运载火箭的飞行模态辨识技术研究

模态参数是表征运载火箭动态特性的重要指标,对姿控系统设计、动载荷设计、天地差异研究和系统优化设计等具有重要意义。燃料快速消耗和结构分离导致飞行状态下的运载火箭表现出显著时变特征,通过有限元分析或地面振动试验难以获得真实飞行状态下运载火箭的时变参数,开展飞行模态辨识前沿理论研究和关键技术攻关尤为重要。面向工程实际需求,分别发展了基于时间序列分析和动态模式分解的两类时变模态输出递推辨识方法,应用于液体火箭的遥测数据快速处理,准确辨识得到模态参数随时间的变化规律,并展望了运载火箭飞行模态辨识技术的未来应用前景。

钢筋混凝土的杂交交错网格物质点有限元法研究

研究能有效模拟钢筋混凝土结构在爆炸和冲击载荷作用下的响应与破坏行为的数值算法具有重要意义.物质点法(Material Point Method,MPM)是模拟固体大变形和断裂破坏等极端问题的有效算法,杂交物质点有限元法(Hybrid Finite Element Material Point Method,HFEMP)通过在物质点法中引入有限元杆单元,有效地提高了模拟钢筋混凝土的计算效率.但与物质点法相同,HFEMP也存在跨网格误差、精度和稳定性低等问题.本文将交错网格物质点法的格心积分思想引入HFEMP,利用辅助网格进行物质点和杆单元的物理量更新映射和网格格心的物理量重构,发展了具有更高精度的杂交交错网格物质点有限元法(Hybrid Staggered Grid Finite Element Material Point Method,HSGFEMP).通过研究格心积分下杆单元尺寸与背景网格尺寸之比对计算结果的影响,验证了HSGFEMP算法的正确性和有效性.通过实际的钢筋混凝土侵彻算例验证了HSGFEMP的实用性以及相对HFEMP具有更高的精度和计算效率.

层裂问题的交错网格物质点法研究

交错网格物质点法(Staggered Grid Material Point Method,SGMP)有效地消除了物质点法(Material Point Method,MPM)的跨网格数值误差,是模拟冲击爆炸等涉及大变形与材料破坏问题的一种有效数值分析方法.为了研究层裂问题,论文将质点失效模型引入交错网格物质点法中,对Hopkinson杆碰撞、飞片撞击靶板碰撞和混凝土受爆炸载荷冲击等层裂问题进行了数值模拟研究,结果表明SGMP可以很好地模拟层裂问题.