而能够准确描述钢梁受爆炸和冲击载荷作用下的动力响应问题。该计算模型的有效性通过与通用有限元程序ABAQUS比较而得到了验证,并进一步与已有的刚塑性解做了对比。利用该计算模型进行数值计算,分析了均布和集中脉冲载荷作用下钢梁动力响应的应变率效应,结果发现对于钢梁存在新的异常行为响应模式,应变率导致异常区域偏移和扩大,已有的刚塑性解在一定载荷强度范围内不能准确预报钢梁的实际位移。     

基于应变响应的预损伤钢筋混凝土梁损伤识别研究

针对大型桥梁工程结构健康检测中难以实施人工激励的实际状况,提出和推导了环境激励下由应变响应实现结构损伤识别的快速方法及原理。以应变计获取不同损伤状况下钢筋混凝土梁的应变响应信息,研究了预损伤钢筋混凝土梁结构频率、振型、模态阻尼等动力特性在不同损伤状况下的演变规律。研究结果表明,本文所提原理和方法可直接、快速实现环境激励下钢筋混凝土桥梁结构的损伤识别。     

基于能量原理确定系泊碰撞载荷的有限元法

准确地确定出船舶系泊时的撞击载荷, 对船舶及海洋平台的强度研究都是极其重要的. 提出了通过能量原理和有限元分析确定系泊撞击载荷的方法. 碰撞时, 动能和变形能满足能量守恒, 动能是包括附连水质量在内的船体总动能, 此动能在撞击时转化为变形能, 根据变形能与载荷的关系, 求出碰撞载荷. 通过具有碰撞载荷理论解的梁的验证, 表明该方法是完全可行的. 为实际工程提供了确定护舷撞击力的理论依据和计算方法.     

旋转相似载荷下轴对称结构弹性响应的快速算法:旋转叠加法及其应用

基于叠加原理,采用坐标旋转和线性叠加的方法,建立了求解旋转相似载荷下轴对称结构弹性响应的快速算法--旋转叠加法.文章首先给出了"旋转相似载荷"的定义,推导了相关计算公式,然后给出了一个应用实例,验证了算法的正确性和有效性,最后对相关问题进行了讨论.旋转叠加法巧妙利用了叠加原理和结构的轴对称性,对同一结构只需一次分析,即...     

非线性叠加原理的应用与讨论

以Miner、Boltsman叠加原理为代表的线性叠加原理在探讨低应力水平的蠕变叠加作用时存在很大困难,文章对此进行了分析讨论,并在此基础上建议了一种非线性叠加原理,在实际应用中得到了很好的验证．     

基于T型平尾结构的抖振载荷测量技术研究

抖振载荷是飞机在进行高速、大机动飞行过程中经常遇到的一种载荷形式。针对T型平尾布局飞机,充分考虑结构的传力形式,采用应变法进行抖振载荷测量。基于抖振载荷特殊性,在工况设计时充分考虑了非对称载荷工况,建立的非对称载荷方程相比对称载荷方程精度有所提高,通过飞行试验分别计算了飞机在进行水平失速与30° 转弯失速过程中结构抖振载荷,平尾根部最大剪力达到结构限制载荷的76.1%,弯矩达到限制载荷的61.6%,中央翼盒滚转力矩达到限制载荷的13.26%,获取的载荷数据不仅保证了飞机在进行大机动飞行科目时的飞行安全,同时为飞机结构设计提供了数据支持,此种方法同样满足于其他类似结构抖振载荷测量。

     

应变测量的光栅法

本文提出一种新的应变测量方法。用模压全息光栅作为应变传感器，测量光栅衍射点空间位置的变化量，直接获得应变或应力分量。全息光栅的模压制作，可以大幅度地降低成本。视频技术与微机技术的运用可以自动地获得应变和应力的数值。     

基于移动载荷响应的多跨连续桥梁损伤检测

应用有限元法将连续桥梁结构离散为两跨弱耦合欧拉-伯努利梁模型,研究了该弱耦合梁系统由于局部损伤而引起的振动模态局部化现象.利用Newmark直接积分法求出在移动车载作用下桥梁的动态响应,并进一步推导出动态响应桥梁对物理参数(如杨氏模量)的时域灵敏度.在反问题中利用基于响应灵敏度的有限元模型修正法识别出桥梁的局部损伤,并讨论了人工测量噪声对损伤识别结果的影响.算例表明该方法能够快速有效地检测具有相重频率的弱耦合系统的局部损伤,并具有精度高、对测量噪声不敏感等特点.     

基于Iwan模型的接合面切向响应建模

针对工程中常见预紧力作用下的搭接接头,研究其在小幅切向位移激励时的切向位移响应问题,为此提出一种新的基于实际表面形貌和材料性能参数的滑移力密度分布函数.应用该分布函数得到搭接接头切向响应本构模型,并获得单位加载周期内的迟滞曲线和能量耗散值,通过与已出版的实验结果相对比,发现得到的模拟值与实验结果吻合,证明该模型的合理性.在此基础上利用该分布函数研究了接合面切向位移与切向力、切向接触刚度及能量耗散之间的关系,结果表明:建立的模型能很好地描述接合面间切向力与切向位移之间的关系,临界滑移力函数开始迅速上升,到达最大值后迅速收敛到零;切线力与切向位移之间表现出非线性特性,随着切向位移的增大,切向接触刚度表现出"软化"现象;初始切向刚度与法向载荷、粗糙度参数及塑性指数有关,对于确定的接触表面,法向力越大,初始切向刚度越大;初始切向刚度同样也随着塑性指数的增大而增大.     

基于Iwan模型的接合面切向响应建模

针对工程中常见预紧力作用下的搭接接头,研究其在小幅切向位移激励时的切向位移响应问题,为此提出一种新的基于实际表面形貌和材料性能参数的滑移力密度分布函数.应用该分布函数得到搭接接头切向响应本构模型,并获得单位加载周期内的迟滞曲线和能量耗散值,通过与已出版的实验结果相对比,发现得到的模拟值与实验结果吻合,证明该模型的合理性.在此基础上利用该分布函数研究了接合面切向位移与切向力、切向接触刚度及能量耗散之间的关系,结果表明:建立的模型能很好地描述接合面间切向力与切向位移之间的关系,临界滑移力函数开始迅速上升,到达最大值后迅速收敛到零;切线力与切向位移之间表现出非线性特性,随着切向位移的增大,切向接触刚度表现出"软化"现象;初始切向刚度与法向载荷、粗糙度参数及塑性指数有关,对于确定的接触表面,法向力越大,初始切向刚度越大;初始切向刚度同样也随着塑性指数的增大而增大.     

基于汽车与行人碰撞载荷特点的下肢长骨建模

基于THUMS(total human model for safety)下肢长骨有限元模型, 在材料和单元属性等方面进行了改进. 在详细分 析行人下肢长骨载荷特点的基础上, 采用多种不同载荷工况下较新的生物力学实 验数据, 对长骨模型进行了前-后和外-内加载 方向的准静态三点弯曲验证, 同时对近心端1/3处、中部和远心端1/3处加载的动态三点弯曲 验证. 验证结果表明, 该模型具有较好的生物逼真度, 能够准确地模拟行人下肢长骨的骨折 及碰撞响应, 可用于后续行人下肢模型的开发, 并为行人下肢损伤机理和安全防护研究提供 准确高效的研究手段.     

基于确定性计算响应面的复杂工程结构不确定性建模研究

由于复杂工程结构具有不确定性参数较多和非线性较强等特点,本文研究了如何用确定性计算响应面方法建立其响应特征和不同自变量之间的高精度模型,以两个典型非线性显示函数和一个含有多个不确定参数的螺栓结构为例,采用高阶幂多项式和最小二乘支持向量机两种方法建立了响应面模型,阐述了用支持向量机建立响应面模型的一般步骤。与高阶幂多项式...     

基于高斯原理的非理想系统动力学建模

高斯原理给出了通过求函数极值、从可能运动中鉴别出真实运动的规则, 它可以使得多体系统动力学问题不需通过求解微分(代数)方程, 而是采用求解最小值的优化方法来解决, 从而提供了一种适用于优化算法的建模思路, 因此, 如何定义恰当的高斯拘束函数是动力学优化方法得以实现的前提. 对于理想系统而言, 约束对系统的作用可以通过约束方程来体现, 故高斯拘束可表达为系统质点加速度的函数, 系统的动力学问题因此可以描述为目标函数为高斯拘束函数、优化变量为质点加速度的约束最优化问题; 当系统中需要考虑干摩擦等非理想因素时, 部分相互作用不能被所定义的约束方程所涵盖而需要采用额外的物理规律来描述, 这种相互作用破坏了原有的针对理想系统的高斯拘束函数的极值特性. 基于变分类的高斯原理, 推导并证明了目标函数以理想约束力所表达的非理想系统的极值原理, 针对目前文献中用于非理想系统的高斯原理进行了讨论, 指出其实际为文中的极值原理在非理想约束力与理想约束力无明显关联时的一种特殊表达形式, 当非理想约束力与理想约束力有明显的函数关系(如库仑摩擦定律中滑动摩擦力与法向约束力间的线性关系)时, 该形式失效; 同时根据文中的极值原理, 得到了考虑库仑摩擦时非理想的多体系统动力学问题的优化模型. 例子中分析了优化模型及相应的线性互补性模型的关系, 分析发现在满足刚体滑动问题的唯一性条件下二者互为充分必要条件, 从而证明了文中优化模型的可靠性; 并采用优化计算方法进行了动力学模拟, 模拟结果显示了将高斯原理与优化算法相结合的可行性及有效性.      

岩石对冲击载荷的动态响应

用Split-Hopkinson压力杆方法研究岩石的动态特性时,发现应力波通过破裂岩石试件产生的衰减和岩石动态强度的降低。本文考虑到修正的必要性,根据实验数据给出了一种分析和计算岩石动态强度的新方法,文中也给出了灰色砂岩和石灰岩的动态强度和动态应力应变关系,此外还分析讨论了影响动态强度的一些因素。     

基于高斯原理的多体系统动力学建模

基于高斯最小拘束原理,以释放中的绳系卫星为背景,建立地球引力场内变长度大变形柔索联系的多体系统动力学模型. 利用基尔霍夫动力学比拟方法将柔索的变形转化为刚性截面沿中心线的转动,使包含刚性分体与变形体的刚柔耦合系统转化为由柔索的刚性截面与刚性分体组成的广义多刚体系统. 由于刚性截面的局部小变形沿弧坐标的积累不受限制,适合描述柔索的超大变形. 文中对此刚柔耦合多体系统导出其在地球引力场中的拘束函数,考虑各分体在空间中相对位置的几何约束条件,利用拉格朗日乘子构成以条件极值问题为特征的数学模型. 将高斯原理用于多体系统动力学的建模,其特点是以寻求函数极值的变分方法代替微分方程,通过数值计算直接得出运动规律. 其形式统一,不随系统拓扑结构的变化而改变,也无需区分树系统或非树系统.对于带控制的多体系统,动力学分析还可根据技术需要与系统的优化结合进行.      

关于应变响应谱与应变传递函数关系的一个公式

本文在已知力-应变传递函数的基础上,导出了激励力谱,应变响应谱和应变传递函数间的关系.