T型橡胶减振器非线性特性分析与预压缩量设计

为研究T型橡胶减振器的结构型式和材料性能对其非线性动力学特性的影响,并提高其对飞行环境的适应能力,改善其在恶劣环境下的使用性能,提出了一种含分段线性刚度及阻尼和立方刚度的双层级非线性动力学模型。首先,对T型橡胶减振器进行了简化建模,并采用等价线性化方法,推导得到了分段线性系统的等效刚度和等效阻尼。其次,利用谐波平衡法分别数值模拟了等幅值外力载荷正弦扫频激励下分段线性刚度系统和立方刚度系统的非线性频响函数,验证了构建模型的有效性。最后,进行了T型橡胶减振系统在基础位移正弦扫频条件下的传递特性试验,并与数值计算结果进行了比对。研究结果表明,针对T型橡胶减振器,较低激励载荷即可导致结构型式的渐进软化,较高激励载荷才能引发材料性能的动态软化;该模型能够较好的模拟T型橡胶减振器具有的渐软刚度和渐小阻尼的非线性特性。此外,从航天工程应用的角度出发提出了针对大过载、强振动环境进行预压缩量设计的方法。

模件式战术导弹舱内战斗部装配刚度辨识方法研究

为了研究模件式战术导弹舱内战斗部装配刚度的辨识方法,以试验模态参数和有限元模型为基础,提出了一种通过模态特征方程反问题辨识模件式战术导弹舱内战斗部装配刚度参数的新方法。该方法以模态特征方程为基础,利用连接单元刚度矩阵的三对角线特征,推导得到了装配位置连接节点的内力和位移之间的关系方程。随后根据导弹的特点,采用三分段法进行质量和刚度分段,构建导弹动力学模型并进行模态分析。在数值试验中,将模态参数和导弹主体/分支结构的质量与刚度矩阵代入关系方程,最终辨识得到导弹主体结构和分支结构装配位置的刚度矢量值。数值试验结果验证了辨识方法的有效性和可靠性。

强冲击载荷作用下钢筋混凝土本构关系的研究

基于复合材料细观思想,通过研究钢筋混凝土代表性体积单元,提出了理想情况下钢筋混凝土本构关系可由混凝土材料粘弹性本构关系与一个依赖于增强钢筋材料特性的常量G的乘积确定的思想;假设损伤只发生在混凝土材料内部,并给出了一般的损伤演化方程.由此得到了单向加筋、正交双向加筋和正交三向加筋混凝土的损伤型动态本构关系.数值拟合表明,理论预示曲线与试验结果曲线吻合良好.

强冲击载荷下混凝土动态本构关系

利用一级轻气炮对混凝土靶板进行冲击压缩试验,测量出不同冲击速度下的压力-时间信号曲线。采用拉氏分析方法对实验数据进行分析,得到了流场中各力学量沿时-空的分布规律,从而得到混凝土材料应力-应变试验曲线。在试验研究及拉氏分析的基础上,分析混凝土材料在强冲击载荷下的动态本构特性。最后,结合损伤率型演化和粘弹性理论,建立了混凝土材料的损伤型粘弹性本构方程。数值拟合表明理论预示与试验吻合良好。

导弹前定向件公路机动运输疲劳载荷谱的编制及寿命预估

为研究导弹前定向件在公路机动运输环境下疲劳载荷谱的编制方法,选定跑车试验场内标准路面(含鱼鳞路、波形路、卵石路和碎石路及高速路等)进行某型号试验场机动运输试验并实地采集所需信号。根据实测数据的时、频域分析结果,编排试验场机动运输试验流程,组成具有代表性的载荷样本数据,这些数据包含了型号战标要求的不同路面及其占比、不同车速及其占比和刹车、过路障等特殊工况。利用雨流计数法对试验场机动运输试验所得数据进行循环计数,根据参数外推法将循环计数外推至目标里程,进而编制出供设计分析使用的载荷设计谱和试验评估使用的疲劳试验谱。采用试验谱对导弹前定向件进行疲劳加载,验证了产品在寿命期内能够可靠的使用,并且可以延寿三倍以上。该方法可以有效地预估前定向件内部润滑涂层的磨损寿命,为产品的改进设计和同类问题的解决提供了参考。

战术导弹公路机动运输振动环境条件的研究

目的研究战术导弹在公路机动运输环境下振动试验条件的制定。方法根据某型导弹实地跑车试验测量数据,采用时域统计分析和频域功率谱分析的方法,在基于悬挂频率、轮胎频率、导弹约束状态频率或车架大梁频率和弹上设备安装频率或舱段频率等四类主要频率进行修正的基础上,合理地制定了战术导弹公路机动运输振动环境条件。结果利用本文方法预测弹上和车上设备的振动环境条件,并与试验场跑车试验结果对比分析表明,本文方法正确、合理,具有较高的工程应用价值。结论通过与GJB150A和MIL810G的对比分析表明,本文方法灵活、方便,能够适应于不同种类的产品或设备。

一类飞行器载荷设计的三分段方法研究与应用

为有效解决传统载荷设计方法中存在的诸多不足,提出一种适用于一类飞行器载荷设计的三分段法,即分段刚度、分段质量和分段气动。该方法能够很好地逼近飞行器的真实质量分布和气动载荷分布。针对简化飞行器,分别利用三分段法、理论计算法和质量分站法计算其模态参数和截面载荷。结果表明,三分段法和理论计算法在模型参数、计算原理上是一致的,基本可以认为是一种方法,因而它们的模态参数和截面载荷完全吻合;质量分站法所得左、右截面载荷不一致,且相差很大,还不符合真实载荷情况。总之,采用三分段法能够得到较为真实、合理的飞行器截面载荷分布,且工程应用简便,方法合理、可信,同时还可以在很大程度上降低飞行器载荷设计和结构设计的难度。

某型号导弹发射过程中颤动现象的分析

某型号导弹发射过程中出现了振动突然放大的颤动现象。通过对振动信号的时域波形分析和频域谱分析,确认导弹局部振动的突然放大是一种自激振动现象。随后,采用相平面法通过对振动加速度信号进行频域积分得到发射过程中导弹局部的运动轨迹,并根据极限环理论证明了存在颤动现象。最后,论述了导弹局部的颤动现象是由于导弹与发射箱导轨之间的摩擦力所做正功大于负功而引起的,并通过涂抹较厚的润滑剂或润滑油消除了这种颤动现象。

OMEGA算法在导弹振动工程中的应用

目的研究位移、速度和加速度谱之间的转换关系,给出三者功率谱密度之间的转换公式,进而用于导弹运输振动环境的设计。同时,研究加速度信号转换为振动位移的方法,并应用于导弹舱内单机设备安全间隙的设计。方法利用OMEGA算法,首先将加速度传感器测得的加速度时域信号转换成加速度频域信号,随后将加速度谱转换成位移谱,并计算位移谱中每个谱线对应的幅值、相位和圆频率,最后将各位移分量简单叠加得到振动位移的时间历程。结果采用该方法计算了高速公路上导弹的运输振动位移功率谱,并得到垂向、横向和纵向的峰-峰位移分别为3.32,0.46,2.14 mm。同时,计算了飞行环境下导弹舱内单机设备的振动位移,与所测得位移在幅值上相当,时域曲线形态一致。结论该方法能够很好地应用于导弹振动工程设计。

惯组小系统动力学建模与非线性特性分析

基于“三心重合”的设计思想和飞行器的姿态需求,建立了含立方项非线性刚度的惯组小系统动力学模型。提出了惯组小系统存在系统动刚度和减振器动刚度的“双层级”概念。利用龙格-库塔法求解渐软非线性系统对正弦扫频激励的响应,得出减振器动刚度存在对激励幅值和激励频率的敏感区域,采用动刚度曲线表征了减振器的非线性软化特性。利用虚弧长延拓法计算惯组小系统的非线性频响函数和传递特性,预示了高量级振动下减振器的动力失稳现象。通过惯组小系统传递特性试验,验证了减振器具有渐软刚度的非线性特性。扫频法计算结果与正弦扫频试验结果的吻合度达到96.5%,检验了构建模型的正确性。所建立的模型工程应用简便,对惯组小系统非线性特性的预示具有较高的精度,可供飞行器姿控系统设计时参考。

随机有限元法在导弹模态分析中的应用

以随机有限元法为依托,以导弹为研究对象进行模态分析。利用ANSYS软件的APDL语言构建导弹有限元模型,形成包含完整仿真循环过程的分析文件。采用ANSYS软件的PDS模块中的拉丁超立方蒙特卡罗抽样法,考虑导弹壳体和连接端面材料特性参数的变异性,进行可靠度分析。结果表明,导弹随机有限元模态分析的模拟收敛性良好,计算精度满足工程要求,在导弹模态分析和结构动特性设计中具有一定的应用价值。

导弹模态试验中双模态现象的分析与仿真验证

针对导弹模态试验中出现的主振偏角较大的“双模态”现象,采用三分段法构建了用于模拟导弹模态试验系统的壳⁃梁⁃质量⁃弹簧单元组合有限元模型。通过试验分析与仿真模拟,提出并论证了导弹模态主振偏转的主要原因是舱段间对接面连接刚度方向偏离了象限线。依据试验分析结果,提出了影响导弹模态特性的相关结论。根据仿真模拟结果,得到了主振模态偏转的两个前提性条件。从工程应用的角度,给出了模态参数的使用说明,建议了舱段对接面的设计和位置。研究结果对导弹双模态现象的规避和消弱具有一定的工程指导意义。

固体火箭发动机地面热试车试验研究

从试验原理、试验环境和试验方案等方面对固体火箭发动机地面热试车试验进行了完整的介绍,对燃烧室内压力、发动机壳体的振动、冲击和试车台周围的噪声环境等试验结果进行了详细的分析。通过分析,揭示了发动机的内部工作原理,指出了燃烧室内脉动压力类似于白噪声,阐明了舱段的隔声、降噪特性和质量负载、阻尼衰减效应等。后续可通过对这些影响因素及其作用效应进行综合分析,利用数据推演或仿真分析等手段得到导弹真实的环境。

基于ANSYS有限元分析的模态质量计算方法

基于动能公式的演化推导,提出一种计算模态质量的新方法。该方法操作方便,快速有效,适用于任何有限元模型模态质量的计算。通过与模态质量经典公式计算结果的比较,二者数值完全一致。

导弹滑行出箱过程中颤动现象的建模与分析

为了深入研究导弹在发射箱内滑行产生的颤动现象,建立了基于Stribeck摩擦模型的质量块-传输带干摩擦动力学模型,利用静、动摩擦转换时摩擦力降落引起的负阻尼力激发系统的自激颤动现象。通过对运动方程进行稳定性分析,得到平衡点失去渐进稳定特性并产生自激颤动的临界速度。利用数值方法求解常微分方程得到相平面内的相轨迹,仿真证明系统存在稳定的极限环、发生了自激颤动。通过试验曲线与仿真曲线的对比,阐明了导弹发动机燃气喷流、发射箱内燃气绕流和发射车底盘振动等强干扰因素对不稳定周期运动的影响。最后,给出了工程上切实可行的摩擦控制、颤动抑制的方法,这对地面箱/轨式发射导弹具有较大的参考价值。

胸膜肺炎放线杆菌萘啶酸抗性菌株的选育和信号标签突变株的构建

胸膜肺炎放线杆菌(APP)是重要的猪呼吸道病原菌,给世界养猪业造成严重的经济损失。信号标签突变(STM)技术是在宿主动物体内鉴定病原菌毒力因子的高通量方法。通过体外传代选育出APP血清1型和3型萘啶酸抗性菌株,再以萘啶酸抗性菌株为受体菌,以携带mini-Tn10的标签质粒(pLOF/TAG1-48)的E.coliCC118λpir或S17-1λpir为供体菌,在或不在E.coliDH5α(pRK2073)的辅助下,进行三亲本或两亲本接合,通过抗性筛选、PCR和Southern杂交鉴定转座突变株。结果表明:体外萘啶酸加压传代很容易选育出萘啶酸抗性APP菌株,该抗性的产生与DNA促旋酶A亚基基因gyrA的突变有关。在APP与E.coli接合实验中,两亲本接合比三亲本接合操作更简单,效率也较高;APP不同菌株在接合和转座效率上存在很大差异,血清1型菌株高于血清3型菌株,3型标准菌株高于地方分离株JL03-R。本研究为APPSTM突变体库的构建与毒力基因的鉴定奠定了基础。

混凝土材料动态性能的经验公式、强度理论与唯象本构模型

混凝土是一种应用广泛的结构工程材料,其材料组份复杂、变化因素多,因而力学特性也复杂多变．动态／强冲击载荷作用下,还涉及了材料应变率敏感效应和静水压力相关特性等诸多影响因素,使得其本构理论的研究更加困难．本文中,回顾了近20多年来混凝土材料动态力学特性和本构关系研究方面的进展状况,主要总结了混凝土材料动态本构特性研究中的经验公式、强度理论和本构模型,并在分析比较的基础上给出了相应的讨论和评述．

混凝土材料冲击特性的研究

基于混凝土材料强冲击加载下的试验研究,提出了两种损伤型动态本构模型:损伤型黏弹性本构模型和损伤与塑性耦合的本构模型．通过模型计算结果与冲击试验结果的比较可发现,随着冲击速度的提高,混凝土材料内部产生了显著的塑性变形,由此损伤型黏弹性本构模型的应用就存在一些不足．而损伤与塑性耦合的本构模型由于考虑了裂纹扩展引起的材料强度和刚度的弱化,以及微空洞缺陷塌陷引起的塑性变形,因而能更好地用于模拟强冲击载荷作用下混凝土材料的冲击响应特性．

基于NASTRAN导弹仪器舱噪声环境预示研究

基于商用有限元软件MSC.Patran和Nastran,研究某型导弹的仪器舱结构的噪声环境动力学预示。首先建立仪器舱的三维壳单元模型;根据弹道数据理论,研究导弹在飞行过程中遭受噪声的总声压级,给出噪声声压级谱,并转换为压力功率谱密度函数;最后预示了该仪器舱在压力功率谱的作用下的动力学环境。

基于灵敏度分析技术与优化设计的导弹模型修正方法

基于灵敏度分析技术与优化设计技术,提出导弹模态参数修正的新方法。首先提出模型修正的新方法,给出某型导弹的有限元模型,计算其模态后,发现计算结果与实验辨识结果相差较大。选定需修正的材料参数,建立导弹结构的灵敏度分析模型和Matlab优化设计模型。最后,运用给出的模型修正方法对结构进行模态参数修正。结果表明,修正模型的计算模态与实验值吻合较好,验证了模型修正方法。