多管火箭炮两种定向管的比较分析

为了分析比较玻璃钢定向管和金属定向管的性能,以某多管火箭武器定向管为研究对象,基于结构有限元方法建立了火箭武器的结构动力学模型,计算得到发射过程中的动力学响应.数值计算结果表明:两种定向管均满足强度要求,能正常发射,玻璃钢定向管的质量为金属定向管的23%,有利于武器系统的轻量化.玻璃钢定向管的刚度小于金属定向管的刚度,发射时方位和俯仰的摆动幅度大于金属定向管,应采取措施增强刚度.     

针栓式变推力火箭发动机内流场数值仿真研究

发动机推力室的工作过程直接影响到发动机的性能,在设计过程中,从理论上分析推力室内的燃烧流动过程具有非常重要.通过数值仿真,可以大大缩短发动机的研制和改进设计周期,减少研制经费.针对自燃推进剂针栓式变推力液体火箭发动机燃烧与流动的特点,借助CFD计算软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型及有限速率化学反应模型,对采用针栓式喷注器的变推力液体火箭发动机的推力室喷雾燃烧过程进行了数值仿真.计算结果得到了压强分布,温度分布,牛成物的摩尔分数分布,粒子轨迹分布、流强、混合比分布以及流动码赫数分布等,并对流场结构和影响发动机性能的喷注器参数进行了分析.数值计算结果可为变推力发动机喷注器和推力室的设计和优化提供参考.     

基于SST湍流模型的空化流场的仿真分析

空化器是安装在超空泡航行器前端的关键部件,它的基本功能是诱导和促进航行器空泡的生成.为了使水中航行器系统的稳定性和快速性增强,根据k-ω的SST(剪切应力输运)湍流模型,对圆盘空化器的三维空化流动进行数值仿真,对空化流仿真计算的结果,得到了超空泡外形、阻力特性以及空泡最大直径和长度随空化数的变化规律,并与经验公式的计算结果进行对比.研究结果表明比经验公式计算结果具有良好的一致性,说明所采用的湍流模型和数值方法能够准确预报空化流问题,为研究空化流问题提供了一定的参考依据.     

比幅和差式单脉冲雷达微波和差器建模

在定向雷达中，微波和差器的不理想性，对单脉冲雷达定向特性构成了一定的影响，这种不理想性主要由组成和差器的微波桥各端口的小失配形成。为了模拟这种影响，对三通道单脉冲定向雷达微波和差器进行了分析，建立了微波和差器仿真用模型，应用这一模型可以模拟构成和差器的微波桥端口小失配对单脉冲雷达定向特性的影响。这在分析单脉冲雷达定向性能、时域仿真研究单脉冲雷达抗干扰性能等应用中是有意义的。     

数值计算在数字图像边缘检测中的应用

随着图像工程技术的发展,利用数字图像技术来分析和解释复合材料微观结构已成为热点.为从复合材料微观结构图像处理与分析中得到纤维图像的直线及曲牢很小的长度信息.着重利用哈夫变换等图像处理方法提取复合材料的纤维长度分布信息,并结合数值计算的相关知识对结果进行处理,达到了分析复合材料微观结构的目的.经过理论分析与仿真验证,哈夫变换等方法可以有效地处理好纤维图像中错综复杂的线段,数值计算可以精确地得出汁算结果.     

自由液面下增阻器水动力特性的数值仿真

水力增阻器是一个利用水的阻力来实现高速运动物体减速的装置.采用RANS方程和RNG湍流模型对增阻器特性进行了数值仿真计算,能得出了流场的自由液面变化情况、增阻器表面压力分布以及阻力系数随浸深和来流速度的变化规律等,从中缩短了增阻器阻力计算周期并节约了阻力试验成本.计算结果表明:增阻器压力主要集中在增阻器背面与流体接触面上,最大压力出现在增阻器拐角处下端;增阻器阻力系数受来流速度影响不大,但随着浸水深度的增加呈现总体减小的趋势.可为增阻器的结构设计以及阻力预报提供重要参考依据.     

复合材料结构水下振动噪声仿真研究

开展复合材料夹芯板的损耗特性测试试验,获得了复合材料夹芯板结构内损耗因子,并以此作为数值计算的基础参数输入;采用声固耦合有限元分析法,对水下航行器上层建筑采用复合材料夹芯板后的振动声辐射特性进行分析;探索了壳板厚度参数对水下航行器上层建筑振动声辐射特性的影响规律,提出了复合材料上层建筑结构声学优化设计方案,旨在为上层建筑结构声学设计提供参考.     

（中国微米纳米10035）基于叠层定向结构调控的高导热柔性聚偏氟乙烯/膨胀石墨复合材料

利用二次成型工艺制备了PVDF/EG叠层定向结构复合导热材料,并采用X衍射、扫描电镜对PVDF/EG复合材料及形貌进行表征,同时,研究了PVDF/EG叠层定向结构复合导热材料不同方向的热扩散特性、热导特性及材料的机械力学特性.叠层定向结构沿内部薄膜面内方向热扩散系数是其竖直方向的4.1倍,在EG质量分数为15wt％,20 wt％and 25％25wt％时,叠层定向结构PVDF/EG复合材料热导率分别为1.595 W/(m·K)、2.87 W/(m·K)和3.9843 W/(m·K),具有较低的"渗漏"阈值,表明利用二次成型工艺对PVDF/EG复合材料定向结构调控,能达到提高复合材料热导率的目的.而且,PVDF/EG叠层结构复合导热材料具有较好柔韧性,适合作为界面热导材料.     

周期复合材料结构高阶多尺度方法的数值精度提高策略

高阶多尺度方法在计算数学、计算力学和计算材料学等领域得到了广泛的应用,为了进一步挖掘高阶多尺度方法的计算潜力,本文结合单胞边界条件优化选择和边界层构造,提出了一种高阶多尺度方法的数值精度提高策略,并给出了施加数值精度提高策略的高阶多尺度方法的误差分析.然后,建立了周期复合材料结构弹性力学问题具有数值精度提高策略的新的多尺度数值算法.最后,通过对周期复合材料结构弹性力学问题的模拟,验证了所提出数值精度提高策略的有效性和最优的数值精度.     

压电纤维复合材料悬臂梁发电性能分析

研究了压电纤维复合材料悬臂梁俘能器的电学特性,使用有限元法分析了叉指型电极结构尺寸、压电纤维和基板材料厚度对输出电压的影响,并将同等尺寸的d33和d31模式压电纤维材料悬臂梁俘能器发电能力进行对比分析.结果表明:叉指电极结构尺寸对工作于d33模式的压电纤维材料悬臂梁俘能器输出电压影响较大.d33模式俘能器具有能产生高电压、低电流值的特点,当压电纤维和基板材料的最佳厚度比为0.75时,俘能器产生电荷量最大.而d31模式俘能器具有能产生低电压、高电流值的特点,当压电纤维和基板材料的最佳厚度比为0.6时,俘能器的输出电压最大.相对于d33模式压电纤维材料,工作于d31模式压电纤维材料更适合作为发电材料使用.     

多管火箭发射系统虚实混合动力学建模与仿真

为减小火箭出管后的初始扰动,运用多体动力学虚实混合建模与仿真技术研究多管火箭的出管姿态。对试验数据进行频谱分析,对关键部件进行结构动态特性分析和模态试验,采用虚实混合建模方法,构建多管火箭发射系统的动力学虚拟样机模型。采用柔性连接Bushing模拟发射系统的弹性特性,经过工程计算获得燃气冲击力并以脉冲形式施加到模型中,研究弹管间隙、质量偏心、推力偏心、发射时序和发射时间间隔等因素对火箭出管姿态的影响。研究结果表明：合理的弹管间隙、质量偏心、发射时序和发射时间间隔可以减小火箭出管后的初始扰动。     

面向火箭数据分析和故障诊断的数据仓库设计

针对运载火箭测试发射数据分散存储且数据利用不充分的问题,提出了以数据仓库技术对火箭的测试发射数据进行组织和存储管理,实现对火箭数据价值的深层次发掘。根据运载火箭数据的特点,提出了数据仓库基础层、源数据层、数据交互层、数据架构层、应用层、显示层六个层次的框架设计;通过面向火箭数据分析和故障诊断的数据清洗规则设计,对不同来源、不同格式的数据进行清洗和加载;对火箭的数据应用方向进行了探索,设计了包络分析、相关性分析、故障诊断等数据分析模块。用某型号火箭测试发射数据进行了验证,结果表明,数据仓库方案切实可行,为后续火箭数据的持续性管理和分析奠定了基础。     

Modeling nonlinear elastic behavior of reinforced soil using artificial neural networks

This paper presents the application using a multilayer neural network to model nonlinear elastic behavior of composite soil reinforced with fiber and stabilized with lime. First, shear modulus of the reinforced soil was assumed to be a nonlinear function of multiple variables such as contents of short fiber and lime powder, confining pressure, sample-aging period as well as shear strain. Secondly, a multilayer neural network was designed to map the highly nonlinear relationship between shear stress and strain. Thirdly, conventional triaxial shearing tests have been conducted for 34 sets of soil samples to provide experimental data for training and validating the neural network model. Finally, the neural network-based parameter sensitivities have been analyzed. The results of sensitivity analysis indicate that the lime content and the sample curing time play more significant roles than the fiber content in improving soil mechanical properties. It is the first attempt to apply the neural network to modeling of elastic behavior of composite soils, and has been found that modeling of reinforced soil using a multilayer neural network can provide more quality information on the performance of reinforced soil for better decision-making and continuous improvement of construction material designs.     

基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究

为了解决运载火箭对地面测试与发射过程中对数据综合分析能力,飞行过程的故障诊断和预测能力,以及故障处理措施的快速决策等能力的迫切需求,提出一种基于数字孪生技术的火箭测试与发射过程健康管理系统设计方案;该方案通过建立运载火箭测试与发射阶段数字孪生模型,实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真,依托数字孪生模型,对运载火箭健康管理功能进行了设计和优化;利用真实火箭和数字孪生火箭的信息交互,可有效实现火箭测试过程数据分析、飞行过程协同诊断,以及故障处理决策支持等功能;该系统提高了火箭发射的可靠性,为火箭可靠飞行提供了技术保障;同时,该技术在运载火箭健康管理上的应用也面临一些关键技术还需要进一步突破和发展.     

外测数据融合准则及最优权值计算方法

航天发射对火箭飞行弹道数据处理的精度要求日益增高，对参与外测融合解算的雷达信息可靠性也提出了较高的要求。为解决航天发射时异常测量数据参与外测融合求解可能会导致火箭弹道精度降低的问题，提出了外测数据融合准则和短时多测元快速遴选方法，可有效识别、剔除异常测量数据，确保同目标高精度测元参与融合解算；并针对不同体制、不等精度的测量数据设计了一种最优权值快速计算方法，该方法综合考虑了测控设备的实际测量精度及布站几何对弹道精度的影响，确保在设定步长内融合权值最优。仿真结果证明该算法简单适用，可确保关键节点测控信息源的准确度，有效提高了发射场火箭弹道参数的处理精度。     

箭载共形相控阵卫星数据链通信仿真研究

利用中继星作为通信中继,在运载火箭发射的全程中火箭与中继星都视线可见,不存在遮挡,可以实现对运载火箭的不间断测控。文章对运载火箭共形相控阵卫星数据链传输过程中的自由空间衰减、大气衰减、火焰衰减、极化衰减、天线指向误差损耗、雨衰等进行了分析,并对火箭飞行过程中,S波段箭载共形相控阵卫星数据链的安全裕度进行了仿真。     

Two-dimensional modeling of material failure in reinforced concrete by means of a continuum strong discontinuity approach

The paper presents a new methodology to model material failure, in two-dimensional reinforced concrete members, using the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA). The mixture theory is used as the methodological approach to model reinforced concrete as a composite material, constituted by a plain concrete matrix reinforced with two embedded orthogonal long fiber bundles (rebars). Matrix failure is modeled on the basis of a continuum damage model, equipped with strain softening, whereas the rebars effects are modeled by means of phenomenological constitutive models devised to reproduce the axial non-linear behavior, as well as the bond-slip and dowel effects. The proposed methodology extends the fundamental ingredients of the standard Strong Discontinuity Approach, and the embedded discontinuity finite element formulations, in homogeneous materials, to matrix/fiber composite materials, as reinforced concrete. The specific aspects of the material failure modeling for those composites are also addressed. A number of available experimental tests are reproduced in order to illustrate the feasibility of the proposed methodology.     

长玻纤增强热塑性复合材料车轮径向载荷下的强度仿真

为提高复合材料车轮仿真的准确性,采用高性能长玻纤增强热塑性复合材料作为车轮材料,探索在考虑材料各向异性的情况下联合使用Moldflow,Digimat和Abaqus对车轮强度进行仿真的方法,并针对具体车轮采用该方法按照国家标准进行径向载荷下的强度仿真与分析.研究结果表明：复合材料各向异性特性对车轮应力、应变的分布及最大值均有较大影响;在同一位置是否考虑材料各向异性影响得到的应力值最大相差达314%.该方法可提高长玻纤增强复合材料车轮强度仿真计算结果准确性,可为车轮的进一步轻量化提供参考.     

圆环面上纤维轨迹的计算机辅助设计

曲面上的曲线造型是计算机图形领域的一个新的研究热点,而且它们在纤维织物编织,三维服装裁剪以及复合材料的纤维缠绕轨迹设计等领域有十分广泛的应用,为了解决圆环面上纤维轨迹的计算机辅助设计问题,研究了圆环面上测地线的解析解以及拟测地线数值求解的具体算法并给出了其表达式,测地线是曲面上两点之间最短距离的曲线段,在一般曲面上没有解析解,但是在圆环面上却可求出其精确的解析解,但在曲面的边沿部分,测地线因不能实现自然的折返过渡,于是拟测地线就被引进到曲面上的曲线造型设计之中,在拟测地线分析研究基础上,给出了圆环面上拟测地线的方程及数值解法,通过其在一个实例中的应用结果证明,该方法可获得织物的纺织条纹以及缠绕物体的纤维轨迹。     

玻纤增强聚乙烯界面行为的分子模拟研究

为研究复合材料界面与力学性能的关系,本文运用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法,从玻纤(GF)与聚乙烯(PE)界面结构和能量的微观角度分别探讨了分子静态和动态下界面的吸附、粘结行为,并从分子微观角度提出玻纤增强聚合物复合材料力学性能的观点。结果表明:体系中静电力、键合力和范德华力的作用使得GF／PE混合体系比纯PE体系更加稳定;当GF加入量过大时,体系中非键合原子之间近程排斥力增大,色散力减小,影响到基体PE与增强物GF的粘接力,也不能起到良好的粘结作用。