轴向周期载荷下超空泡射弹的动力稳定性分析

针对超空泡射弹水下高速运动时前端受轴向载荷作用,建立超空泡射弹截锥形结构的动力偏微分方程,将其转化为二阶常微分Mathieu型参数振动方程,利用Bolotin方法对其动力稳定性进行数值计算,求解出动力不稳定区域边界.分别分析了不同弹体杆径比、不同射弹航行速度以及不同弹体长度等3种情况对超空泡射弹动力稳定性的影响.数值计算表明,当弹体杆径比增大时,射弹动力不稳定区域整体减小且不稳定激发频率增大;而弹体长度或航行速度增大时,射弹动力不稳定区域整体增大且不稳定激发频率减小.     

航行体云状空泡稳定性通气控制

为研究水下航行体云状空泡稳定性,通过水洞实验对水下航行体模型云状空泡进行了实验研究,对比分析了不同空化数对水下航行体通气空泡稳定性的影响,分别分析了不同空化数下通气空泡发展、断裂和脱落等准周期性波动特性以及脱落速度和空泡发展对表面压力的影响,得到了通气对流动控制效果和局部不稳定性机理.结果表明:在通气作用下空泡内的透明部分逐渐增大,在逆压梯度的作用下,回射流形成并向航行体前部运动,空泡前部由透明逐渐变为浑浊,当回射流到达空泡前段,空泡表面出现波动,在回射流的作用下空泡以涡团形式发生脱落,航行体模型肩部通气空泡的发展和脱落随着空化数的控制而呈现明显的不同;当空化数较大时,空泡发生断裂、脱落两个过程;当通气量增大空化数减小后,空泡呈现断裂、融合、脱落3个过程,此时空泡呈现稳定发展的特性;空泡平均脱落速度随着空化数的减小而减小;实验结果也表明了不同时刻航行体表面压力脉动情况,空泡闭合位置存在压力峰值,航行体表面压力随着空泡的脱落出现波动.     

航行体出水空泡溃灭载荷特性研究

为计算出水过程中空泡溃灭载荷对航行体出水过程的影响,从空泡溃灭的物理现象入手,将空泡溃灭过程分为空泡运动阶段和空泡溃灭冲击阶段,在两个阶段分别用势流理论方法与双渐进方法进行计算,形成一套完整的空泡溃灭载荷计算方法. 在与相关试验值对比吻合较好,验证方法有效性的基础上,获得了空泡溃灭载荷及形态在整个出水过程中的变化规律. 最后研究了航行体弹性振动对航行体出水空泡溃灭载荷的影响,航行体弹性振动对溃灭冲击载荷的峰值及脉宽影响较小.     

尾翼楔角对通气超空泡特性影响试验研究

为优化通气超空泡航行体流体动力布局,通过水洞试验,研究了航行体尾翼对通气超空泡航行体流体动力的影响.细致分析了通气超空泡的生成和发展过程,给出了尾翼、尾翼楔角对通气超空泡航行体流体动力的影响规律.试验结果表明:航行体尾翼增大了通气超空泡航行体阻力系数与升力系数.通气超空泡航行体阻力系数与升力系数分别随自然空化数减小而减小.通气超空泡航行体阻力系数与升力系数随通气率增大先小幅增加后减小.尾翼楔角越大,通气超空泡航行体升力系数越大.     

头部喷气航行器高速入水空泡特性数值分析

航行器在高速入水的过程中会受到巨大的冲击载荷作用,它会破坏航行器结构并损坏内部仪器,因此开展航行器入水缓冲机理的研究是很有意义的。使用一种带圆盘空化器的头部喷气装置,在气液固三相耦合下,航行器入水过程产生了复杂的空泡形态。开展了加装头部喷气装置的航行器高速入水数值模拟研究,通过对典型工况下入水空泡的分析,得到如下结论:加装头部喷气装置后航行器入水空泡由锥形逐渐变化为纺锤形;与不喷气时相比,喷气可促进入水超空泡的生成,减小入水过程中航行器与水的作用面积,降低该过程中的冲击载荷;同一入水深度下,空泡直径随喷气量而增大。入水速度对空泡形态差异性影响较大,其中入水速度100 m/s以下时可在3.5倍弹长的入水深度内观察到入水深闭合现象。入水角对空泡形态有明显影响,斜入水时空泡呈现明显不对称性,且空泡直径与长度随入水角增大而减小。研究内容为航行器高速入水降载的工程实际提供了技术支持,所得结论在相关领域具有重要意义。     

非流线型航行体超空泡减阻的实验分析和数值模拟

针对某水下航行体模型,在水洞内进行了自然状态和通气产生超空泡状态下的阻力试验,并用FLUENT6.0进行了数值模拟,依据比较结果分析和处理了实验数据,得到了自然和通气状态下非流线型水下航行体的阻力变化规律.结果表明,自然状态下非流线型航行体的阻力比流线型的大3倍多,但通气形成超空泡后可以大大降低航行体的阻力,并使减阻效果超过流线型航行体,从而达到更高的航速.     

基于Hypermesh的轻型货车车架动态特性有限元分析

为了获得货车车架的最佳结构方案,采用有限单元法分析了车架的动态特性。利用UG建立车架的三维装配模型,将模型导入Hypermesh,并进行结构简化、几何清理、抽取中面和划分网格,创建了车架的有限元模型。通过模态求解,获得车架的前6阶弹性模态参数,讨论了车架与路面、发动机等主要激励源的频率耦合关系,分析了车架在冲击载荷作用下的瞬态动力响应。结果表明需要加强板簧与车架连接处的局部刚度,在冲击载荷作用下,节点最大的位移响应值为0．44mm,且车架振动衰减规律符合设计要求。     

纵平面回转运动通气超空泡形态及压力特性

通气超空泡技术是提高水下航行体运动速度的一种新兴技术,为研究通气超空泡在航行体纵平面回转过程中的机动性问题,本研究基于有限体积法,采用VOF多相流模型和RNG k-ε湍流模型,利用数值模拟软件Fluent建立了非定常通气超空泡流动的三维计算模型.通过求解多相混合物的雷诺平均Navier-Stokes方程,分析了空化器模型纵平面回转运动过程的非定常多相流动特性,得到了纵平面回转运动条件下通气超空泡的形态变化及其与空泡周围压力分布的关系.计算结果表明:通气超空泡在回转运动过程中受到离心力作用而产生弯曲变形,空泡轴线与航行体运动轨道有逐渐重合的趋势;向下回转时空泡最大直径逐渐减小,向上回转时最大直径逐渐增大;相较于向上回转运动,纵平面回转半径对向下回转运动的空泡形态存在较大影响,且空泡尾部闭合位置的偏转方向不一致,向下回转时空泡尾部发生外漂,向上小角度回转时空泡尾部发生内漂;由于离心力以及空泡轴向的逆压梯度限制,向上回转过程空泡长细比显著增大,向下回转过程空泡长细比缓慢减小.     

弹簧振子非线性振动分析及应用

利用积分法分析了弹簧振子非线性振动的周期、频率、振幅等力学特征值,在稳态的情况下计算了对称非线性振动的杜芳方程的频率特性,并通过逐步积分法分析了框架结构在冲击载荷作用下的弹塑性振动。数值算例说明了弹簧振子模型对求解非线性振动的实效性。     

内部声激励下圆柱壳低阶模态声振特性研究

针对舱室空气噪声引起水下航行器的外辐射噪声问题,基于Flügge薄壳理论和Helmholtz波动方程,推导了机械点力源和内部点声源激励下有限长单层圆柱壳的振动方程,分析了声腔结构对声源辐射能量的影响,并通过数值仿真对比分析了机械点力源和内部点声源激励下圆柱壳低阶周向模态声振特性和传递损失。数值计算结果表明:机械点力源激励下,各阶周向模态均影响壳体的振动特性;内部点声源激励下,壳体振动主要由低阶周向模态主导,其声辐射效率更高,能量传递损失更大。该研究结果对水下航行器声学设计具有一定的参考价值。     

基于ANSYS的某履带式装甲车悬挂装置的模态分析与改进设计

以履带式装甲车悬挂装置为对象,通过PRO/E建立其三维实体模型,在此基础上建立相应的有限元模型,运用ANSYS有限元软件对悬挂装置进行模态分析.通过ANSYS求解,获得了悬挂装置的前十阶固有振动频率和模态振型.在对结果进行分析的基础上,以降低系统质量,寻找合理的固有频率和振型为目标,对悬挂装置的局部结构进行改进设计,悬挂系统不会共振,系统质量减少,系统动态特性提高.     

细长体出水过程中阻尼系数变化分析

针对细长体出水过程中黏性阻尼系数和兴波阻尼系数的变化,采用弹性体振动理论和流体势流理论相结合的方式对其进行研究．对于黏性阻尼项,建立简化的涡激振动模型,将涡激振动的阻力和升力项考虑到结构振动方程中,获得考虑涡激振动后的阻尼系数增量．对于兴波阻尼项,采用时域格林函数法,首先计算规则球体振动问题,并将计算结果与相关文献对比,发现二者吻合良好．在验证算法的基础上,采用细长体模型,分别计算不同振动频率和不同出水高度对于兴波阻尼系数的影响．计算结果表明：涡激振动引起的黏性阻尼增量随着洋流增大、波浪增高或者空泡长度减短而增加;兴波阻尼和细长体的出水高度、固有振型和振动频率密切相关,所对应的细长体在头部出水、振动频率0．5 Hz左右诱发的兴波阻尼最大．一阶和二阶弹性振动诱发的兴波阻尼系数较小,工程中可忽略．     

通气超空泡形态及其稳定性实验研究

通过在水洞中开展的系列实验对通气超空泡形态及其稳定性进行了研究．研究表明,重力对通气过程和关气过程所形成的通气超空泡影响不同,但超空泡轴线变形量都以非线性方式增长．当重力影响较小时,在相同空泡数下,通气超空泡与自然超空泡在形状和尺度上基本相似,并且两者的长细比都随着空泡数的增大而减小．通气超空泡形态不稳定主要有3种表现形式：气泡振荡、空泡界面波动以及空泡界面扭动,它们特点各异,对空泡产生的影响也不同．     

空气悬架的神经网络模糊控制及仿真分析

空气悬架系统是一个非线性系统,该系统工作环境是时变性的。提出了基于神经网络的模糊控制策略,应用该控制策略对某一高级客车的空气悬架刚度进行控制,可以根据车辆振动响应的结果来判断车体的振动情况以后,实时调节空气悬架刚度,使车辆对路面的变化具有适应能力,从而改善汽车行驶平顺性。     

大型预应力梁式渡槽动力特性分析

渡槽结构的动力特性分析是渡槽结构地震响应分析及抗震设计的基础.采用有限元分析软件ANSYS对滏阳河渡槽进行动力特性分析,水体和槽壁之间的相互作用采用附加质量法来处理,计算分析矩形渡槽在不同水深时的自振频率和主振型.计算结果表明:水体对渡槽结构主振型的影响可以忽略不计,但是对渡槽结构自振频率的影响很大;渡槽的频率随水深的加深而减小.研究结果可以为滏阳河渡槽的抗震设计及其防护提供依据.     

车辐式索桁架模态分析与试验研究

通过对跨度为60 m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1：10缩尺模型进行模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响,对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现：结构第1、2阶振型为反对称上下振动,第3阶为内环扭转振动,第4阶为内环相对扭转振动;试验和理论结果误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前4阶振型的频率均在10 Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。     

模拟地震振动台的动力特性试验及分析

本文分析了振动台可动系统自振频率对结构模型动力试验的影响,介绍了用试验模态分析方法识别振动台的模态参数和共振试验、结构地震反应试验时振动台的响应特性。并对振动台的动力特性进行了综合分析和评述。     

交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围;VL_z振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72 dB;对于0~40 Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6 dB,基频处放大量最大为17.4 dB。     

小水池中水下爆炸地震波测试与分析

水下爆炸引起的振动会波及附近建筑物,是爆破安全必须考虑的问题。采用UBOX-5016型爆破震动记录仪对某一小水池中炸药爆炸产生的振动效应进行了测试和分析,并对所测波形进行频谱分析,得到该水下爆炸地震波的主震频率在12~60Hz,大于建（构）筑物的固有频率（几赫兹至十几赫兹）,当建（构）筑物固有频率同爆破振动频率接近时,将会产生共振效应,较小的振动也会产生较大的破坏,因此,测试过程不会对火工楼造成太大的影响。研究结果对类似的新建实验室及相关工程实践具有较大的参考价值。     

PCF1420高效反击锤式破碎机转子系统的模态分析

采用SolidWorks软件对PCF1420反击锤式破碎机转子系统进行三维建模,并对有限元仿真模态进行分析,求出前20阶固有频率和振型.通过对比分析,得知锤子和销轴对转子固有频率和振型的影响较大.对磨损改进后的转子进行了固有频率分析,得知改进后固有频率变化不大,改进可以进行.计算分析结果为破碎机转子的结构改进和优化设计提供了参考依据.