2D-SiC/SiC陶瓷基复合材料的拉伸本构模型研究

通过单向拉伸试验,研究了2D-SiC/SiC复合材料的应力-应变行为.结果表明,材料单向拉伸应力-应变曲线表现出明显的双线性特征,且线弹性段较长.通过试件断口照片,分析了2D-SiC/SiC复合材料单向拉伸破坏机理和损伤模式.基于对损伤过程的假设,建立了二维连续纤维增强陶瓷基复合材料的双线性本构模型,并将其应用于2D-SiC/SiC复合材料的应力-应变曲线模拟,模拟结果与试验值吻合很好.同时,分析计算表明,2D-SiC/SiC复合材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维柬决定,横向纤维对材料的整体模量和强度贡献很小.     

发射环境下导弹折叠翼的展开试验及仿真分析

对导弹折叠翼在发射环境下的展开过程进行研究,通过小型试验弹模拟真实发射环境,对两种不同刚度的折叠翼进行试验,获取了折叠翼展开过程的图像资料和弹道数据。考虑试验弹发射过程扰动带来的攻角变化,建立包含试验弹速度和攻角的折叠翼展开过程动力学模型,分析了攻角对折叠翼展开过程的影响,并与计算流体力学方法进行对比分析,得出了在翼面转动角度较大时一致性较好的结论。试验中出现了小刚度折叠翼展开不同步现象,其中下侧迎风翼面明显滞后,在动力学模型中引入试验实测的弹体速度和攻角,分析得到的结果与试验结果较为吻合,表明了该模型的正确性。     

高聚物粘结炸药蠕变行为的近场动力学模拟方法

近场动力学是一种新的无网格方法,发展了其对材料粘弹性力学行为的分析能力。采用Burgers粘弹性模型,结合非线性粘弹体的时间-应力等效原理,推导出非线性粘弹体在不同应力下的蠕变柔度的表达式和近场动力学蠕变本构力函数,建立起可应用于高聚物粘结炸药的近场动力学蠕变模拟方法。模拟了PBX9502的蠕变行为,并通过实验验证。建立的方法可用于高聚物粘结炸药在温度和应力共同作用下的蠕变行为分析。     

折叠翼驱动扭杆参数优化分析

分析了不同截面扭杆的剪应力分布及矩形截面长宽比对扭杆性能的影响。结果表明,在不显著影响扭杆弹性势能的前提下,增大扭杆矩形截面的长宽比可以有效地减小扭杆的临界长度,提高扭杆的结构效率。根据折叠翼展开过程的动力学模型及翼面的约束条件,以扭杆的总质量为目标函数,建立了折叠翼驱动扭杆的优化设计模型。使用Isight和MATLAB编写优化程序,对扭杆的长度、宽度、厚度和组数进行参数优化,得到了较为理想的扭杆参数,为扭杆的工程设计提供了技术参考。     

环形气囊地面及水下充气试验及仿真分析

为研究环形气囊在地面及水下的充气特性,对其充气过程展开试验研究和仿真分析。在地面及不同深度的水下开展了环形气囊充气试验,利用高速相机获取了充气过程的影像,并记录充气时间。建立了地面及水下环境中环形气囊充气过程的数学模型,并分析了充气深度对充气过程的影响,发现充气时间与充气深度呈明显的非线性关系。根据分析结果,提出了不同充气深度下使用不同体积气瓶的充气策略,以兼顾环形气囊充气过程的稳定性和灵活性。对比分析环形气囊充气过程的仿真结果与试验结果,发现两者的一致性较好,验证了充气过程数学模型的正确性,这可为水下充气装置的工程设计和应用提供参考。     

导弹折叠翼展开过程的动力学仿真及试验研究

对导弹中常用的横向折叠翼展开过程进行研究,考虑折叠翼展开过程中气动阻力和摩擦力的作用,建立了导弹发射及地面试验时折叠翼展开过程的数学模型,使用动力学仿真软件建立相应动力学仿真模型,设计并制作了折叠翼,使用高速摄影获取折叠翼展开过程图像,开展地面试验研究。研究结果表明,试验结果与数学模型及动力学仿真模型结果的一致性较好,验证了折叠翼展开过程数学及动力学仿真模型的正确性。根据试验结果给出摩擦力矩的具体取值范围,为折叠翼的工程设计和应用提供了参考。     

基于近场动力学非普通状态理论的高聚物粘结炸药损伤破坏模拟研究

研究了近场动力学非普通状态理论中运动方程求解的动态松弛方法,并引入沙漏力控制求解过程中的零能模式。在考虑损伤对近场动力学力状态影响的基础上,提出通过影响函数引入损伤的方法,从而考虑损伤对近似变形梯度和变形张量的影响,解决了发生损伤处的应力释放问题。该方法应用于高聚物粘结炸药巴西圆盘实验的损伤破坏行为模拟,结果表明改进后的方法获得的结果与实际更为符合。     

平纹编织C/SiC复合材料层合板偏轴拉伸性能研究

通过理论和试验方法,分析了平纹编织C/Si C复合材料的偏轴拉伸性能。在室温下进行(0°/90°)和(±45°)、(30°/60°)试件的轴向拉伸试验和(0°/90°)试件的面内剪切试验。结果表明,材料的面内力学性能与材料纤维的方向角有明显的关系。经典层合板理论在初始低应力阶段仍然适用于平纹编织C/Si C复合材料,但随着载荷的增大,由于拉剪损伤耦合效应的影响,计算的应力-应变曲线逐渐偏离试验曲线。根据试验数据,给出了拉剪耦合的影响公式,对经典层合板理论模型进行修正,由修正后模型得到的计算应力-应变曲线与实测曲线吻合很好。     

无人潜航器上浮运动模型及其DOE分析

针对充气式浮囊无人潜航器的充气上浮过程展开研究,重点分析浮囊充气过程对无人潜航器运动过程的影响。首先,对无人潜航器上浮过程进行受力分析,建立了潜航器停车后的运动模型,并以浮囊的延迟充气时间和充气过程时间为影响潜航器运动过程的关键设计因子,以无人潜航器运行的最大深度和浮囊所受的最大阻力为设计目标,开展了潜航器运动过程DOE（design of experiment,试验设计）分析。通过分析得到了浮囊的延迟充气时间和充气过程时间与无人潜航器的最大深度和浮囊所受的最大阻力的关系,同时得到了设计因子交互效应和主效应曲线,以及相关性图和Pareto图。通过模型分析,明确了浮囊的延迟充气时间为影响无人潜航器上浮运动过程的主要因素,为无人潜航器的浮囊式上浮装置的理论研究和工程设计提供了参考。