卫星运输T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼研究

钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害,但其缺少试验基础研究,无法提供仿真输入,难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题,对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先,对钢丝绳隔振器系统的力学特性进行了理论分析,建立了理想的迟滞回环曲线;其次,建立了钢丝绳隔振器静刚度和动刚度力学测试系统;最后,通过准静态加载以构建静刚度条件下压缩、横滚、剪切状态力和位移的关系。在预承载力为5 kN、振幅为1 mm条件下,分别测试了激振频率5~8 Hz条件下的动刚度性能。结果表明:准静态加载条件下,钢丝绳隔振器的力和位移关系较为稳定;动刚度条件下,在5~8 Hz频率之间,动刚度变化较为稳定;等效阻尼随着激振频率的增加而增加。

形状记忆合金扭力驱动器的力学模型和实验研究

扭力驱动是自适应翼面驱动技术中的一个关键问题。将镍钛形状记忆合金 (Ni Ti SMA)丝与薄壁圆管相结合 ,可以构成 SMA扭力驱动器。介绍了 SMA扭力驱动器的构造 ,建立了扭力驱动器在激励过程中的力学模型 ,分析了驱动器的扭转角与温度之间的关系 。

SMA丝缠绕角对扭力驱动器驱动性能影响的试验研究

在智能结构的驱动系统研究中,形状记忆合金(SMA)以其独特的力学性能倍受关注。将含有预拉伸变形的SMA丝与薄壁圆管复合,能够构成具有扭转变形输出或转矩输出功能的驱动器,为飞行器翼面操纵系统等提供新的设计思路。在SMA扭力驱动器中,SMA丝的缠绕角是影响驱动器驱动能力的一个重要参数。针对缠绕角分别为40°、45°、55°、60°和75°的一组驱动器,采用试验手段,获得了自由状态、完全约束状态和弹性约束等三种状态下,上述驱动器的温度—缠绕角—扭转角(或转矩)等多组关系曲线,得到了当缠绕角为60°时,驱动器有最大扭转角和最大转矩的试验结果。研究结果对深入探索SMA扭力驱动器的力学模型和驱动器结构参数的优化具有重要的参考价值。

镍钛形状记忆合金丝的性能测试分析

从形状记忆合金（ Ｓ Ｍ Ａ）的性能测试和智能材料与结构研究的角度出发，论述了 Ｓ Ｍ Ａ 驱动元件的应力、应变、温度和相变之间的测试关系，并通过分阶段和不同的变量组合，对直径０．５ｍ ｍ 的 Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 丝（ Ｎｉ４９．２％ ａｔ Ｔｉ）的基本驱动特性进行了系统的测试分析，测试内容主要集中于相变温度、自由状态下的最大回复应变、约束状态下的回复应力等。结果表明， Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 丝的应力应变温度关系呈现出高度的非线性，环境温度和外加应力是影响 Ｎｉ Ｔｉ丝性能的主要因素，外载荷将使相变温度升高；约束回复中，随着约束应变量的增大和温度的升高， Ｎｉ Ｔｉ丝的回复应力也增大。该测试结果为更好地监测和控制 Ｎｉ Ｔｉ Ｓ Ｍ Ａ 的驱动行为、设计 Ｓ Ｍ Ａ 驱动元件提供了参考依据。

直流电激励下的IPMC弯曲大变形力-电耦合模型

为了描述离子聚合物金属复合材料(ionic polymer metal composites,简称IPMC)悬臂型驱动器在直流电激励下的非线性大变形行为,采用数字图像相关法(digital image correlation,简称DIC)获得的IPMC应变梯度与激励电压间的关系,与修正后的IPMC电极分布式电阻电容(resistor-capacitor,简称RC)电路模型相结合,提出了一种具有解析解的IPMC弯曲大变形力-电耦合模型,并采用Pt电极和Ag电极两种IPMC试样对该模型进行了实验验证。结果表明,该模型能够准确地反映IPMC悬臂型驱动器在直流电激励下的整体弯曲变形现象,且适用于采用沉积法制备电极的IPMC驱动器。

形状记忆合金增强复合材料的一维σ－ε－T关系

分形状记忆合金（ＳＭＡ）相变前和相变过程中两阶段，推导了形状记忆合金增强复合材料（ＳＭＡＲＣ）的一维应力、应变和温度的关系。实验研究包括：ＮｉＴｉｎｏｌＳＭＡ丝自由回复时的回复应变与温度、受限回复下的回复应力与温度的关系，玻璃纤维／环氧树脂复合材料和ＳＭＡＲＣ试件的单向拉伸，一定应变下ＳＭＡＲＣ拉伸试件的应力与温度的关系，恒定外载下ＳＭＡＲＣ拉伸试件和纯弯曲试件在触发ＳＭＡ前后应变的变化。结果表明，ＳＭＡＲＣ除了具备传统结构材料承载的功能之外，还具有改善和增强材料本身性能的能力。

形状记忆合金增强复合材料连接件模型的实验研究

本文对形状记忆合金 ( SMA)增强复合材料连接件模型进行了初步的实验分析和计算 ,结果表明 :Ni Ti SMA丝产生的回复应力对连接件模型孔边应变有明显的影响 ,埋入 Ni Ti丝的复合材料连接件模型的拉伸破坏载荷有所提高 .本研究为改善复合材料连接的强度问题作了有益的探索 .

Research on 1-3 Orthogonal Anisotropic Piezoelectric Composite Material Sensors-

Piezoelectric composite material (PCM) is an important branch of modernsensor and actuator materials with wide applications in smart structures. In this paper, based onpiezoelectric ceramic, composite and experimental mechanics theories, a kind of 1-3 orthogonalanisotropic PCM (OAPCM) sensor is developed, and the sensing principle is analyzed to describesensor behaviors. In order to determine strain and stress on isotropic or orthogonal anisotropiccomponent surface, the relationships between strain and stress are established. The experimentalresearch on 1-3 OAPCM sensor is carried out in uniaxial and biaxial stress states. The results showthat 1-3 OAPCM sensors offer orthotropic properties of piezoelectricity, and sensing equations canbe used for strain or stress measurement with good accuracy.

直升机自适应旋翼驱动系统的研究进展

直升机自适应旋翼由复合材料桨叶、埋入式驱动和传感元件以及控制系统组成，它能够有效地抑制桨叶的振动、改善旋翼的操纵系统和空气动力特性。对自适应旋翼的基本含义和关键技术之一——驱动器进行了评述，并从旋翼驱动材料、驱动系统和力学模型等方面介绍了当前的研究成果。

舰船噪声的1(1/2)维谱特征提取

证明了１（１／２）维谱的几个基本性质，分析了由此产生的几种优良性能：可加强成整数倍谐波信号的基频分量，抑制高斯有色噪声及对称分布的噪声；剔除非二次相位耦合的谐波分量。在此基础上，将１（１／２）维谱应用于舰船噪声的目标特征分析，提出井提取了７个特征量。经过神经网络分类器的分类识别，取得了较高的识别率：Ａ类船的正确识别率为９０％，Ｂ类船的为９１．３％，Ｃ类船的为８５．７％。

飞行器智能结构系统研究进展与关键问题

飞行器智能结构是由传感器、驱动器、控制元件和基体结构组成的集成系统,它具有承载、检测、判断与动作等功能,可显著提升飞行器的性能。根据国内外飞行器智能结构系统研究的最新进展,论述了飞行器结构动力响应主动控制、智能机翼、旋翼以及飞行载荷谱监测与结构损伤诊断等的基本原理与技术问题;指出了飞行器智能结构系统研究在埋入式功能元件、复杂非线性多场耦合系统的动力学建模与控制以及智能结构系统中的损伤和失效问题等方面所面临的关键技术问题和挑战。

形状记忆合金增强智能复合材料结构的自诊断、自修复功能的研究

研究了利用形状记忆合金和液芯光纤对复合材料结构中的损伤进行自诊断、自修复的方法。对总体方案进行了分析，并做了初步的试验。

加性噪声抵消的对称相关函数法

提出了一种新的噪声抵消方法——对称相关函数法。它利用时频分析中的 WVD分布分析实信号时零频处的交叉项包含有原信号的所有信息这一特性 ,定义了对称相关函数 ,并从理论上分析了它抵消平稳随机过程中与信号不相关的加性随机噪声的机理。仿真结果证明了该方法的有效性。

四阶累积量对角切片法提取舰船辐射噪声特征

从理论上分析了四阶累积量的特性,由此将四阶累积量分为三部分:第一为三次频率（相位）耦合部分的四阶累积量,第二是双对频率（相位）耦合（ω1+ω=ω3+ω4）部分的四阶累积量,第三为无上述两种耦合部分的四阶累积量。在此基础上,用四阶累积量的对角切片分析并提取了实际舰船辐射噪声的三次频率（相位）耦合特征、双对频率（相位）耦合特征以及子带“能量”分布特征,并将这些特征送入神经网络分类器对舰船进行分类识别,取得了A,B,C三类舰船正确识别率分别为92.5％,92.7％,88.6％的良好效果,从而验证了该方法的有效性和实用性。

碳纤维复合材料单向层合板自传感特性

通过测试碳纤维/环氧复合材料(CFRP单向层合板单轴拉伸和循环拉伸时的电阻变化,研究了碳纤维复合材料单向层合板自传感特性.结果表明:不同铺层方向CFRP单向层合板拉伸时体积电阻变化特性各不相同,该电阻变化特性比应力、应变能更多地反映有关材料内部结构变化的信息;CFRP单向层合板具有压阻效应,压阻效应随着应力的增加而增加,偏轴拉伸、横向拉伸时压阻效应比纵向拉伸时要大,且随铺层方向角的增大,压阻效应越来越明显.利用CFRP单向层合板这种自传感特性,可实现在线实时自监测以及对其损伤、破坏的自诊断.

基于智能材料结构的几种损伤评价方法

材料或结构的损伤评价 ,由于其密切联系实际应用而一直受到广泛关注。参考了国内外最新研究成果 ,在对工程材料结构损伤评价常规方法作简述的基础上 ,着重介绍了基于智能材料结构的光纤传感、应力波和高频机械阻抗技术及其在工程中的应用 ,并讨论了研究中存在的一些问题以及进一步的工作。

重复使用运载火箭精确回收滑模动态面控制

针对可重复使用运载火箭一子级再入垂直着陆阶段,利用滑模动态面控制(SMDSC)技术设计了一个精确垂直回收控制策略。首先考虑运载火箭的燃料消耗、质心变化及转动惯量摄动等特点,建立运载火箭一子级返回段动力学模型。然后针对范数有界的不确定性和有界连续的未知干扰,设计一个滑模状态观测器和一个自适应参数估计器用于获得其估计值;随后,基于获得的状态估计值和未知参数估计值,设计了一个基于自适应动态面技术的跟踪控制律。最后,通过数值仿真,对比两种不同控制策略下的运载火箭垂直返回姿态角跟踪能力。结果表明,采用本文提出的自适应滑模动态面控制策略具有更好的跟踪效果.

智能材料结构中的几种无损检测新技术

材料或结构的无损检测技术 ,由于其密切联系实际应用而一直受到广泛关注。本文在参考国内外最新研究的基础上 ,对工程材料结构的损伤检测方法作了简要综述 ,着重介绍了智能材料结构中的应力波因子技术、高频机械阻抗技术和空心光纤传感技术 。

Ag型IPMC柔性驱动器的制备及性能

为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极。基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件。对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯度分布;对样件的致动效果以及表面电阻特性测试结果表明Ag基IPMC驱动器具有最好的致动变形能力和最低的表面电阻。在相同尺寸与约束条件下,Ag基IPMC在1.5V时产生90°变形,Pt型与Pt-Ag型IPMC分别在3V和4V驱动电压下产生60°变形。

表面粗化工艺对IPMC的制备及性能的影响

基于二次渗透还原法对IPMC材料的制备进行研究。探索3种不同的基膜表面粗化方法对IPMC材料特性的影响。表面粗化方法包括手工打磨、砂光机打磨以及等离子体表面处理方法。通过样件实测对3种不同粗化条件下获得的IPMC材料的外观特征、微观形貌、驱动变形特性以及表面电阻特性进行了测试和比较。实验结果表明,随着表面粗化均匀程度的提高,基膜表面及内部金属沉积均匀与致密性增高,材料的驱动变形能力降低。在一定的驱动电压范围内,IPMC材料的变形与电压近似成线形增加的关系。在相同的尺寸、约束以及驱动电压(3V)条件下,手工打磨的样件能够产生60°的弯曲变形,砂光机打磨样件为45°,而等离子体处理的样件只有15°。