空间卷曲折叠管充气控制展开动力学研究

充气展开管是大型空间充气展开结构的基本支撑部件,该文针对柔性卷曲折叠管,采用刚体平面运动理论分析了有无阻尼控制的展开过程,并提出了分段式充气控制体积有限元模型,模拟了空间环境下卷曲折叠管的展开动力学。最后对卷曲折叠管在阻尼控制下进行了充气展开测试,试验结果与数值模拟结果相一致。这表明:采取一定控制展开的卷曲折叠管能作为空间充气展开结构的控制展开方式;数值模拟是有效的,可为空间环境下的展开过程提供一定依据。     

基于能量动量方法的空间薄膜结构的展开分析

基于能量、动量以及动量矩(角动量)守恒定律,该文对传统的拉格朗日方程进行了修正,将能量动量法应用于空间薄膜结构的展开分析中,该方法不仅保证了计算的精度和数值积分的稳定,而且在薄膜的非线性变形分析中,将小刚度模型引入薄膜的褶皱松弛分析,同时考虑了气体的热力学性能、气体与薄膜的耦合作用以及薄膜的自接触等问题.通过对充气管的...     

CFRP 主缆在鞍座及索夹处的抗弯折性能研究

为研究CFRP 主缆在鞍座及索夹处的抗弯折性能,首先理论分析CFRP 主缆的抗弯折性能取决于所用材料即CFRP 丝,然后分析CFRP 丝在鞍座及索夹处两种不同的弯折变形状态及内力分布,推导抗弯折效率的计算公式,并对各影响因素进行参数分析,最后针对不同工况,对CFRP 丝在鞍座和索夹处的抗弯折性能分别进行试验研究。理论与试验分析结果表明:CFRP 丝半径与弯折半径的比值与抗弯折效率呈线性关系,比值越小,抗弯折效率越高;抗弯折效率还受弯折包角、CFRP 丝的极限应变的影响,尤其当CFRP 丝半径与弯折半径的比值较大时抗弯折效率对这些因素的敏感度较高;鞍座与索夹处CFRP 主缆均能达到90%以上的抗弯折效率;理论分析与试验结果能够较好吻合。     

自由曲面最佳展开基点的几何属性

在分析自由曲面一般展开方法的基础上,提出了近似展开样板误差的评价方法。证实了展开基点对曲面近似展开结果具有较大的影响,并证明了最佳展开基点位置存在的客观性。进而利用等误差曲线的生成,实现了曲面片最佳展开基点位置的可视化,通过实验,得出了最佳展开基点位置与曲面片几何属性间的关系。最后通过曲面片的近似展开,验证了所得结论的正确性,也给出了最佳展开基点的搜索方法。     

充气薄膜管的弯皱行为分析

基于Stein-Hedgepeth褶皱理论,并通过引入"收缩系数"表征了膜结构褶皱形变特性,联合褶皱时的应力平衡条件完成了充气膜结构褶皱分析。将方法拓展应用于充气薄膜管情况,分析了充气管结构的弯皱变形特性,得到了临界皱曲弯矩和失效弯矩,并分析了弯矩随管半径和气压的变化规律。通过弯皱试验与分析结果进行比较,验证了分析结果的准确性。     

导弹折叠展开机构工作可靠性的Monte Carlo模拟计算方法研究

针对导弹折叠展开机构工作可靠性计算精度较差的问题,应用力矩状态函数和功状态函数相结合的可靠性分析方法,以导弹翼面上的力矩和功作为可靠性特征变量,建立导弹折叠展开机构工作可靠性计算模型,提出了机构可靠性的Monte Carlo模拟计算方法,并对某型导弹的翼面折叠展开机构工作可靠性进行了分析计算,所得可靠度比仅仅基于力矩的计算结果提高24.34%,比仅仅基于功的计算结果提高11.74%．计算结果表明,采用所提出的方法计算得到的机构可靠度,与仅仅基于力矩或功的计算结果相比较,更接近于工程实际．     

基于DeltaE程序的双段惯性管相位特性研究

对双段惯性管的相位特性进行了系统的研究,通过实验验证DeltaE模拟准确性,进而对双段惯性管结构尺寸及运行参数进行模拟计算。结果表明,运行参数一定时,第二段惯性管尺寸变化对入口相位角影响较大,惯性管入口声功随着管长减小以及内径的增大而增大;结构尺寸一定时,入口相位角随充气压力以及频率增大而增大。声功随频率减小而增大,受充气压力及管长共同影响。     

电机传动机构动力学建模、仿真与实验验证

摘要：建立正确的电机动力学模型是分析系统稳定性和动态特性的基础。考虑到用电设备工作时的脉冲电流是发电机传动机构扭转振动的主要激励源,利用集中参数法建立了某型交流发电机的动力学模型,并在MATLAB环境下对其进行动态仿真分析,得到脉冲电流作用下弹性轴冲击扭转振动的力矩曲线与扭转角曲线。通过对仿真结果的对比分析,发现适当增大弹性轴的轴径,可以有效缓解弹性轴扭转力矩的振动峰值,并提高系统的频率裕度。最后,通过动态测试实验,验证了电机动力学模型与仿真结果的有效性。     

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。     

充气自旋结构的动力学特性研究

针对一种共机架式充气自旋结构，对其进行精确动力学建模与动力学特性分析。分别采用绝对节点坐标描述的缩减壳单元和自然坐标法建立柔性充气管与刚体卫星的动力学模型，基于拉格朗日乘子法将运动学约束引入系统动力学方程，建立其刚柔耦合多体系统动力学模型。考虑充气自旋结构在平衡构型处的线性振动，通过坐标变换推导充气结构在匀速自旋下的特征方程，采用频率平移方法计算其共振频率与模态振型，并利用有限元软件验证其正确性。研究充气自旋结构共振频率随转速和充气气压变化的规律，仿真结果表明，自旋转速与充气气压等因素会引起共振频率曲线的转向、交叉以及模态切换等现象，从而影响充气自旋结构的稳定性。     

悬垂搅拌轴轴承间距合理范围的研究

 为了确保搅拌系统的稳定悬垂搅拌轴的轴偏角控制在一定范围内, 可通过调整轴承间距来实现．根据轴偏角主要是由搅拌轴弯矩及轴承游隙引起的,推导出轴承间距与轴径比值和轴偏角的无量纲关系式,从而得出关系曲线．综合分析关系曲线得出轴承间距不宜过长或过短,它的合理范围一般是轴径的25～55倍．对于各种不同许用切应力的搅拌轴在确定轴径后所对应的轴承间距具体合理范围,可在研究所得的关系曲线图上查得．研究结果为搅拌轴设计中合理选择轴承间距提供了重要理论依据．     

Additional bending moment analysis of the trigeminal universal joint installed by single or twin radial bearing北大核心CSCD

To find out the causes of vibration and noise of the trigeminal universal joint which appeared in the installation and use process, the additional moment distribution with the varies of the input shaft angular and the deflection angle was analyzed. Kinematics diagrams of the trigeminal universal joint when the output shaft installed by single radial bearing or twin radial bearing were established. The system coordinates were established under the two installation ways, and the motion equations were established by the direction cosine matrix tools. It indicated that the trigeminal universal joint installed by the single radial bearing was an approximately isometric speed transmission, and was a constant velocity transmission with twin radial bearing installed. Furthermore, the additional moment component on the input shaft and the output shaft was analyzed under the two installation ways. According to the virtual displacement principle, the additional moment on the tripod universal joint when the output shaft installed by twin radial bearing and single radial bearing were determined. When installed by single radial bearing, the deflection moment exists and the vibration frequency of additional moment was three times of the input shaft as a sine curve. The variation trend of the additional moment was straight up with the increase of deflection angle. When installed by twin radial bearing, the deflection moment was zero and the additional moment increased gradually with the increase of deflection angle but did not fluctuate. The analysis revealed that additional moment existed in the trigeminal universal joint system under both installation ways would produce bending vibration. This study is of great significance to study the causes of vibration and determine the nonlinear dynamics of the system.     

单、双径向轴承安装时三叉式万向联轴器的附加弯矩分析

为找出三叉式万向联轴器在安装和使用过程中出现振动、噪声的原因,分析采用单、双径向轴承安装三叉式万向联轴器输出轴时联轴器附加弯矩随输入轴转角及偏转角的分布规律。首先建立2种安装方式下联轴器的运动简图,应用空间机构坐标变换技术建立输入轴与输出轴的关系方程,推导出系统存在偏转角时输出轴的运动方程,表明输出轴采用单径向轴承安装时三叉式万向联轴器为准等角速传动,采用双径向轴承安装时其具有等角速传动特性。其次分析这2种安装方式下作用在输入轴和输出轴上的附加弯矩分量,根据虚位移原理确定三叉式万向联轴器输出轴在2种安装方式下系统均出现附加弯矩。通过分析发现:采用单径向轴承安装时,存在偏转弯矩,且一个运动周期内附加弯矩的波动频率是输入轴的3倍,呈正弦曲线变化,且附加弯矩的变化趋势为随偏转角的增大呈直线上升;双径向轴承安装时,偏转弯矩为零,附加弯矩随偏转角的增大而逐渐增大,未出现波动。结果表明:2种安装方式下三叉式万向联轴器上均产生附加弯矩,从而使系统产生振动效应。该结果对研究系统产生振动的原因、确定系统非线性动力学行为具有重要的意义。     

基于倾角测试的桥梁变形实时监测研究

对基于结构的倾角测试能实时、精确得到结构变形,以悬臂梁及简支梁为例,推导倾角与挠度间关系,利用MATLAB编程工具对倾角进行积分、拟合得到结构变形,并通过钢梁加载试验与实测挠度进行对比,通过健康监测工程实例介绍倾角仪在变形监测中的应用。分析表明,建立的倾角和变形间关系合理可行,不同结构进行变形监测需考虑边界条件;基于MATLAB对倾角拟合挠度曲线过程简单,与实测挠度吻合较好;在桥梁健康监测系统中用倾角仪对结构进行变形监测,可得结构实时变形曲线与任一时刻变形规律。     

倾斜海底反射时声线水平偏转问题研究

三维浅海环境下,声线在倾斜海底反射时,会在水平方向上发生偏转。在远距离传播问题中,由于累积效应,接收声线的方位角与发射声线产生较大的偏差。若忽略不计,将会给声源定向等工作带来较大的误差。因此,研究声线在倾斜海底反射时的水平偏转问题,并总结其规律具有重要意义。采用射线声学的方法系统地研究了不同参数情况下倾斜海底声线水平偏转的问题,得到了在海底变化较缓时的近似公式,并进行了数值仿真分析。结果表明,声线的水平偏转的大小和方向由海底深度梯度和入射声线方位角与掠射角共同决定。     

双模量复合材料层板的大挠度分析

本文用动力松弛法(DRM)分析了双模量复合材料层板的大挠度弯曲问题。文中介绍了求解该问题的主要公式和步骤;对轻度双模量材料及高度双模量材料的两层正交铺层矩形板在正弦载荷和均匀载荷作用下的挠度和内力进行了数值计算,并把其结果与小挠度结果及单模量结果做了比较,讨论了大挠度分析的必要性及模量性质对大挠度分析的影响。      

偏转像差中束夹角α的高次项研究

通过计算超大偏转角下二极场的偏转像差，对偏转像差中α高次项进行了分析，得出了超大偏转角下α高次项不应忽略的结论。并应用多极场理论，研究了超大偏转角下十四极场对α高次项的校正作用。提出了在超大偏转角下偏转像差的多极场校正方法。     

Aeroelastic analysis of bearingless rotors with a composite flexbeam

An aeroelastic analysis of bearingless rotors is investigated using large deflection beam theory in hover and forward flight. The bearingless configuration consists of a single flexbeam with a wrap-around torque tube and pitch links located at the leading edge and trailing edge of the torque tube. The outboard main blade, flexbeam, and torque tube are all assumed as an elastic beam undergoing arbitrary large displacements and rotations, that are discretized into beam finite elements. In the bearingless rotors, a flexbeam has various sections made of laminate. The sectional elastic constants of a composite flexbeam, including the warping deformations, are determined from a refined cross-sectional finite element method. Numerical results of the static deflections and the aeroelastic modal damping are presented for various configurations of a composite flexbeam and are compared with previously published experimental results and theoretical values obtained from a modal analysis using a moderate deflection-type beam theory.     

基于简化Jones-Harris方法的球轴承接触角研究

作为球轴承重要的结构参数之一,接触角对轴承组件的载荷分布、运动关系、润滑、摩擦等都有重要的影响。将求解惯性力所涉及的变量耦合关系进行简化,提出了用于研究球轴承接触角特性的简化Jones-Harris方法(SJHM),通过预先给定内圈偏转角,克服了直接迭代法难以考虑内圈偏转角对接触角影响规律的不足。以b218轴承为对象,验证了SJHM方法的有效性;在此基础上,分析了多种因素对接触角的影响规律。研究结果表明：相比陀螺力矩的影响,离心力对内、外接触角的影响更加显著;接触角对轴承内圈偏转角的变化非常敏感,内圈偏转角会使同一个滚动体的内、外接触角同时增大或减小。     

Asymmetric distribution of falling film solution flowing on hydrophilic horizontal round tube

A two-dimension two phase flow model was established to simulate the falling film flow of LiBr solution on a horizontal hydrophilic tube with different solution sprinkle density and tube surface wettability, and the latter has been an overlook factor. The transient characteristics of solution spreading as well as steady film thickness were analyzed. The results show that a continuous film can only be obtained at sufficiently greater sprinkle density with real surface wettability, the liquid coverage of tube surface increases with the increase of sprinkle density or the decrease of static contact angle. The obvious asymmetric distributions of film thickness and film velocity over the horizontal tube surface are demonstrated in a steady state. The thinnest film thickness or maximum film velocity takes place at circumferential angle around 120°. A modified Nusselt equation for predicting the film thickness is suggested and verified by available both simulation and experimental data.