强冲击下线弹性体中的运动非线性效应

分析和研究了强冲击下线弹性体中与质点非线性运动有关的运动非线性效应。研究结果表明，运动非线性的动态响应十分显著，在分析和计算中不可忽视。本文还研究了线弹性体中运动非线性波的激波构成和传播。     

材料的非线性在复合材料压力容器设计中的应用

本报告广泛阐述了基体控制材料的非线性在复合材料结构分析中的应用。人们很少注意承受拉伸载荷时的复合材料由于其纤维变形硬化材料非线性导致的复合材料非线性。由于纤维从变形到破坏的现象增多,这种影响就变得更重要。本研究的主要目的是评定单层纤维和树脂基材料的非线性在预测复合材料压力容器对内部压力载荷响应中的适用性和改进的精确度。将受压复合材料容器的分析计算和测量的应变响应的结果进行的比较表现出一致性,而线性和非线性分析反映出很小的差异。对每一单层非线性组分的影响的深入观察可以看出线性分析会在纤维增强效应和单层基体控制材料非线性减弱效应之间产生一平均结果,此外,对结果的评定表明单层纤维控制的非线性和单层平面剪切非线性对精确预估压力容器响应起最重要的作用。单层横向非线性(E_(22))的重要性不太明显,因为这种非线性主要取决于分析中所包含的破坏模型的类型。     

考虑内流场的水下爆炸下瞬态流固耦合效应研究

对水下爆炸下含水双层板的内流场瞬态流固耦合效应进行研究。用二阶双重渐进近似方法(DAA2)分析外流场与结构的流固耦合,用自行开发的空化水锤声学元(CHAFE)模拟双层板间的内流场与结构的流固耦合。空化水锤声学元包括两个部分:以空化声学元(CAFE)描述包括空化效应的非线性流场效应,以改进的非线性间隙元(GAP)描述内流场与板结构的空化及其再加载效应。采用ABAQUS有限元程序的水下爆炸分析模块对空化声学元进行了验证,表明空化声学元是合理可信的。最后,对含水双层板在水下爆炸作用下的动态响应进行瞬态流固耦合效应分析,给出了冲击波作用下内流场与双层板流固耦合作用过程及其特征,描述了空化、水锤发生过程,并分析了内流场对结构动态响应的影响。     

固体推进剂非线性压强耦合响应特性实验研究

为获得固体推进剂非线性压强耦合响应特性,建立了一种非线性压强耦合响应函数的实验测量方法,分别对三种含铝复合推进剂开展了非线性压强耦合响应函数(Rp)的实验研究,获得了推进剂非线性压强耦合响应特性,深入分析了非线性压强耦合响应的影响因素。结果表明,提高触发激励压强以及改变触发激励方式,可以在T型燃烧器中模拟与实际发动机非线性燃烧不稳定相类似的非线性压强振荡特性,从而获得固体推进剂非线性压强耦合响应特性。非线性压强耦合响应函数对轴向各阶频率振荡幅值的变化较为敏感,峰值频率附近的响应值对振荡幅值的变化最为敏感,响应值变化最大,其中响应函数峰值从0.4增大到1.12。中间位置触发激励产生的二阶频率响应值与线性法长度减半对应的一阶频率响应值有明显的不同,进一步验证了线性法和非线性测量结果本质区别。     

高温下奥克托今单晶冲击响应数值计算

为研究奥克托今(HMX)单晶在高温下的冲击响应,发展了基于热激活和声子拖曳位错滑移机制的非线性热弹黏塑性模型.该模型可再现平板撞击实验中HMX单晶Hugoniot弹性极限(HEL)的热硬化效应.通过定量分析声子散射和辐射阻尼对热硬化效应的影响,可研究373 K、423 K高温下受冲击HMX单晶位错滑移机制演变以及相关热...     

步枪弹对复合防护人体上躯干冲击有限元分析

对高速步枪弹撞击带复合防护人体上躯干冲击响应进行了有限元建模和数值计算分析,以CT扫描获取人体上躯干建模源图像,建立了包括皮肤、肌肉、胸廓骨骼结构、主要内脏器官和纵膈在内的人体上躯干有限元模型;根据步枪弹高速侵彻特点,建立了软硬复合防弹衣有限元模型,利用显式非线性有限元方法对高速步枪弹撞击带软硬复合防护衣的人体上躯干的冲击响应进行数值计算,获得了皮肤、胸骨、心脏、肺脏、肝脏以及胃的动态冲击响应情况。计算结果与实验结果的对比验证了有限元计算模型的正确性,数值计算结果定量揭示了人体上躯干靶标动力响应特性和软硬复合防弹衣后人体钝性损伤时压力传递机制,为冲击效应与损伤评估提供了基本数据,为数值模拟步枪弹高速钝击有软硬复合防护的人体靶标作用效应提供了一种有效方法。     

外加激励下多模Volterra级数理论与应用

本文基于Volterra级数和非线性转移函数理论,提出了一种分析典型非线性器件电路一般响应的新方法——多模Volterra级数法,并给出了在外加激励时描述其非线性特性的决定方程。通过求解一组非线性代数方程,便可计算出响应的频率及幅度。文中给出了分析实例,结果表明这种方法具有理论严密,准确度高,适用范围广等特性,尤其是利用一次决定方程的结果作为其他非线性数值分析方法的初始估值,可大大地节约计算时间并容易达到较高的准确度。     

预应力混凝土板构件的冲击力学行为分析

利用非线性动力有限元方法,对预应力混凝土板和钢筋混凝土板在杆式动能弹冲击下的动力响应过程进行了数值模拟,对两类构件的冲击力学行为进行了力学分析和比较。研究表明,预应力对减轻反射拉伸波引起的层裂效应,克服加载面撞击影响边缘区域的拉应力,提高构件在整体变形过程中的抗裂性等方面均有一定的作用。     

宇航火工分离装置爆炸分离数值模拟

为了了解火工分离装置结构动态响应特性,借助于非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA中的ALE算法,对宇航线式火工分离装置在条形凝聚态炸药接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行了数值模拟,描述了爆轰物质的流动以及金属圆柱壳的破口形状、塑性区域随时间增加的变化情况,得出了冲击加速度与爆炸中心距离为近似线性关系.结果表明ALE算法能很好地模拟宇航线式火工分离装置爆炸分离时流体与固体相互耦合的问题,并预测材料在爆轰波冲击下的非线性动态响应.     

线性电位器的非线性传递函数分析

在线性电位器的电路设计中、电路前后级的输出和输入阻抗的影响以及使用与安装不当都可能引入非线性，造成电路和控制系统的精度达不到要求。为此，针对电位器的调节输出电压、限定调节范围、负载等效阻抗、细调等几种典型电路中的传递函数与非线性响应，通过实验给出了线性和非线性输出响应曲线。阐述了实际应用中如何避免和减少非线性的影响。     

发动机斜喷流对某导弹气动特性影响研究

针对某导弹斜喷发动机点火时飞行姿态大幅抖动现象,通过CFD数值模拟研究斜喷流对气动特性影响.结果表明:随着发动机点火过程中燃烧室总压急剧增大,喷流与外流场相互作用形成了干扰力和干扰力矩.由于这种干扰效应的非线性特征,会引起控制系统的异常响应,导致弹体姿态大幅抖动.文中提供的计算方法及分析结论为同类导弹总体优化设计提供理论依据.     

转子系统冲击响应谱分析法研究

传统冲击响应谱分析计算方法如动态设计分析方法(DDAM)无法考虑阻尼效应,也无法求解运转状态下转子系统的冲击响应。提出了一种考虑阻尼效应的转子系统冲击响应谱分析方法,其中的阻尼模型选择了比例粘性阻尼模型,转子的旋转效应通过对系统施加一个幅值等于转子质量偏心惯性力的简谐激励力来模拟。该方法主要基于模态分析和线性叠加原理,通过模态分析、速度谱模态响应计算和最后的模态响应合成,得到了系统的最大位移响应和最大应力响应。用一个工程实例,比较了该方法与实时时域分析法的计算结果,误差在工程允许的范围之内,证明了该方法的有效性。     

基于小波变换的某火炮炮口振动分析

针对弹丸发射时瞬间产生的振动严重影响火炮的射击精度的问题,提出利用小波变换的方法对舰炮非线性有限元模型的动力学响应进行时频分析研究。利用非线性有限元理论,建立了舰炮的非线性有限元动力学模型,并进行了动力学计算,得到了发射过程中炮口振动的时域历程;采用连续小波变换对炮口加速度响应进行了分析,得到了其频域信息。分析结果证明:该方法弥补了传统傅里叶变换方法的不足,可为火炮的改进和优化提供依据。     

自行火炮车体的非线性动态响应

本文根据非线性有限元的基本理论,利用非线性有限元动力学方程的数值积分方法和三维五节点接触单元的接触算、刚度矩阵和载荷列阵,通过非线性弹簧阻尼单元、接触单元等建立自行火炮发射过程的动力学非线性有限元模型,集中解决自行火炮的悬挂部分与地面之间的接触非线性问题,求解了车体的固有特性和非线性动态响应,为火炮发射动力学的研究提供了技术途径。     

高冲击下微悬臂梁动态响应特性

针对高冲击下微构件动态响应特性的经典理论值与实验结果存在较大误差的问题,提出了高冲击下微悬臂梁尺寸效应模型并分析了其动态响应特性。该方法可描述微悬臂梁的弯曲特性、固有特性、动态响应特性的尺寸效应现象。实例分析表明,当微悬臂梁特征尺寸和内禀特征尺寸处于同一量级时,高冲击下微悬臂梁的弯曲挠度、固有频率、动态位移响应均表现出明显的尺寸效应现象,合理地解释了实验结果与经典理论值存在误差较大的问题。     

某大口径机枪枪管的瞬态热弹耦合动力响应分析

以某大口径机枪枪管为研究对象,建立了枪管的热弹耦合模型,使用与温度相关的材料模型,计算了枪管在高频循环动态热脉冲和动态压力脉冲共同作用下的瞬态温度响应和瞬态应力响应,分析了热脉冲与压力脉冲的耦合效应,并对拟静态计算法和动态全耦合计算法进行了比较.研究表明:热脉冲与膛压脉冲的动力响应具有表面效应,枪管内膛表面承受脉冲冲击最强,动力效应最大,动力效应沿径向向外迅速衰减;热脉冲与膛压脉冲在内膛表面耦合效应十分明显,采用动态全耦合方法进行计算更加准确.     

基于奇异值分解的惯性测量组合减振系统非线性刚度识别

介绍了基于奇异值分解的复解析小波脊线提取方法,并用仿真算例进行了验证.设计了基于冲击响应的非线性刚度识别程序.采用半正弦冲击对惯组减振系统的非线性特性进行试验研究,验证了方法的可行性,分析了非线性系统刚度和阻尼的变化规律.对于非线性特征比较明显的结构,使用该方法的参数识别结果具有较高精度.     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。     

磁悬浮轴承弹性转子非线性系统的建模与控制

在考虑陀螺效应、转轴弹性与非线性电磁力的条件下,建立了磁悬浮轴承弹性转子系统动力学非线性控制模型;并采用精确非线性反馈方法,实现了对磁悬浮轴承弹性转子系统的有效控制.针对磁悬浮非线性模型与线性化后的模型、刚性磁悬浮与弹性磁悬浮模型所需控制参数进行了比较;仿真结果表明,考虑轴承弹性的非线性磁悬浮模型所需控制量与线性化模型...     

应变率效应对结构响应相似律的影响研究

利用量纲分析方法,分析应变率效应对冲击载荷下结构响应相似律的影响,提出一种速度修正方法来缩小由于应变率效应而导致的变形不相似现象,得到了考虑应变率效应的非几何相似模型律的条件。以Taylor碰撞实验为典型研究对象,在实验结果验证模拟参数的基础上,利用数值模拟研究了速度修正方法的适用性。结果表明,所提出方法可有效改善材料应变率效应所致的原型实验与模型实验之间的结构响应差异。