考虑几何非线性效应的大柔性太阳能无人机静气动弹性分析

大柔性太阳能无人机在气动力的作用下产生较大的弯曲变形,引起气动载荷的重新分布及作用方向的改变,线性理论难以获得足够的精度。基于共旋转有限元理论,推导了几何非线性空间梁单元的切线刚度矩阵和内力求解格式,几何精确的描述了无人机机翼结构的几何非线性弹性变形;编写了空间共旋坐标有限元求解代码,利用计算流体力学软件FLUENT计算气动力,构造了流固耦合求解器;研究了类"太阳神"布局太阳能无人机几何大变形下的静气动弹性响应问题。研究结果表明:无人机受载变形后导致升阻比降低,翼尖弯曲变形为展长的13%时,升阻比降低4.2%,滚转力矩导数增加了300%,偏航力矩导数增加了350%;几何非线性效应改善了气动载荷在展向的分布,有利于机翼结构设计。研究工作对大柔性太阳能无人机的设计具有一定的参考意义。     

几何大变形三维梁单元的U．L列式

推出了几何大变形三维梁元的坐标转换矩阵,并且给出了大转角位移的计算公式。考虑空间梁的双向弯曲,同时考虑弯曲与轴向作用的相互耦合,在平截面和小应变的假定下,采用U．L描述,基于非线性增量有限元理论,导出了考虑位移高阶项影响的三维梁单元的切线刚度矩阵,给出了相应的有限元表达式和对应的计算方式,对空间梁元的非线性有限元程序的编制有十分重要的意义。     

考虑几何非线性的梁桥预拱线形计算

通过对桥梁结构几何非线性问题基本原理的阐述,推导出结构几何非线性计算的改进的CR列式法的计算公式,并给出CR列式法实现步骤;介绍了CR列式法中有关梁单元弧长的计算方法,给出了梁单元较为精确的切线刚度矩阵;建立了悬臂梁预拱线形计算的几何非线性模型,计算结果表明,本文计算方法具有较高的精度和稳定性。     

大转动几何非线性梁变形问题的优化求解

目的提出一种有效确定梁大变形量的求解思路。解决对几何非线性梁大变形问题的直接分析．方法直接从梁变形后的平衡状态出发，将梁分为有限子段。对每个子段在其流动坐标上进行小变形计算，并在总体坐标上累积端点坐标、建立了以平衡状态端点坐标为设计变量，以端点的计算积累坐标与端点坐标差平方为目标函数的获得梁大变形量的无约束优化方法．结果通过编制的优化程序进行了悬臂梁受集中载荷时的大变形问题的计算，并与Ansys有限元法计算结果进行对比．结论以建立平衡位置坐标和结构变形的协调条件为目标函数，提出的大变形问题的直接优化算法，实现了平衡位置的结构变形的直接分析计算。为几何非线性大变形问题的直接计算分析提供了新途径．     

基于有限变形理论的ANSYS几何非线性算法缺陷分析

基于有限变形理论对ANSYS定义的应变、应力与物体真实应力之间的关系、位形、不平衡力的几何非线性计算等方面进行了详细分析,并针对ANSYS中的杆件单元Link8和平面单元Plane42,通过算例计算结果与理论解的对比,指出了ANSYS几何非线性算法的不足,即在计算过程中没有考虑到应变、应力的共轭关系,只是一种近似的非线性计算。     

深埋软岩隧道大变形非线性力学特征

分析隧道断面形状、初始地应力状态和岩体强度之间的关系,并利用ABAQUS有限元软件比较分析了围岩及初期支护在大变形条件下的非线性力学特性.研究结果表明:(1)围岩的非线性主要是材料非线性和接触的非线性,破坏模式表现为小应变大位移;(2)初期支护受几何非线性影响显著,力学分析应采用大变形理论;(3)初期支护应采取降低几何非线性影响的结构,改变弯曲变形模式,提高支护能力.     

一种新型板弯单元及其在几何非线性下的应用

扩展了对应于Reddy高阶剪切变形理论的一种新型四边形有限元的应用范围,将其用于复合材料层合板的应力计算和结构在拉伸-弯曲耦合载荷作用下的几何非线性分析。数值结果表明,这种新型单元能较为精确地计算应力和位移,并适于推广到几何非线性分析。     

基于拉压与翘扭插值函数几何非线性刚度矩阵

提出了翘曲扭转稳定函数的概念和计算公式,首次推导了基于扭转翘曲稳定插值函数的双轴对称开口轻型薄壁梁柱单元的翘曲扭转切线刚度矩阵,同时提出了基于拉压与翘扭稳定插值函数的轻钢梁柱单元空间几何非线性切线刚度矩阵.     

耦合分布螺旋桨的大柔性机翼静气弹研究

分布式螺旋桨被广泛用作为大展弦比长航时无人机提供推进动力,其载荷和滑流会改变机翼的结构和气动特性,使几何非线性效应更加突出。针对分布式螺旋桨对大柔性机翼的气弹干扰问题,在涡流叶素理论基础上,采用滑流管模型快速计算滑流对机翼的诱导速度,实现螺旋桨与机翼的耦合气动建模;在共旋转法中通过坐标系的推导与转换,实现展向分布的螺旋桨与机翼非线性结构耦合建模;结合空间梁样条插值,建立了考虑分布式螺旋桨载荷和滑流影响的大柔性机翼非线性静气弹分析框架。大柔性机翼与分布式螺旋桨耦合的算例结果表明：非线性大变形使螺旋桨拉力产生机翼结构负扭转,造成约10%的升力损失和20%～40%的静稳定裕度减小;螺旋桨滑流通过影响机翼当地流速和绕流攻角,改变了结构变形分布,带来约2.5%的升力收益和2%～8%的静稳定裕度增加;螺旋桨靠近翼根时增升,靠近翼尖时减升且越靠近翼尖影响越显著;所建立的分析方法可为分布式螺旋桨与大柔性机翼的耦合设计提供指导。     

转动矩阵在弯扭屈曲和几何非线性分析中的研究

薄壁钢梁在利用有限单元模型进行弯扭屈曲分析和三维非线性分析中,都可以通过转动矩阵来得到位移-应变的非线性关系,因此转动矩阵的精度决定了应变的准确性.在弯扭屈曲中,利用小转动理论可以得到较新势能方程,但分析的结果会高于实际值,而大转动理论可得到传统势能方程,会更接近实际值.在几何非线性分析中,由小转动理论得到的几何刚度矩阵,当结构发生空间有限转动时,边角结点弯矩会产生不平衡的附加力矩,导致结点不能保持平衡和转动连续性,需要对相应的连带力矩矩阵进行修正.而由大转动理论得到的几何刚度矩阵能保持结点平衡和转动连续性,但该单元不能通过刚体检验.     

从伯努里梁理论出发计算柔性梁大变形

本文运用伯努里梁理论导出柔性悬臂梁大变形的一种算式,并给出实例。从而为大变形计算程序提供了一种检验考题。     

用钢丝绳解决桥式起重机大梁过大弯曲变形的实例分析

本介绍了用架设钢丝绳的方法解决桥式起重机正常工作时，大梁发生地弯曲变形，出现较大负挠度问题；从组合变形理论和算例中证实了这种方法的可行性和有效性。     

含有光伏电源的微网综述

伴随世界范围内的环境、能源问题凸显,光伏发电越来越体现出其优越性。但是光伏具有随机性、波动性以及不可控性,其大量直接接入电网会对电力系统产生不利影响。文中在介绍光伏发电的基础上,提出了将光伏通过微网接入,利用微网的自我控制能力来调度微网中的多种分布式电源补偿光伏的功率波动。为光伏的大量接入提出了参考性意见。     

大变形隧洞稳定性模糊概率分析

为了分析大变形隧洞工程中存在的不确定性,用模糊概率法研究高地应力下大变形隧洞的稳定概率.采用模糊随机方法,推导出大变形隧洞稳定的模糊概率模型,模型中将围岩容许变形量作为随机变量,并假设随机变量服从正态分布,隶属函数取简化的线性分布.结合乌鞘岭隧洞F7断层带软岩隧洞工程,利用曲线回归和模糊概率对隧洞围岩稳定性进行计算分析.计算结果表明,开挖后第18天,左线隧洞,边墙稳定概率为15.2%,拱部稳定概率为99.1%,倾向于失稳状态;右线隧洞,边墙稳定概率为95.5%,拱部稳定概率为100%,隧洞比较稳定.模糊概率法考虑到工程中的随机性和模糊性,较确定性方法更加合理,有助于反映隧洞稳定性发展趋势.     

埋入SMA纤维的复合材料壁板的气弹稳定性研究

研究混杂SMA纤维的复合材料平直层合壁板在超音速气流作用下的颤振特性。采用特殊正交SMA纤维混杂单层板的正轴应力一应变本构关系、经典的克希霍夫层合薄板理论并结合超音速一阶活塞气动力理论导出SMA纤维混杂复合材料壁板的气动弹性方程。借助于Rayleigh-Ritz解析法,建立SMA纤维混杂复合材料壁板在SMA纤维的驱动作用下的振动和颤振性能预测的近似分析模型。研究结果显示出,SMA具有良好的抑制壁板颤振的功能。     

负高斯曲率单层网壳的刚度及整体稳定性研究

本文利用自行编制的非线性有限元程序,对单层鞍形网壳结构在不同网格布置、不同高跨比以及不同边粱截面等情况下的荷载—位移全过程做了大量计算,进而对这类结构的稳定性能及其用于实际工程的前景作了较深入的探讨.     

飞行器气动弹性响应与控制稳定性研究

研究飞行器气动弹性响应与控制稳定性问题．用有限元建立柔性飞行器运动方程，引入气动干扰力和气动控制力．结合控制方程给出受控飞行器的伺服气动弹性动力学方程、用阵风响应分析考核飞行器的气动布局和控制稳定性．     

利用气泡形变振荡提高微细粒矿物浮选效率

研究了利用气泡形变振荡提高微细粒矿物浮选效率的可行性，分析了气泡形变振荡对矿粒的捕获和排出作用，并对各种影响气泡形变振荡的因素进行了论述，提出了新型气泡形变振荡浮选设备的设计要求，为高效浮选设备的设计提供了新的思路     

亚音速气流中复合材料层合板结构气动弹性稳定性分析

为了研究复合材料层合板结构在亚音速气流作用下的气动弹性稳定性,基于线性势流理论建立适用于三维复合材料层合板结构的亚音速气动力模型,采用经典层合板理论,根据Hamilton变分原理,建立亚音速下三维复合材料层合板的运动方程.采用假设模态法,将偏微分方程离散成常微分方程组,通过求解广义特征值问题分析其气动弹性特性.通过计算层合板结构在不同来流速度时的固有频率,得到层合板结构在亚音速气流作用下的临界失稳速度.研究表明:该亚音速气动力模型适用于三维薄板结构.在气流作用下,层合板结构刚度降低导致结构失稳.     

载人登月舱动力下降段应急返回轨道设计

文章主要研究载人登月舱动力下降段应急返回轨道设计问题。针对应急返回对等待时间的需求,改进了同心椭圆返回轨道方案。将显式制导法应用于应急返回上升段控制中,充分利用了登月舱的剩余速度,得到了满足要求的入轨精度。根据仿真结果确定了利用下降级推力器完成上升段应急返回的准则。在上升段仿真的基础上设计了跟踪段过渡椭圆轨道,显著缩短了登月舱在停泊轨道的等待时间。文中的方法和结论可以为载人登月工程应急返回提供一定的参考价值。