跳马项目的三维实时动态测量系统

为跳马项目研究的电测系统中引入数字信号处理的传递函数及频谱分析的方法,采集和处理了因人体冲击三维力对信号的耦合干扰造成的十分复杂的响应信号,具有较高的动态测试精度.可以获得跳马动作的全部运动生物力学参数.现已用于中国国家体操队进行计算机辅助训炼.     

远程多点三维实时运动测量仪

基于图像和视觉的非接触运动跟踪是目前光测力学中一个活跃的研究领域,在科研和工程测量方面都得到了广泛的应用.本文基于立体视觉原理介绍了一种远程多点三维实时运动测量仪,该系统由2个可独立工作的测量站构成,每个站具备完整的高速图像采集、距离测量、姿态感知、运动控制和数据处理功能.为了实现远程测量,站点之间通过网线或者无线传输...     

蜻蜓飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题,本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量,由于在图像采集,预处理,位相提取,抑噪声去包络等环节采取了一系列措施,克服了由于蜻蜓翅膀透明度高,表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难,并最终得到了满意的结果。     

蜻蜒飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题,本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在以适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量.由于在图像采集,预处理,位相提取,抑噪声去包络等环节采取了一系列措施,克服了由于蜻蜓翅膀透明度高,表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难.并最终得到了满意的结果.     

勒让德伪谱法求解三维刚体摆姿态运动最优控制问题

研究伪谱法求解三维刚体摆姿态运动最优控制问题. 针对三维刚体摆这类含有约束的力学模型,提出了基于勒让德伪谱法的三维刚体摆姿态最优控制方法. 利用插值逼近设计了三维刚体摆姿态运动最优控制算法,得到了三维刚体摆的姿态最优控制轨迹,并结合松弛参数来控制插值点的取值,寻找满足的可行解. 仿真结果表明,基于勒让德伪谱法的最优控制算法使得三维刚体摆能以较小的误差运动到期望的末端姿态,且计算速度快,能够获得精度较高的控制输入量.     

漂浮运动对风力机气动特性的影响分析

海上浮式风机为蕴藏丰富的深海风能开发提供了有效的解决方案,浮式基础存在的大幅度纵荡、纵摇和艏摇运动可以改变风轮与流场间的相互作用,从而影响风力机的气动特性。基于叶素-动量理论及其修正方法,以NREL 5MW风力机为研究对象,考虑浮式基础运动对叶片不同径向位置处相对入流风速的影响,提出了风载荷的计算模型,通过编程计算获得了叶轮转矩和风力机功率,并比较了不同运动形式对风力机功率波动的影响。结果表明,纵摇对其功率特性影响最大,这为海上浮式风机的优化设计提供理论依据与数据基础。     

旋叶式压缩机滑槽背压对滑片运动特性影响

分析了新型旋叶式压缩机的结构特点，对滑片进行了受力分析，根据达朗伯原理，建立了力与主轴转角关系的数学模型。通过研究滑槽背压变化对滑片运动状态、运动规律等特性的影响及对三种背压状态的比较，认为恒定滑槽背压更有利于改善滑片的运动特性、提高旋叶式压缩机的工作性能，为旋叶式压缩机优化设计建立了基础。     

球体入水空泡演变和运动特性影响试验研究

为了探究表面粗糙度对球体入水空泡演变及运动特性的影响,基于实验室开放水槽试验系统,选取了5种表面粗糙度的球体,使用高速摄像机记录入水过程,并得到了各个球体的入水空泡、喷溅的演变过程以及运动特性的变化。发现入水空泡和喷溅的闭合都会给球体一个负方向的加速度。通过对比不同表面粗糙度球体的位移、速度、加速度曲线,发现表面粗糙度最大的球体在砰击阶段结束后,其速度会明显小于其他球体,并且表面粗糙度对球体运动的影响主要体现在入水早期。分析了上述各球体的入水空泡闭合后,与自由面相连的空泡的收缩运动,发现其收缩速度和加速度曲线均会出现极大值点,呈现出球体表面粗糙度越大出现得越早的趋势。

     

变截面异形杆空中运动特性理论研究

为了提高离散杆战斗部对目标的毁伤效果,提出了一种变截面异形杆设计方案。以爆轰作用后异形杆的初始状态为初始条件,考虑空气阻力对杆条运动的影响,建立了杆条空中运动方程,对比了相同初始条件下长径比相同的柱形杆和异形杆的速度、角速度变化规律。计算结果表明：与柱形杆相比,当杆条与战斗部无安装角时,变截面异形杆在飞行一定距离后能够在保持较高存速的同时获得较好的侵彻角度,近似于正侵彻目标,产生较好的侵彻效果;当杆条与战斗部有安装角时,变截面异形杆也可以在一定飞行距离内形成不连续的杀伤环切割目标,达到与等截面柱形杆相同的毁伤效果。该研究结果对相关离散杆战斗部研究具有一定的理论参考价值。     

基于气力输送技术大体积类球体物料运动特性研究

为了获取大体积物料物理属性参数、负载综合阻力系数和物料形状系数等关键参数,研究不同气力输送条件下大体积物料的运动规律,课题采用理论计算、仿真分析和测试试验相结合的方法,完成了不同体积、不同密度以及不同输送条件下,大体积类球体物料运动特性参数获取、试验测取数据校正和运动数据的对比分析.数据表明,在设定输送条件下,物料运动...     

三维非规则非均匀边界元网格的简便的高精度算法

对三维直接边界元中一阶奇异积分、一阶近奇异积分以及非奇异积分进行统一处理，给出了一种提高积分计算精度的简便有效的方法，对非规则非均匀边界元网格可获得比一般方法高得多的计算精度，非常适合边界形状比较复杂的三维实际问题的边界元分析．     

ANALYSIS ON BUCKLING AND POSTBUCKLING OF DELAMINATION IN 3D COMPOSITES

In this paper, the problem of axisymmetric buckling and postbuckling of a circular thin-film delamination bridged by through-thickness fiber tows in 3D composites is presented. An iterativeprocedure based on Taylor's series expansion is used to generate a family of nondimensionalized post-buckling solutions of the above problem by yon Karman's nonlinear plate theory. Attention is fo-cused, herein, on the effects of the bridge force of through-thickness fibers on the buckling and post-buckling behavior of the delamination. It is found that fiber bridge not only increases the ability of re-sisting delamination buckling and postbuckling, but also brings on the jump of the delamination deflec-tion mode during the postbuckling phase. Consequently the behavior of the composite structure with de-lamination is greatly improved, such as increasing the residual strength and prolonging the service life.     

三维五向编织复合材料渐进损伤分析及强度预测

基于五向编织复合材料连续体细观结构单胞,提出了材料的三维渐进损伤分析模型,采用非线性有限元方法并结合均匀化平均思想,建立了三维五向编织复合材料的强度预测胞元模型.经研究典型编织角材料在拉伸载荷作用下细观损伤的发生及演化过程,分析了材料的细观失效机理,获得了材料的宏观拉伸应力应变曲线和极限破坏强度,并详细探讨了工艺参数编织角对材料宏观力学性能的影响规律.     

用DSPI方法和栅线投影法测量任意曲表面的三维变形

本文采用数字散斑干涉法和栅线投影法同时测量了任意曲表面的三维位移和三维形貌，并运用数字图像处理技术分析了曲表面的三维应变场，用实验方法获得了曲表面的主应变和主方向。     

边坡岩体结构的三维失稳形式及稳定性分析研究

由两组结构面控制的四面体块体是岩体中最基本的结构体, 其稳定性取决于块体所受荷载及结构面上的摩阻力。正确判定边界面上摩阻力分布是评价块体稳定性的关键。本文提出的块体稳定性分析适用于岩体所受荷载为三维非共点力系。在不同外力作用下块体可产生平动、转动、翘扭及倾倒等各种三维失稳组合形式, 从而得到更为合理的块体稳定性评价。     

HYBRID LINEAR AND QUADRATIC FINITE ELEMENT MODELS FOR 3D HELMHOLTZ PROBLEMS

In this paper, linear and quadratic finite element models are devised for the three- dimensional Helmholtz problem by using a hybrid variational functional. In each element, contin- uous and discontinuous Helmholtz fields are defined with their equality enforced over the element boundary in a weak sense. The continuous field is based on the C° nodal interpolation and the discontinuous field can be condensed before assemblage. Hence, the element can readily be in- corporated seamlessly into the standard finite element program framework. Discontinuous fields constructed by the plane-wave, Bessel and singular spherical-wave solutions are attempted. Nu- merical tests demonstrate that some of the element models are consistently and considerably more accurate than their conventional counterparts.     

二维复合材料结构模态分析的边界元法

将边界元方法用于分析二维复合材料结构的自由振动模态，利用特解处理体积力（惯性力）仅需静态基本解就可求解问题，对一各向同性悬臂梁，用该法得到的结果与用有限元或各向性边界元法得到的结果符合得很好，但该法可解各向异性问题，对层状复合材料简支梁，用该法得到了数值结果与用一维层状复合材料梁的理论解的比较表明，当结构的长厚比大于２０时，二者符合得很好，当结构的长厚比小于２０时，一维层状材料梁的理论将产生很大的     

二维类桁架材料结构弹塑性分析

类桁架材料所构成结构的弹塑性行为的精确建模分析保证非常耗时, 为了 在保证精度的前提下提高此类问题的求解效率, 本文利用类桁架材料基本构件长细比 较大的特点,将材料单胞简化为桁架模型. 考虑到微单胞空间分布的周期性,基于 数值均匀化理论提出了类桁架材料结构的宏微观两 级弹塑性求解格式. 原问题转化为宏观上一个非线性弹性连续体计算问题和微观上多个小规 模桁架系统的弹塑性计算问题. 两个数值算例分别考虑了简单加载,非单调加载,规则宏观 结构和具有非完整单胞的较复杂宏观结构等问题. 与实际结构计算结果在精度和时间等方面 的比较验证了求解格式的有效性. 最后还探讨了算法的适用范围.     

接触分析的光滑模型及迭代算法

利用变分不等式和基于信息熵的凝聚函数把有摩擦接触问题模型化为一个标准的凸二次规划问题,极大地简化了这一复杂的问题,同时引入摩擦方向约束并构造了以无摩擦解为初值的迭代算法,在较摩擦系数时计算也能保证收敛,算例表明算法高效可靠。