基于石英晶片扭转效应的微小推力测量研究

针对毫牛(mN)级电推进器输出推力的动态测量难题,该文基于压电式扭矩传感器开发了一种微小力测量装置,通过将推进器端“小力 大力臂”转化为测量端“小力臂 大力”的方式,将推进器输出的微小力转化成扭矩测量,实现了毫牛(mN)级微小力的测量。通过电磁力施加标准微小力的方式对测量装置进行静态标定,非线性误差和重复性误差分别为1.26%和1.43%。采用脉冲激励响应实验法获得测量装置在推力测量方向上的固有频率为35 Hz。试验结果表明,该测量装置对mN级电推进器微小输出力测量的可行性。     

平行试样土水特征曲线及其力学性质的试验研究

基于压力板仪对相同制样参数的8个三轴试样进行SWCC试验,对比试样土水特征曲线的差异,并对试验完成后的7个有效三轴试样进行无侧限抗压强度试验。通过对比研究剪切力与剪切位移关系、峰值强度与饱和度关系等内容,对试样的力学性质进行研究,并通过饱和度时程曲线对其结果进一步分析。研究结果表明:即便是相同条件制备的试样,其SWCC之间也会存在差异性,并与一定基质吸力范围相对应,但随着基质吸力增大,SWCC趋于一致;在SWCC试验后,由于高基质吸力下试样的平衡饱和度差异极小,试样的峰值强度与平衡饱和度没有必然联系;在一定基质吸力范围内,饱和度时程曲线相近的试样,最终的力学特性也相近,考虑这一基质吸力范围对应的孔隙在试样中占主导地位,因此这段时程曲线可以为试样均一性的研究提供一定思路。     

粒间应力、土骨架应力和有效应力

有效应力的概念和有效应力原理对于土力学具有奠基性的意义。但对于诸如"有效应力是虚拟的应力还是真实应力","有效应力方程是否需要修正"等问题在土力学界一直存有争议,尚没有形成共识。在明确有效应力就是不包含孔隙流体压强作用的土骨架应力的基础上,由土颗粒间力的平衡分析和土骨架单元体的平衡分析得到有效应力与总应力以及孔隙流体压强关系的表达式。对于饱和土,这一表达式就是Terzaghi的有效应力方程。表明Terzaghi的有效应力是真实的物理量,具有明确的物理意义,Terzaghi的有效应力方程不需要做任何修正。文中阐明了有效应力、粒间应力和土骨架应力的物理意义及其相互关系。说明在分离考虑孔隙流体压强作用的情况下,有效应力、粒间应力和土骨架应力三者可以是一致的,即不包含孔隙水压强作用的粒间应力和土骨架应力就是有效应力。土骨架应力可以分成孔隙流体压强产生的土骨架应力和有效应力两部分,两者都对土体的变形和强度有贡献,但是作用效果不同。在孔隙流体压强作用对土体的变形和强度的贡献可以忽略的条件下,有效应力决定土的变形和强度。     

非圆链(带)传动的速比函数计算方法研究

利用微分几何学中相伴曲线方法,建立了连续映射模型和离散映射模型,依据这一模型,可以方便地研究非圆链(带)轮副的传动特性、速比函数求解、多边形效应的影响等问题,探讨了非圆链传动的各类瞬心、节曲线、旋轮线等几何特征,研究发现两链轮节曲线同链条节曲线做纯滚动时,它们瞬时所滚过的弧长一般并不相等,给出了非圆带轮及非圆链轮速比函数求解的具体算例,从中可以看出多边形效应对速比的影响。     

基于分布式光纤传感的防热结构损伤识别研究

防隔热结构已大量应用在工程中,其健康状态对结构安全至关重要。为了监测隔热层粘接结构的健康状态,该文提出了一种基于分布式光纤传感器的防热粘接结构的损伤识别和监测方法。利用有限元法对带损伤试件承受弯曲载荷的过程进行了数值模拟,通过模拟的应变结果确定含有脱粘、裂纹两种损伤试件的应变趋势,作为判断结构失效的分类依据。通过对带有脱粘和裂纹缺陷的试件进行实验识别并定位损伤位置,监测试件的健康状况。研究结果表明,根据结构受载状态下的应变趋势可以判断试件是否发生脱粘或裂纹损伤,从而实现对结构的健康状态监测。     

变量柱塞泵的键合图建模和动态仿真研究

变量柱塞泵的动态响应能力是分析泵控系统品质的一个重要标准，因而必须建立有效的变量柱塞泵动态数学模型。本文分析总结了国内外以往各种有关变量柱塞泵的研究和存在的问题。在此基础上利用键合图建模技术建立了一个简化的非线性变量柱塞泵动态数学模型。模型中的许多结构参数的处理取决于泵模型的选取。在本研究中，使用的是Parker公司的PVP76型恒压变量柱塞泵。针对其中一些影响较小的非线性项和因素进行了近似线性化处理和忽略。然后使用MATLAB／SIMULINK进行动态仿真，结果表明该泵的动态数学模型是令人满意的。最后通过变化一些重要的结构参数来分析其对系统动态响应的影响程度，为系统优化提供了理论依据。     

砂雨法试样制备平行试验研究

在中国各类基础设施大规模、高速度建设的历史背景下,岩土工程学科也面临空前的机遇和挑战,以岩土离机为代表的大型试验装备也得到迅速发展,为理论研究、实践指导提供了十分重要的研究手段。为推动我国离心模拟技术标准化及在实际工程中的应用,扩大离心模拟技术在工程界的影响力,开展了全国岩土工程离心模拟的平行试验,试验内容包括砂土模型地层的制备、桩基础承载力以及边坡稳定共3大类试验。介绍的是采用砂雨法制备砂土地层的相关试验成果,共有8家单位参与了此项研究工作。试验材料采用福建标准砂,出砂头采用圆筒网眼式或者线型鸭嘴式,落砂装置各单位自备。试验结果分析得到落距-相对密实度标定曲线,并设定土体目标相对密实度（55%和75%）,验证曲线的可靠性;同时考察制备模型地基的相对密实度在空间上的均质性,并对出砂头的类型及孔径大小、流量、出砂头水平移动速度对相对密实度的影响做了初步探讨。     

模态数量对薄壁短圆柱壳振动响应分析的影响

采用振型叠加法研究薄壁短圆柱壳受谐波激励的振动响应分析时模态截断数量的影响,且考虑简支-简支、固支-固支和固支-自由三种约束条件。首先基于Love壳体理论建立薄壁短圆柱壳的动力学模型。然后,给出采用振型叠加法进行薄壁短圆柱壳受径向谐波激励时的振动响应求解方法。在三种不同约束条件下,计算采用不同模态截断数量时的稳态响应的振动幅值,对比其一致性,并与实测结果进行比较。结果表明,在这三种约束条件下计算受谐波激励薄壁短圆柱壳的振动响应,需要截取前8阶模态函数用于表征位移模式;模态数据超过8阶对响应计算的精度没有明显改善,实测振动响应结果与解析结果基本吻合。     

用相位共轭法进行平板辐射声场的识别

基于相位共轭方法采用数值方法对平板辐射声场进行识别和重构,采用不同的阵列形式重构了平板的法向速度,辐射声功率以及声强。数值计算结果表明：在近场基于声压梯度测量使用偶极子源的平面相位共轭阵列形式对声场重构的效果最好,并能准确识别平板的法向速度,辐射声功率以及声强。相位共轭方法具有测点少,可自然使用局部重建方法,不存在解不稳定问题等优点,具有很好的应用前景。     

基于压电测力仪的模拟加载标定方法研究

在航空航天、高端装备制造领域,常伴随着大力值比载荷的产生,为监测其工作状态,需要对大力值比载荷大小、方向进行准确测量。该文以压电式力测试系统为研究对象,提出一种用于测力仪标定的旋转模拟加载方法。首先,基于力分解原理,结合标定装置的实际轴线与理论轴线的偏差原理,得到模拟加载过程中侧向合力随加载方位角变化的几何分布规律。针对侧向力理论波动的特点,提出一种新的模拟加载方法-旋转模拟加载法。最后设计了矢量力模拟加载实验,对测试系统应用非旋转模拟加载方法和旋转加载法进行试验对比。结果表明,应用旋转加载标定法时,测力仪侧向合力输出误差最大降低了18.7%F.S.,验证了旋转模拟加载方法的可行性和合理性。