磁环型准零刚度隔振系统动态特性

特种车辆由于其作战、行驶环境复杂多变，使乘员及车载大型精密设备常暴露于低频大幅振动环境中，直接影响作战功效，甚至危及生命安全、引发严重的设备故障。为有效隔离其低频振动，开发了一种磁环型准零刚度隔振系统，对其系统刚度特性和隔振特性进行了理论与实验研究。基于磁电理论和刚度耦合理论，建立正、负刚度理论模型，获得了系统等效刚度，对其刚度机理与参数特性进行分析；进一步建立准零刚度隔振系统的非线性动力学模型，采用谐波平衡法和牛顿-拉夫森迭代法对系统非线性动力学方程进行求解，分析与评估其隔振特性，并搭建实验台进行验证。研究结果表明：负刚度机构具有明显的负刚度效应，与正刚度系统配合，可产生较宽的准零刚度区间；与线性系统相比，该准零刚度隔振系统隔振频带向低频区拓宽71.9%,共振峰值降低65.7%,稳态区间下位移响应幅值下降75%,加速度响应幅值下降80%,具有更宽的隔振频带和更大的振动衰减率。     

新型三维平移自由度Delta机构准零刚度隔振平台及特性

为实现空间三维低频隔振,提出一种具有空间三维平移自由度的新型Delta机构,并以此为基础,演绎成为具有负刚度特性的并联机构,然后并联正刚度的竖直弹簧,得到一种新型三自由度并联机构准零刚度隔振平台.通过建立隔振平台的静力学和动力学模型,分析其动平台在不同空间坐标位置时各自由度方向上的刚度特性和固有频率.结果表明:隔振平台...     

油气弹簧刚度和阻尼特性及其影响因素仿真分析

介绍油气弹簧的结构和工作原理,研究其静刚度和阻尼特性,并建立数学模型进行仿真.分析初始气柱高度对静刚度影响,环形腔、阻尼孔和单向阀面积对阻尼特性影响.结果表明,初始气柱高度越短,随着活塞杆压缩量增加静刚度越大;阻尼力与环形腔面积三次方成正比,与等效阻尼面积平方成反比.     

自适应变刚度支承结构力学性能研究

针对推进系统薄壁壳体静子支承结构设计中支承载荷不稳定的问题,设计了一种具有自适应变刚度力学性能的支承结构,提取该结构主要特征参数建立单元体模型,并结合橡胶材料非线性本构模型进行有限元仿真,结果表明该结构能够在较大压缩量范围内保持载荷稳定。此外通过仿真对比分析获得了主要设计参数对其力学性能的影响规律,表明其变刚度拐点、平台载荷等均可以通过结构和材料参数进行优化。     

闭式增压系统仿真分析

介绍一种闭式增压系统及其组成单机的工作原理,使用AMESim建立了动力学仿真模型,对不同工况下的增压系统动特性进行仿真分析,着重分析阀门弹簧力、弹性元件系统刚度和敏感元件有效面积等因素对增压系统的影响。通过与地面试验、编程增压计算的结果对比表明:增压系统仿真与试验及增压计算的结果基本吻合,动力学仿真是一种模拟增压系统动特性的有效手段。     

某油气弹簧减振器的静平衡位置自动控制试验研究

为了控制油气弹簧减振器静平衡位置随温度变化而保持相对不变,采取了通过使用传感器测得油气弹簧减振器的温度信号和增压缸的位移信号来改变增压缸对油气弹簧的充放油量的自动控制措施.通过试验和计算,在温度变化过程中油气弹簧减振器平衡位置的实测变化量,在不同温度下其误差在1 mm以内,满足使用要求,证明了该控制方法的有效性和可行性.     

基于线性Drucker-Prager模型的PBX准静态弹塑性变形分析

根据高聚物粘结炸药(PBX)的力学特性,将线性Drucker-Prager模型引入到PBX材料的弹塑性变形研究中。基于线性Drucker-Prager模型,结合经典塑性理论,分析了PBX准静态弹塑性变形过程。明晰了其后继屈服面的特征,推导了其刚度算法,构造了其弹塑性本构模型。从理论上分析了单轴压缩状态、双轴压缩状态条件下的应力应变关系。利用线性Drucker-Prager模型模拟了PBX材料的单元特性。结果表明,其单轴压缩模拟结果和双轴压缩模拟结果均与理论分析结果、实验数据一致。经对比,双轴压缩的极限强度是单轴的1.16倍,相应塑性应变是其0.5倍。     

一种反应式破片压缩断裂方式研究

对某反应式圆柱形破片在静态压缩时出现0°、45°和两角度混合的三种压缩断裂方式进行了研究;利用扫描电镜和电子衍射分别对0°、45°和两角度混合的断面与截面进行扫描分析及能谱分析。结果表明:在0°方向断口主要为解理断口和准解理断口,45°方向为韧窝断口。还利用"史密斯理论"揭示了破片断裂机理。     

基于等效线性化的悬架力学参数设计

大部分独立悬架导向机构会造成悬架弹性元件的刚度、阻尼元件的阻尼与悬架刚度、阻尼之间产生非线性关系,并且随悬架动挠度的增大而变得更加明显,因此用线性模型在静态位置对悬架参数进行设计计算将造成较大的误差;基于虚位移原理分析了这种非线性关系,并运用等效线性化方法在经典平顺性分析的基础上给出了一种悬架参数设计方法,最后编写了数值求解程序进行计算。     

舵机结构非线性力学特性研究

空空导弹用电动舵机为具有间隙、摩擦等非线性因素的复杂机构,其精确的力学建模技术是空空导弹结构动力学主动设计的关键技术。本文以某型空空导弹电动舵机为实例,采用有限元软件ABAQUS建立舵机系统数字模型,研究了摩擦、间隙及螺纹联接对系统静刚度的影响规律,通过对舵机传动系统静刚度特性的理论分析和试验研究,形成了对具有间隙、摩擦强非线性因素复杂机构的建模和分析方法,为导弹结构动力学的主动分析和设计提供了理论基础。     

轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响研究

大长细比飞行器的刚性模态和弹性模态极易发生耦合失稳现象。轴向载荷作用下其结构刚度特性会发生变化,进一步降低其稳定性。使用有限元方法分析了大长细比导弹在轴向载荷作用下的结构刚度特性。采用当地流活塞理论计算弹性体变形的气动力,耦合结构运动方程,基于模态坐标在状态空间内实现结构运动方程的特征值分析和时域求解,研究轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响。研究发现：大轴向过载作用下,大长细比导弹的刚性模态和弹性模态将出现耦合失稳,且随着轴向过载的增加,弹体的结构刚度特性下降,失稳速度降低。     

基于刚度衰减下的桁架系統的疲劳可靠性分析

在疲劳载荷作用下，元件物理性能的衰减过程是十分复杂的，而由元件组成的结构系统不是一个简单的拓扑结构，其物理性能在疲劳载荷作用下的变化更为复杂。为了定量分析结构系统在不同寿命期内的刚度可靠性，建立起结构物理性能衰减的精确公式是至关重要的。本文从损伤力学角度出发，结合断裂力学中理论断裂强度公式，利用应变等效性假设，基于剩余强度衰减模型，推导出弹性模量衰减公式，从而给出了疲劳载荷作用下系统刚度的可靠性衰减公式。最后，结合杆元桁架系统刚度矩阵，推导出桁架系统节点位移在不同使用寿命期的计算公式，进而求出系统刚度的疲劳可靠性指标。     

弹性尾缘对超空泡航行体空泡形态与压力脉动特性影响的水洞试验研究

为分析弹性尾缘对超空泡航行体水动力特性的影响,设计一种带有可变刚度弹性尾缘的航行体模型。通过水洞试验研究了弹性尾缘航行体模型在不同压差系数、不同通气率下的空泡形态与压力脉动。试验中采用工业摄像机采集尾缘形态与流场结构,同时利用动态测试系统采集弹性尾缘区域特征点的压力脉动信息。通过空泡形态变化与特征点压力脉动变化对比分析,得到如下结论：弹性尾缘的变形随压差系数的增加而增大,当变形后的弹性尾缘直径达到航行体主体直径的1.35倍时,弹性尾缘对空泡形态有明显的影响,空泡闭合点前移至尾缘前方,尾缘后方的模型表面进入沾湿状态且压力增大;变形继续增加后,弹性尾缘后方形成了剧烈波动的尾空泡并导致沾湿面积减少,模型表面压力减小。     

非充气机械弹性车轮静态径向刚度特性研究

为了研究机械弹性车轮的径向刚度特性,建立了一种基于Timoshenko曲梁的车轮模型,并利用有限元方法和样机试验进行了验证。通过对机械弹性车轮的悬毂式承载和刚度特性进行分析,揭示了车轮径向刚度主要取决于輮轮和铰链组的结构和力学特性。基于车轮的非线性有限元模型,对影响车轮径向刚度的輮轮刚度、铰链组材料和结构尺寸进行了参数化分析,结果表明：随着铰链组个数、横截面积和杨氏模量的增加,车轮径向刚度呈非线性增加;在车轮刚度较小且其他设计变量不变时,輮轮刚度的变化量近似等于车轮径向刚度的变化量。     

TiB2-B4C复合陶瓷动态压缩特性研究

为分析TiB₂-B₄C复合陶瓷的静动态力学性能及添加剂TiB₂的影响机制,设计了静动态压缩实验和平板撞击实验,开展了复合陶瓷在不同应变率下的动态压缩特性研究。结果表明：一维应力波加载下TiB₂-B₄C复合材料具有陶瓷材料的脆性特征,应力-应 变曲线呈典型的线性关系;由一维应变加载下试样的自由面速度历程可知,复合材料的Hugoniot弹性极限在14.98~16.91 GPa之间,且随着应变率的增加而增加;应变率低于10³ s^-1时,TiB₂-B₄C复合材料的动态压缩强度高于单相B₄C和单相TiB₂陶瓷,且具有正相关的应变率敏感性,复合材料强度的提升得益于微观结构的改善,而应变率敏感性主要受添加剂TiB₂的强化增韧媒介影响;然而,应变率高于10⁴ s^-1时,TiB₂-B₄C复合材料的Hugoniot弹性极限接近基体B₄C陶瓷,而受添加剂TiB₂的影响较小。     

液压缸刚度有限元计算方法

随着液压技术的发展,液压缸被广泛应用于液压系统中,对于一些液压系统,液压缸刚度对其性能有较大影响。针对液压缸刚度计算,基于流体力学和流固耦合理论,给出一种考虑流体的可压缩性、固体的弹性变形及流体固体相互作用的有限元计算方法,并结合实例给出了具体的计算过程。对液压缸刚度分析和液压系统设计有一定的参考价值。     

多轴承支撑轴系的精确变形计算研究

针对传动系统中典型的多轴承支撑轴系结构,提出了轴和轴承刚度耦合建模方法以及轴系结构精确变形迭代求解方法。基于轴承几何学、接触力学理论,采用Newton-Raphson算法实现轴承接触应力和变形计算、轴承内部载荷分配计算、轴承滚动体力学平衡方程组的求解,建立轴承刚度矩阵。实现轴承与Timoshenko梁的刚度耦合,形成轴系刚度矩阵,并通过松弛迭代法求解稀疏刚度矩阵。改变轴承刚度矩阵完成迭代过程,获得系统的精确变形。通过算例,验证了该计算方法收敛快、对初值要求低,计算精度较高。     

基于三维梁理论的电磁轨道炮复合身管抗弯性能分析

基于复合材料的三维厚壁梁理论,考虑梁的三维应变、挠曲等效应,建立了圆形电磁轨道炮身管纤维缠绕复合外壳的等效抗弯刚度计算模型。采用组合梁的等效抗弯刚度计算法,对纤维缠绕的轨道炮身管的整体抗弯刚度进行了分析,并与层合板理论法、有限元法做了对比。结果显示,3种计算方法在缠绕角度较大时,计算结果一致性较好。分析了纤维缠绕角度的变化、不同径向位置的碳纤维缠绕角度变化以及不同内膛绝缘材料对身管轴向抗弯刚度的影响。研究结果表明：身管的轴向抗弯刚度在缠绕角度较小时,随着缠绕角度的增大,呈明显的下降趋势,并且其受内层碳纤维的缠绕角度影响要比外层碳纤维的要大;高密度、高弹性模量的内膛绝缘材料并不一定就能提高身管的轴向抗弯刚度。     

侧倾角对机械弹性车轮刚度及接地特性的影响

为提高车辆行驶的安全性,对一种新型非充气式机械弹性安全车轮在不同侧倾角工况下的刚度特性及接地特性进行了研究。在充分考虑輮轮体层合结构基础上,基于有限元法建立了包含橡胶材料的不可压缩性、大变形及车轮与地面接触非线性等特征的机械弹性车轮三维有限元模型,并通过加载试验对模型进行了精度验证。将车轮刚度特性及侧倾接地特性的仿真和试验结果进行对比,分析了侧倾角对车轮垂向刚度、下沉量、接地印迹及压力分布等特征的影响。结果表明：车轮的垂向刚度随侧倾角的增大而减小;侧倾角的存在加剧了车轮胎肩部位的应力集中,使接地区域压力分布的均匀性变差。研究结果为分析机械弹性车轮侧倾特性、輮轮胎面的不均匀磨损及其结构优化等提供了参考。