2D-C/SiC陶瓷基复合材料拉伸试验的声发射特性

对2D-C/SiC陶瓷基复合材料试样在室温条件下单调拉伸试验和循环拉伸试验的损伤声发射信号进行研究,利用无监督层次聚类分析方法对单调和循环拉伸试验的声发射信号进行损伤模式识别,得出了两种拉伸试验下试样都有相同的损伤分类。对每次单调加/卸载试验分别进行应力和声发射信号分析,得到了在循环加载区间和卸载区间试样的损伤情况。对比分析两种拉伸试验的声发射信号,得到两次试验中首次加载相同应力时,两个试样有同一种类的声发射损伤信号,从而说明循环加载对试样的主要损伤影响较小。     

通过模态滤波实现阵列式传感器系统的故障诊断

基于结构振动响应特性利用改进的模态滤波方法对阵列式传感器系统进行故障诊断。在梁结构表面均匀布置一组加速度计,利用模态振型对该系统的输出信号进行重构,将重构信号与实际信号之间的曲率误差作为敏感参数,对系统中的模拟故障传感器进行检测与识别,并加以实验验证。数值计算和实验结果表明:改进的模态滤波方法不仅可以直接有效地对传感器系统进行实时故障监测,而且该方法与外界激励力位置无关,具有良好的工程应用前景。     

PVDF压电传感器在实验模态分析中的应用

提出通过聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器替代加速度计对振动结构进行实验模态分析。在固支梁表面分别布置矩形PVDF压电传感器和加速度计,测量外界激励与振动结构响应之间的频率响应函数,通过模态软件对数据进行分析,得到模态参数并将结果进行对比。实验结果表明,利用PVDF压电传感器对振动结构进行实验模态分析效果良好,且具有附加质量小,频响宽,操作简便等特点,与加速度计相比,具有明显的优越性。     

微型涡流发生器对超临界翼型升阻特性影响实验研究

采用低速风洞实验方法,研究了安装在超临界翼型上的微型涡流发生器四种高度和安装位置对绕该翼型的流动影响。对比干净翼型和安装微型涡流发生器的翼型升阻特性,结果表明:同向安装的微型涡流发生器能减小阻力,但对升力和失速迎角影响不大;大尺寸微型涡流发生器减阻没有小尺寸效果好;高度低于0.4δ(δ为边界层名义厚度)的微型涡流发生器最佳安装位置为参考分离位置下游3.5δ~4.5δ处。     

自动制孔系统智能设计专家系统的研究

构建了一种制孔专家系统,通过对机座、机械手臂及制孔末端执行器设计等应用知识研究,充分利用已有智能设计知识和推理机制,以人类专家水平去解决该领域中相似机械频繁重复设计问题,提出了自动制孔系统智能设计专家系统的总体机构设计方法。研究了系统主要模块的功能以及应用实现方法,并根据主要参数推理出相似设计案例且进行相应设计修改。在此基础上以VB为主要程序设计界面及语言、SQL2005为数据库,完成自动制孔系统主要部件的推理机制及知识应用。     

考虑褶皱和三明治结构的蜻蜓翼自然频率及振型分析

为探究蜻蜓翼的优异结构进而对扑翼飞行器的设计提供技术借鉴，因此利用有限元法对蜻蜓翼二维模型、考虑褶皱和翅脉三明治结构的三维模型的自然频率及振型进行了分析。模态分析结果表明:褶皱结构可以显著提高蜻蜓翼的自然频率，翅脉的三明治结构会略微降低蜻蜓翼的抗弯、抗扭性能，考虑褶皱和三明治结构的蜻蜓翼一阶自然频率远大于蜻蜓的振翅频率，从而保证蜻蜓飞行不会发生共振现象。进一步分析了蜻蜓翼褶皱简化模型前三阶自然频率随起皱高度以及翅脉中蛋白质比例的变化曲线图，表明在一定范围内随起皱高度增大，模型各阶自然频率显著增加，但达到特定起皱高度后反而不利于模型的抗振性能。随着蛋白质层占比的增加，模型各阶频率呈递减的趋势，并以频率的下降快慢得到了蛋白质含量较佳的比例。本研究有助于解释蜻蜓翼的完美结构表现，并为扑翼设计提供借鉴。     

三维编织SiC/SiC复合材料拉伸和弯曲损伤机制

为了研究三维编织SiC/SiC复合材料损伤机制,开展了室温条件下的单调拉伸和三点弯曲试验。实验前,利用CT扫描手段,明确了三维编织SiC/SiC复合材料试样的编织组织形态。对拉伸和三点弯曲试样的微观分析表明:原生孔洞和微裂纹导致了材料在单调拉伸过程中形成局部应力集中,随着拉伸载荷的增大,基体的横向开裂和纤维束间纵向层间裂纹逐渐演化形成纤维内部裂纹,导致材料最终的脆性断裂失效;在三点弯载荷作用下,表现为剪切、拉压共生的多耦合破坏模式,拉应力一侧首先发生失效,随后在中性面处发生剪切破坏,紧接着失效迅速向上下两侧扩展,直至截面在整个厚度方向发生失效;断口与纤维束的走向相关性很大,裂纹基本上沿着纤维束之间的界面进行扩展,导致最终失效未发生在理论失效位置处。      

考虑裂纹表面摩擦阻尼的振动疲劳裂纹扩展分析

以含表面裂纹悬臂梁为研究对象,研究了裂纹面摩擦效应对裂纹疲劳扩展的影响。分析时,用双线性弹簧描述裂纹呼吸行为,用Galerkin方法把呼吸裂纹梁简化为单自由度系统,基于Coulomb摩擦模型和能量耗散理论推导了摩擦阻尼损耗因子,运用广义的Forman方程模拟疲劳裂纹扩展,通过振动分析与裂纹扩展计算同步进行的方法考虑振动与疲劳的耦合效应,探讨了摩擦阻尼对裂纹梁疲劳裂纹扩展寿命的影响。结论表明,摩擦阻尼损耗因子随裂纹扩展呈单调递增趋势,摩擦阻尼对振动疲劳裂纹扩展的影响不容忽视     

基于直接搜索方法的层合板多目标优化设计

直接多目标搜索方法(DMS)是一种不需要计算梯度信息并且能实现全局收敛的多目标优化方法。基于直接多目标搜索方法,以简支层合板铺设角度为设计变量,基频和声功率为目标函数进行层合板结构振动与声多目标优化。分别以4层、8层复合材料层合板为例,用DMS方法对其优化设计,并与传统的遗传算法(GA)对比。结果表明,对于4层复合材料层合板,DMS方法比GA方法优化速度快,且能得到全局最优解;对于8层复合材料层合板,用DMS方法比4层板优化所需时间多,但相比GA方法,DMS方法优化更快。     

频率可调惯性作动器的设计与试验研究

提出用电感-负电阻分流电路来调节惯性作动器的固有频率,使惯性作动器可作为频率可调动力吸振器使用。分析了电感-负电阻电磁分流阻尼的理论模型,随后通过理论和试验分析了惯性作动器固有频率与分流电路参数的关系。以悬臂梁为控制对象,对所设计的可调惯性作动器控制效果进行试验研究。试验结果表明：在保证分流电路系统稳定的前提下,惯性作动器的固有频率随着电感值的降低而增加,惯性作动器的固有频率可以从原来的46.25 Hz调节至111.3 Hz。当惯性作动器固有频率与悬臂梁的固有频率相吻合时,在该固有频率附近悬臂梁的振动幅值降低90%。由此验证了所提出的通过电磁分流电路可以调节惯性作动器固有频率,在不改变惯性作动器物理结构的基础上,使其固有频率能跟踪受控结构的外干扰力频率,就可以充分发挥惯性作动器的吸振能力,最大限度地抑制结构振动。