风云四号A星红外高光谱大气垂直探测仪观测资料质量评估

评估星载红外高光谱仪器观测资料的质量可以推进其在数值天气预报中的应用。使用2020 年 7 月 FY-4A 红外高光谱干涉式大气垂直探测仪 (Geostationary Interferometric Infrared Sounder, GIIRS)观测数据，分析GIIRS所有通道观测噪声随视场和纬度的变化、偏差 (观测亮温与辐射传输模式模拟亮温的差) 随时间、视场、纬度和天顶角的分布来评估 GIIRS 观测资料质量。研究结果表明:波段727.5~733.8 cm?1、1107.5~1130 cm?1和1650~1776.9 cm?1的观测噪声超出仪器灵敏度设计指标，且这些通道的偏差和偏差标准差明显大于其他通道；除了长波观测噪声大的通道外，其余通道噪声等效温差NEdT在32×4阵列上均呈“中间小，两边大”的特征，且NEdT的分布不随纬度带和FOR阵列而改变，在进行GIIRS资料同化或变分反演时，其观测误差只用考虑不同通道在32×4阵列内的NEdT分布；由于数值预报模式的地表温度在白天时值偏低，使得模拟辐射量偏低，造成偏差绝对值减小，使偏差有明显的日变化；中波通道偏差特征基本不随32×4面阵的列而改变，主要与阵列中的行有关，在中波通道进行偏差订正时可以针对32×4面阵中行开展，基本不需要纬度带和卫星天顶角的订正。     

多级变胞机构的刚度调控分析

刚度调控策略作为实现多级变胞机构的关节柔顺性,提高多级变胞机构的集成度,实现多级变胞机构紧凑化的重要方法,对其进行深入研究有着十分重要的意义.针对多级变胞机构刚度调控复杂的问题,本文通过对弹簧长度、最佳弹簧刚度以及最佳弹簧安装位置的确定,提出了针对多级变胞机构的刚度调控策略.实验结果表明,在一定范围内,最佳弹簧刚度随着安装位置l₃的增大而减小,当最佳弹簧刚度达到最小值后,最佳弹簧刚度随着安装位置l₃的增大而增大,两者之间为非线性关系.     

增材制造设计(DfAM)下的金刚石晶格结构研究

基于机械零件的增材制造设计,用仿自然式方法设计了一种金刚石晶格结构,对晶胞相对密度和等效弹性模量建立了数学模型,并拟合得到二者关系式,一系列的仿真验证结果显示理论研究所得关系式具有一定的正确性;对金刚石晶格填充结构提出变密度假设,并用仿真和压缩试验的方法进行了验证,结果显示,填充单元密度以受力点为中心渐渐减小的变密度结构拥有更好的抗压性能,同时验证了本文得出的等效弹性模量数学模型具有一定的正确性和适用性.本研究结果可应用于承压机械零件的实体夹层填充,对机械零件进行应力匹配变密度设计,以达到机械结构轻量化的目标.     

梁结构振动支承约束反力控制

支承或连接构件对梁结构的动力学性能有至关重要影响,必须保证其在振动过程中不发生破坏或者失效。通过合理设计和布局附加弹性支承可以实现对这些重要连接构件所承受约束反力的控制。应用微分变换法推导含附加支承的梁结构支承约束反力及其对于附加支承位置和刚度的灵敏度表达式,并通过优化设计附加支承位置和刚度实现具有弹性约束端的简支梁结构各支承约束反力的平衡,可提高结构的动力学性能。     

渐变刚度板簧式轻卡悬架阻尼参数仿真设计

为了有效提高渐变刚度钢板弹簧式轻型卡车的乘坐舒适性,根据弹簧受力与刚度和变形之间的关系,利用等频原理,建立了渐变刚度钢板弹簧力学特性解析计算模型,并利用钢板弹簧加载-卸载试验对所建立的模型的正确性进行了验证。基于1/2车辆行驶振动模型,利用MATLAB的Simulink工具箱,建立了考虑渐变刚度钢板弹簧力学特性的轻卡行驶振动仿真分析模型。最后,以人体振动舒适性最佳为目标,利用多岛遗传算法,建立了轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法,并利用实车试验对所建立的轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法的正确性进行了验证。上述研究为渐变刚度钢板弹簧式轻卡悬架系统参数的设计提供了有效参考。     

失谐叶盘振动可靠性分析的径向基极值响应面法

为了研究随机刚度失谐对叶盘振动可靠性的影响,将径向基函数神经网络与极值响应面结合提出了径向基极值响应面法。选取叶盘材料密度、工作转速、激振力幅值作为随机输入变量,叶盘振幅极值为输出响应,利用拉丁超立方抽样法抽取不同输入样本点,通过有限元分析计算得到各样本点对应的振幅极值响应,用抽取的样本点构建径向基极值响应面,并结合蒙特卡洛法对随机变量进行大批量抽样,将其带入径向基极值响应面分析得到叶盘振动可靠度。结果表明,在随机刚度失谐因素影响下,叶盘振动可靠性降低,更容易发生振动失效。通过与蒙特卡洛法、极值响应面法进行对比,得出径向基极值响应面在保证计算精度的情况下提高了计算效率。     

基于气动性能与刚度特性的风力机翼型优化设计

结合翼型泛函集成理论与叶片截面刚度矩阵数学计算模型,提出了风力机中等厚度翼型气动性能与结构刚度特性的一体化设计方法,实现了翼型气动性能与叶片截面刚度特性的同时提高。对考虑叶片截面铺层参数变化设计的WQ-B300翼型与DU97-W-300翼型进行了气动性能与结构刚度特性对比分析,结果表明:相比于DU97-W-300翼型,WQ-B300翼型的气动性能与叶片截面刚度性能均有显著提高,其挥舞刚度和摆振刚度分别提高了6.2%和8.4%,验证了该设计方法的可行性,给风力机中等厚度及大厚度翼型设计提供了一种思路。     

后纵臂的断裂原因分析

汽车在试验场行驶21 000 km后发现后纵臂断裂，该类后纵臂曾多次发生断裂故障。后纵臂在使用过程中受拉、压、扭等复杂载荷。通过对后纵臂进行外观观察，对其断口进行宏、微观观察，并对后纵臂进行金相组织检查、硬度检查及有限元模拟，确认后纵臂的失效性质，并分析其断裂原因。结果表明:后纵臂的失效性质为疲劳断裂；后纵臂的断裂过程为:在压应力作用下后纵臂中间安装孔处首先发生失稳变形，当后纵臂再次受拉时最大应力转移到中间安装孔处，在交变载荷的作用下发生疲劳开裂。适当增加后纵臂的厚度以提高其刚度，厚度增加后的后纵臂未再发生过类似的断裂故障。     

基于试验模态分析橡胶减振件的参数识别

针对具有较大承载能力的橡胶减振件的动力学参数进行直接测试,存在测试设备功率要求高、测试频率低等问题,无法满足有限元建模中对橡胶减振件的参数设置需求。提出基于试验模态分析法实现橡胶减振件动力学参数识别,重点阐述了橡胶减振件动力学参数直接测试法与试验模态分析法的理论依据,并通过实践应用验证了试验模态分析法在橡胶减振件的参数识别具有显著的工程应用价值。     

含故障传动系统齿轮-轴承耦合动力学特性研究

针对齿轮传动系统工作环境复杂,故障率高的问题,对传动系统进行动力学分析并探究其故障机理。根据Hertz接触理论考虑轴承钢球离心力的作用,建立深沟球轴承时变刚度模型。利用能量法得到正常与含裂纹故障齿轮的时变啮合刚度。利用集中参数法建立齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。考虑齿轮传动系统传递误差、时变刚度等参数激励因素,对齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到了传动系统的振动加速度,分析了裂纹故障对齿轮动态响应的影响;通过台架试验验证了模型的正确性。研究结果表明:建立的动力学模型能够很好地描述含故障齿轮传动系统的动力学特性,在时域波形图中,由于裂纹故障的存在会产生周期性的冲击信号,同时频谱图中在啮合频率的周围会产生边频带。