基于Vortex的火星车爬坡与行进间转向性能分析

为实现对火星车整体性能的评估,完成对整车简化模型的初步性能分析,采用Vortex多体动力学系统建立整车机构动力学与轮壤力学模型,并对火星车在爬坡、行进间转向两种典型的工况下的车轮挂钩牵引力、车轮沉陷量、车轮滑转率、车轮法向力等性能参数进行了仿真和评估,其结果可为样机的研制提供重要的参考依据.     

基于有限元仿真的土壤压力沉陷模型建立与分析

针对土壤本构模型的多样性,利用有限元计算方法,对土壤压力沉陷进行建模与分析。根据有限元计算 方法在分析土壤力学中的应用,通过对不同土壤力学参数下得到的压力沉陷结果进行拟合,得出土壤压力沉陷特性 曲线,分析了土壤参数弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力对双指数模型参数的影响,给出了一种土壤压力沉陷 双指数模型。试验结果表明,采用双指数模型对湿黏土压力沉陷关系进行拟合是可行的。该方法对研究土壤压力沉 陷模型建立与分析具有参考价值。     

高速履带车辆托带轮受力分析及优化

针对某履带车托带轮受力过大导致相关结构损坏的故障现象,利用Recur Dyn建立履带行动系统动力学模型,通过测试和有限元计算获取行动系统主要部件特性参数并输入到模型,仿真分析了托带轮附座受力及上支履带的振动状态.对托带轮的布置进行了优化,使托带轮附座的受力有效降低,履带拍打翼子板的频次大幅减少.样车试验结果表明,优化改进措施有效,样车最终通过耐久性验证.     

极地车辆车轮与雪壤交互作用模型研究综述

极地是世界多国竞相开发的热点地区,极地车辆是人类极地探索的基本交通工具.极地雪壤环境力学特性,以及车轮与雪壤之间的交互作用,对极地车辆的通过性和安全性有直接的影响.本文围绕雪的力学特性和轮-雪交互作用特性,分析了适用于不同研究手段的雪的力学特性模型以及轮-雪交互作用模型及其特点,提出了提高极地环境下车辆的通过性能和安全性能的轮-雪交互作用的研究方向.     

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。     

舰炮含钳爪回转机构的伸爪运动特性研究

针对舰炮含钳爪回转机构运动问题,为获得机构的运动特性,通过模型简化、理论公式推导和算例分析,进行了间歇式含钳爪回转机构伸爪运动的理论与计算研究。以含钳爪回转机构为对象得到机构运动的简化杆件模型,根据伸爪运动过程中的杆件构型变化、多坐标系的转换关系和封闭矢量法进行了机构伸爪的运动学分析;通过机构伸爪受力分析、利用达朗贝尔原理和拉格朗日方程建立了机构伸爪的动力学方程;基于机构的几何参数与驱动参数,进行数学仿真软件MATLAB算例分析和多体动力学仿真软件ADAMS虚拟样机仿真实验,并对比运动分析的理论变化曲线和仿真变化曲线。结果表明：理论曲线与仿真曲线的变化情况基本一致,构型变化会影响机构的动力学特性,转角加速度在构型变化处存在突变现象,偏心销的存在会导致运动轨迹波动,但对定位误差影响较小;此外,偏心销能在减小加速度突变的同时会引起加速度振荡。     

弹道导弹再入段大气参数修正

为了提高弹头落点精度,在分析大气参数偏差对弹头再入精度的影响和实际大气参数与标准大气参数差异的基础上,运用实测大气参数,拟合建立了再入大气参数的修正模型,并分析了模型的可靠性.通过弹道仿真计算表明,建立的修正模型有效地提高了弹头再入落点精度,该修正模型是切实可行的.     

TC4钛合金三种动态本构模型的对比分析

基于TC4合金的应变率和温度相关单轴应力-应变曲线试验数据,优化估计了Johnson-Cook、修正Zerilli-Arm-strong和Bammann黏塑性三种动态本构模型的材料参数,对比分析了三种本构模型对TC4单轴变形试验数据的描述能力。结果表明:在TC4变形试验参数范围内,Bammann黏塑性模型可以较好地描述TC4合金的应变率和温度相关变形行为;Johnson-Cook模型和修正Zerilli-Armstrong模型的单轴应力-应变曲线计算结果比较接近,但与试验数据的相关性相对较差,均不能如实反映TC4室温动态压缩试验的应变率敏感性。     

基于模糊控制技术的全轮独立驱动车辆防滑控制研究

针对多轮独立驱动车辆车轮容易出现打滑的问题,提出了一种基于模糊控制技术的驱动防滑控制方法。以某型8轮独立驱动车辆为研究对象,设计了驱动防滑模糊控制器,对8个驱动电机进行独立控制,通过试验获取三种典型路面的最优滑转率值,采用模糊估计法,对当前路面的最优滑转率值进行估计,电机输出转矩采用进行基于滑转率差值及其变化率的模糊调节。利用ADAMS所建立的车辆动力学模型与MATLAB中的控制模型进行联合仿真试验,对本文所提出的控制方法的可行性和有效性进行分析验证。     

基于滑模变结构控制的移动系统滑转率控制

月球车移动系统在行驶过程中其行驶参数经常发生变化,采用传统的控制方法往往不能保证在任何情况下都能得到最佳的控制效果,鲁棒性较差。滑模变结构是一类特殊的非线性控制方法,它对系统参数摄动具有很强的抑制能力,因此鲁棒性很强,并且具有算法简单易于实现等特点。根据移动系统的动力学模型及滑模变结构控制理论,建立基于滑模变结构控制的月球车移动系统滑转率控制的控制逻辑和控制算法,将其应用于月球车移动系统的滑转率控制中,并通过仿真结果分析证明该种控制方法具有较好的控制效果。分析了变结构控制系统的控制特性,为月球车滑转率控制系统的设计提供理论参考依据。     

地面重力条件模拟月面载人月球车直线加速的驱动算法

宇航员驾驶载人月球车行驶于月面松软地形,为了预先熟悉其驾驶特性,需要对宇航员在地面进行相关的驾驶训练和实验。当使用地面模拟车对月面载人月球车直线加速行驶进行模拟时,地面与月面的重力差异会导致相同车轮驱动方式产生不同的整车直线加速度。针对上述问题,基于地面力学理论和被动滑转原理,建立载人月球车整车直线加速的牵引力模型,分析月面载人月球车与地面模拟车产生相同直线加速度的条件,推导了地面车轮力矩控制月面载人月球车整车直线加速模拟算法。使用相同质量和相同载荷两种不同形式的地面模拟车,验证了直线加速模拟算法的可行性。计算结果表明：在上述两种形式条件下,使用直线加速模拟算法力矩驱动的地面模拟车,均可与月面载人月球车保持相同的整车直线加速度模拟,而不使用直线加速模拟算法的地面模拟车无法获得与月面载人月球车相同的直线加速度。     

基于分布式应变响应的船体结构变形挠度测量方法研究与验证

分析了结构变形监测的必要性以及本领域的现状,明确了当前存在的理论和技术难点,创新地提出了基于分布式应变测量舰船结构挠度的方法和理论,并进一步进行了详细理论推导。依据舰船典型甲板结构设计数值实验模型,运用商业有限元分析软件PATRAN进行了甲板结构挠度测试方法与精度的数值实验。通过对实验结果的分析、讨论和比较,证明了本方法和理论的正确性和可行性。所测结构变形挠度可用于建立舰船结构健康监测系统、轴系设计、修正舰船航行姿态以及提高武器精度等。     

液力偶合器精确控制下原始特性修正

履带车辆用的出口为常排油口的转向液力偶合器,通过试验获得的原始特性曲线在不同泵轮转速下不是独立的一条无因次曲线.通过对其原因进行理论及软件分析,对试验结果进行软件处理,得到原始特性系列化的方程,即在不同泵轮转速下对应不同的原始特性曲线方程,这样当需要对偶合器进行精确计算或控制时,可以得到扭矩系数对于转速比与泵轮转速的函数.     

尾翼式旋转火箭的弹道散布仿真分析

为了优化火箭弹设计,提高火箭射击精度,对多种因素下尾翼式旋转火箭的弹道散布进行了仿真分析。分析尾翼式旋转火箭散布的影响因素,建立模拟仿真数学模型,以刚体弹道模型为例对多种因素引起的弹道散布进行仿真分析。仿真结果表明:起始扰动、推力偏心、随机风、气动偏心、质量偏心、动不平衡等因素对火箭散布影响较大;对于大长径比远程火箭,还要考虑非线性运动造成的散布影响。     

月壤撞击坑对探测器着陆性能影响研究

探测器软着陆后的姿态是上升器月面稳定起飞的前提基础,研究月壤撞击坑给探测器着陆性能带来的影响对上升器月面稳定起飞具有重要意义。通过有限元法(FEM)模拟GRC-1 型月壤的非线性力学特性,并与文献[13]中三轴试验结果对比,验证了仿真方法的有效性;在综合考虑月壤非线性、反推火箭残余应力、姿态控制力和重力的基础上,建立了探测器着陆过程动力学模型;以四腿悬架式着陆器为研究对象,研究了月壤撞击坑对探测器着陆后姿态的影响。结果表明:探测器着陆后的姿态角随撞击坑深度的增加而增大;若要保证上升器月面稳定起飞,撞击坑深度不能超过600 mm.     

弹性支撑条件下的大型车载倾斜发射装置整车振动模型仿真

在考虑轮胎纵向和侧向动反力的基础上,建立弹性支撑条件下的整车振动综合模型,利用导弹剪切闭锁力作为系统激励,分别在综合模型和不考虑轮胎纵向和侧向动反力的简化模型上进行仿真计算,并对试验结果进行对比。结果表明,轮胎的侧向和纵向动反力对系统振动有重要影响,不能忽略。     

气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。     

自主水下航行器的分离运动安全性研究

为给自主水下航行器(AUV)的分离方式选择提供理论依据,对重力解脱方式和推冲分离方式下AUV的分离运动安全性进行了定量分析。考虑到载荷与运载体之间相互影响的差异,利用多刚体力学原理,建立了两种方式下的AUV分离运动方程。根据彻底分离后载荷与运载体之间的相对距离检测,提出了一种分离安全度模型。结果表明,当载荷的重力大于浮力时,前种方式下的分离安全度随着分离前速度或辅助推力的增加而提高,预定分离角过大或过小会使其降低;对于后种方式,在低速、大推冲力条件下其分离安全性较前种方式高,在高速时则可能导致碰撞。