某型火箭弹射座椅椅盆侧板基于穿盖条件的强度仿真研究

本文以火箭弹射座椅及飞机座舱舱盖为研究对象,建立座椅侧板有限元模型和舱盖模型,模拟椅盆侧板的穿盖过程,评估侧板的动态冲击性能。这种方法可降低研发过程中的试验经费,缩短试验周期,具有很重要的工程意义。     

弹射座椅气动参数的数值计算

为了解决弹射座椅研究中风洞试验不足和气动参数缺乏的问题,尝试了采用计算流体力学（CFD） 方法,利用CFD计算软件Fluent求解N－S方程,对弹射座椅的外流场进行数值计算,求得了弹射座椅不同姿态 下的气动参数值,并将部分气动参数与风洞试验的测量值进行了对比,结果发现,计算结果与试验值的变化趋 势完全相同,大多数计算值与试验值的误差都在１０％以内,能够满足工程计算的需要,可以作为试验值的补充 和替代。通过CFD方法在弹射座椅气动参数计算中的应用,可以看到CFD方法在弹射座椅的研究中有着广阔的 应用前景。     

400 km/h速度下转向架气动噪声特性研究

运用STAR-CCM+软件对400 km/h速度下高速列车转向架区域流场和气动噪声进行模拟,分析转向架区域流场结构;不同位置转向架气动噪声的差异;转向架组成部件对气动噪声的贡献量及其频谱特性与空间分布。结果表明,头车第一个转向架舱内气流湍化程度最高,是转向架系统中最主要的气动声源。位于转向架舱外直接受到来流冲击的部件辐射的气动噪声是转向架气动噪声的主要来源,而位于转向架舱内或被裙板遮挡的部件对转向架气动噪声贡献量很小。转向架气动噪声属于宽频噪声,但500 Hz以下的低频部分的声压级幅值远高于其他频段。转向架气动噪声具有明显的指向性。横向距离大于5 m时,声压级近似符合单个偶极子声源的远场衰减特性。在距离地面垂向高度1 m～6 m范围内,声压级随高度增加近似成线性关系减小,声压级的衰减主要发生在400 Hz以上频段。     

600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能

采用三维、非定常、可压缩RANS方程和k-ωSST湍流模型及重叠网格技术的数值仿真方法,对我国600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能进行研究.展示了明线交会过程中列车表面的压力变化特性,揭示了列车侧向气动力、偏航力矩和侧滚力矩的变化规律,分析了车体横向摆动和侧滚原因,研究了车速对横向气动性能的影响规律.结果 ...     

定常气动载荷作用下高速铁路车辆的蛇行运动稳定性

随着高速列车运行速度的提高,气动载荷会对车辆蛇行运动稳定性带来不利影响,现有文献对此研究很少。为此,考虑沿列车反向运动高速气流以及侧风的作用,研究了定常气动载荷下高速铁路车辆横向运动的线性稳定性。分析中计入了气动载荷改变轴重、使各轮法向支反力各不相同;以及使重力刚度、重力角刚度、轮对蠕滑系数等发生变化的效应。给出了计及气动影响的17个自由度铁路车辆蛇行运动分析模型,编制了相应的计算程序并进行了算例验证。进而,计算了在不同风速条件下,各个方向定常气动力和气动力矩单独以及共同作用时车辆运动稳定性特征值,并求出临界速度。结果表明：气动载荷会降低车辆临界速度;临界速度随横风风速增加而单调降低;与其他方向气动载荷相比,点头力矩和升力对临界速度的影响更大。     

全封闭设备舱对隧道内160 km/h地铁气动声源影响

随着地铁列车速度提升至160 km/h,隧道环境下地铁列车表面气动激励显著增强。应用大涡模拟对隧道内160 km/h地铁列车脉动流场结构和表面气动噪声源进行数值仿真,定量评估全封闭设备舱设计对地铁列车气动声学性能的优化效果。结果表明：全封闭设备舱设计能够疏导车底气流,使车底气流更多集中在转向架舱两侧溢出,同时引起车下主要涡结构尺度增大。对应的,列车整车车体气动噪声源能量减小约2.9%;其中头车、中车1分别增大5.7%和9.4%,中车2和尾车分别减小4.2%和13.8%,各节车体声源能量分布更加均匀;列车高频声源能量减小,整车800 Hz峰值频谱能量减小约4.0%。研究成果将为160 km/h地铁列车气动降噪设计提供参考。     

导弹弹射气体冲击载荷实验与仿真研究

设计一套模拟发射筒内建压过程的装置,使之能够模拟不同建压速度、不同终值压强时的发射筒内建压过程,进而对导弹弹射过程中导弹尾罩和其他结构受到的气体冲击载荷进行地面冷实验。分别对四种不同初始条件下的建压过程进行了实验,并对一种情况进行了数值模拟仿真。结果显示,实验设备通过调节柱塞两侧初始压力差和高压气缸初始压力,可以实现对不同建压速率、不同终值压强的模拟;在建压过程中模拟发射筒内存在明显涡流,尾罩中间部位受压更大,变形时间相较于升压时间存在明显滞后。     

全封闭设备舱对隧道内160 km/h地铁气动声源影响#br#

随着地铁列车速度提升至160 km/h，隧道环境下地铁列车表面气动激励显著增强。应用大涡模拟对隧道内160 km/h 地铁列车脉动流场结构和表面气动噪声源进行数值仿真，定量评估全封闭设备舱设计对地铁列车气动声学性能的优化效果。结果表明：全封闭设备舱设计能够疏导车底气流，使车底气流更多集中在转向架舱两侧溢出，同时引起车下主要涡结构尺度增大。对应的，列车整车车体气动噪声源能量减小约2.9 %；其中头车、中车1 分别增大5.7 %和9.4 %，中车2 和尾车分别减小4.2 %和13.8 %，各节车体声源能量分布更加均匀；列车高频声源能量减小，整车800 Hz峰值频谱能量减小约4.0 %。研究成果将为160 km/h地铁列车气动降噪设计提供参考。     

无模型控制在气动变载荷加载系统中的应用

针对气动加载系统压力跟踪控制中强非线性、强耦合性、模型不精确性等问题,提出一种无模型自适应控制(model-free adaptive controller,MFAC)器,该控制器结构简单、参数少、不需要被控系统的数学模型,是一种低成本的控制器.其中的伪偏导数估计算法仅需利用受控系统的输入输出数据来估计伪偏导数,使该算...     

基于转静干涉效应的压气机叶片气动载荷分析

转静叶排的相互作用会使压气机内部流场存在复杂的非定常性。为深入研究压气机叶片的气动载荷特性,以某型航空发动机压气机为研究对象,考虑叶排间的转静干涉效应,利用滑移网格技术对整个叶盘的三维流场展开模拟,求解干涉周期T_b内压气机转子内部的流动规律。同时对叶片气动载荷的非定常特性进行进一步分析,讨论了不同压比、转速对压气机叶片气动载荷的影响。结果表明叶片压力面和吸力面气动载荷波动峰值的主导频率皆为转静干涉频率f₀的倍频,其中一倍频（1×f₀）分量占主导地位。在干涉周期T_b内,叶片表面压力涡发生周期性的迁移与耗散,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势。随着压比的增加,压气机叶片气动载荷逐渐增大,但其脉动幅值和频谱峰值基本不变。转速的升高使得转静干涉的频率增大,增强了压气机叶片气动载荷的非定常特性。研究结果能够应用于叶盘结构的气动优化设计,可为高性能航空发动机压气机的研制提供支持和参考。     

弹射冲击载荷作用下沥青混凝土路面面层的损伤

沥青混凝土作为一种粘弹性材料一般只研究其疲劳损伤特性,冲击损伤研究较少。针对路面在弹射载荷作用下产生中低应变率响应的特点,采用Cauchy应变表达的三维简化ZWT(朱-王-唐)非线性粘弹本构模型以及应变率相关的损伤演化模型,建立了增量形式并将Kirchhoff应力转化为Cauchy应力,编写用户材料子程序嵌入有限元软件中。推导了恒应变率条件下含损伤的简化ZWT本构表达式,使用最小二乘法拟合出本构参数。分析了沥青混凝土场坪面层的冲击损伤,阐明了损伤变化规律、分布规律,为发射场坪的选择提供了一定参考。     

铸造材料伸缩尾翼气动载荷下接触问题的分析与研究

采用有限元技术,应用MSC仿真软件分析铸造材料伸缩结构尾翼在弹道飞行过程中气动载荷矩阵作用下的接触应力问题.通过建立计算模型,施加边界条件及启动接触非线性求解器进行求解,得到尾翼三维结构下的位移和应力情况,该种MD Nastran隐式非线性求解器SOL600计算方法能够充分模拟实际三维结构的接触问题.     

冲击载荷下结构陶瓷的失效与破碎特性研究

为了研究AD95陶瓷在冲击加载下的动态力学性能与损伤机理,采用仿真软件AUTODYN模拟了一维应力与一维应变状态下材料不同失效与破碎模式,获得了完整的损伤历程.结果表明,在一维应力波作用下,材料内部损伤以及裂纹扩展始于圆柱试样端部的应力集中,在陶瓷整体被瞬间压垮前,试样仍具有承载能力.平面冲击波作用时,试样在低于Hugoniot弹性极限下出现了两个相向传播的破坏面.由于应力波的相互作用以及材料本身抗拉强度不足,试样内同时产生了明显的层裂现象.     

弯曲载荷下碳纤维/双马复合材料湿热特性实验研究

研究了碳纤维/双马复合材料单向层板在三点弯曲载荷作用下70℃水浸的湿热特性,测试分析了层板的吸湿量、玻璃化转变温度、弯曲性能及其破坏模式随湿热时间的变化,通过对比研究弯曲载荷作用和无外载荷条件下层板湿热性能的差异,探讨了应力对复合材料湿热行为的作用规律。结果表明：弯曲载荷作用下试样整体的吸湿规律、剩余弯曲性能等方面与未加载情况相比没有显著差异,但弯曲加载试样吸湿饱和前相同吸湿率时玻璃化转变温度下降更多;弯曲加载试样受压应力部分吸湿速度小于受拉应力部分,同时弯曲断口的扫描电镜照片显示,与未加载情况相比弯曲加载试样受拉应力部分树脂与纤维粘结较弱,说明应力会对复合材料湿热性能产生影响,并且不同方向应力的作用规律不同。     

横风下车桥系统气动特性的风洞试验研究

为考虑车辆和桥梁的相互气动影响,利用研制的测试装置,测试了不同工况下车辆和桥梁的气动力系数,讨论了风场的紊流特性、风速、前后车辆干扰、车辆横向距离对车辆气动力系数的影响以及车辆对桥梁静三分力系数的影响;通过分析研究车辆和桥梁表面压力测试结果,探究了车辆和桥梁气动特性发生变化的原因,验证了测试数据的准确可靠性。研究结果表明:风场的紊流特性、前后车辆干扰以及车辆横向距离对车辆气动力系数有较大的影响,而风速对其基本没有影响;另外,桥梁静三分力系数受车辆的影响也比较大。     

某车型空调HVAC总成气动噪声的分析与研究

汽车空调HVAC总成的气动噪声是汽车空调系统主要噪声来源之一。本文分析了HVAC总成的气动噪声的产生机理,并对某车型HVAC总成的气动噪声表现进行了性能改进。建立了HVAC内部流场仿真模型,并通过修改空调分配箱壳体与鼓风机蜗壳的结构型线,调节模式风门的位置来优化内部流场。结果表明:优化后HVAC总成的气动噪声表现明显优于原状态;实车上使用频次较高的吹面、除霜模式下的噪声声压级,相比原状态分别降低2.3 dB(A)、3.3 dB(A),降噪效果显著。     

石灰岩在爆炸载荷作用下的破坏机理试验研究

为了探讨岩石在爆炸载荷下的力学特性和破坏机理,采用耦合填塞装药、耦合无填塞装药和不耦合填塞结构模拟了爆炸应力波和爆生气体的不同加载强度,在石灰岩中进行模拟爆破试验,对爆炸应变波及其参数、以及爆破后岩石内部的声波速度进行了测试.基于模拟爆破试验结果,对石灰岩的力学特性和爆破损伤程度进行了分析,得到了岩石在不同爆破条件下的爆破损伤和破坏规律.     

载荷作用下聚碳酸酯试件温升的实验研究

描述了红外辐射技术和热电偶用于测量聚合物材料变形时表面和内部温度的方法,在动态压缩中,用T型微丝热电偶测得了聚碳酸酯的内部温度变化;在准静态拉伸试验中,用红外热像仪获得了聚碳酸酯拉伸过程中的表面温度变化及表面温度场。结果表明,聚合物在准静态拉伸过程中,接近材料的屈服点时温度开始上升,在屈服点处试件表面温度最高,表面温度上升23℃至26℃,达到最高温度的时间与应变率有关;动态压缩时,试件中心温度上升最高,由里向外逐渐降低,试件内部温度与应变率和离表面的距离有关,在应变率为2500 s-1时,内部温度上升约42℃,有60%的塑性功转化为热。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。