多轮荷载作用下的高模量沥青道面力学响应特性

飞机起落架多轮荷载作用下,道面内部应力应变等力学响应将产生叠加与干涉。针对高模量沥青机场道面,通过ABAQUS有限元软件开展道面结构力学响应计算,分析飞机多轮荷载对道面力学响应敏感性,研究高模量沥青混合料在机场道面中的应用效果。结果表明:在飞机主起落架的六轮荷载作用下,道面结构层中产生的应力与路表弯沉的峰值最大,且道面的疲劳寿命最小,在进行道面结构计算与材料组成设计时,应以六轮荷载作为最不利荷载工况;机轮荷载分布的对称性越强,结构内应力与路表弯沉的峰值点位置越靠近荷载包围区域中心;沥青道面变形有一定的时间滞后,卸载后路表弯沉不能立即恢复并存在残余变形,且主起落架轮数越多,滞后时间越长,保留的残余变形越大;中面层采用的高模量沥青混合料可降低道面各层拉应力、压应力、剪应力的应力水平,进而有效地减少机场沥青道面轮辙与疲劳开裂。

正流量控制挖掘机泵阀响应特性及匹配优化研究

以正流量控制挖掘机液压系统为研究对象,建立主泵排量调节系统与多路换向系统数学模型,搭建其AMESim仿真模型,探究铲斗联主阀开启过程中泵阀系统响应特性。针对铲斗主阀开启过程阀口流量和压力波动过大、速度响应匹配不当等问题,提出降低先导压力与泵排量比例系数k和优化节流槽特征参数的正控泵与阀控系统响应匹配优化方案,并通过试验验证优化方案的有效性。结果表明:优化后阀芯在开启阶段的流量波动幅值和压力波动显著降低,流量波动幅值降低了18.19%,压力波动峰值降低了2.8 MPa。

公轨合建盾构隧道振动荷载的动力响应特性

为了探究汽车-列车振动荷载对公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体的动力响应特性,采用有限元软件ABAQUS对某公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体进行数值模拟,通过ABAQUS软件的Dload子程序对汽车、列车振动荷载进行耦合,分别将单一振动荷载及汽车-列车振动荷载作用引入公轨合建盾构隧道,分析公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体在不同工况时加速度、位移、应力、应变的变化。结果表明:汽车、列车振动荷载频率不同,共同作用后产生拍频现象,导致相同方向合成荷载的振幅可能小于分荷载的振幅,当频率相同时所合成荷载的振幅最大;管片上方的土体以及非封闭弧形内衬外侧土体发生较大的应变,最大塑性应变发生于拱顶偏右侧,达到7.032×10^(-6);公轨合建盾构隧道内部结构中的预制箱涵牛腿柱、顶板处出现较大拉、压应变,在长期运营期间需要对预制箱涵牛腿柱、顶板位置进行定期检查和必要支护。

鸭式布局二维修正双旋弹角运动及转向响应特性分析

为研究鸭式布局双旋弹受控状态下的动态响应规律,对弹丸角运动特性及转向响应特性进行理论分析。基于7自由度刚体弹道模型,求解弹丸受控状态下的攻角瞬态及稳态解析解,并推导弹丸瞬态及稳态转向响应解析表达式。研究控制指令更新周期、射角、转速及初速对转向响应特性的影响。研究结果表明:输入控制力方向对转向响应相移角影响较小;控制指令更新周期较短时,在弹道顶点相移角瞬态解与稳态解相差较大,采用瞬态解修正后弹丸横纵向耦合程度较低,随着指令更新周期的增大,转向响应相移角瞬态解逐渐趋于稳态解;相移角稳态解随转速增加而减小,随初速增加而增加。通过实验数据验证了理论的正确性。研究结果可为鸭式布局双旋弹二维修正控制系统分析设计提供理论依据。

密集扫频干扰下调频连续波引信响应特性

密集扫频干扰作为一种典型的压制式干扰方式,在实际战场使用中对调频连续波引信产生巨大威胁。针对调频连续波引信在密集扫频干扰下容易失效的问题,在分析调频连续波引信工作原理的基础上,推导密集扫频干扰下的调频连续波引信响应过程,进一步分析采用时域干扰样本归零抗干扰方法后的等效干扰效果,并进行相关的仿真分析及实验验证。仿真及实测实验结果表明:密集扫频干扰信号与引信信号越相似,在差频信号时域样本中的有效干扰比例就越大;进行时域干扰样本归零处理后,将产生对调频连续波引信真实目标信号的间歇采样转发干扰效果,距离维包络上将产生多个假目标,假目标的分布与归零处理后的等效占空比及干扰频率相关,导致调频连续波引信的炸点散布显著增大。

双向复位高速开关电磁阀动态响应特性仿真研究

高速开关电磁阀作为典型的伺服液压系统执行元件,逐渐成为高精密液压系统的核心部件之一。针对双复位弹簧式高速开关电磁阀的动态响应特性开展研究,建立高速开关电磁阀的多场耦合动力学模型,系统研究了高速开关电磁阀阀芯内径、弹簧刚度、线圈线径、工作温度、控制频率及占空比等对高速开关电磁阀阀芯所受到的电磁力和阀芯运动位移的影响,得到了高速开关电磁阀的优化设计参数,为进一步研制响应速度快、性能稳定、流量及承压范围大、环境适应性强的高速开关电磁阀奠定了一定的理论基础。

涡轮叶片裂纹方位角的三维叶尖间隙动态响应特性研究

针对叶尖定时故障诊断方法在检测叶片裂纹时仅关注一维信息、提取故障特征有限的不足,利用叶尖间隙具有三维特征的特点,提出了航空发动机涡轮叶-盘-轴耦合系统的三维叶尖间隙(3D-BTC)有限元模型。以该模型为基础,分析了航空发动机涡轮叶片裂纹方位角对三维叶尖间隙的影响规律。首先,建立了航空发动机涡轮叶-盘-轴耦合系统有限元模型;其次,在叶片尾缘处引入贯穿裂纹,通过瞬态动力学分析计算了在不同横滚角、俯仰角裂纹作用下叶片的变形;最后,采用三维叶尖间隙计算方法获取了叶片三维叶尖间隙时域波形及频谱,研究了航空发动机涡轮叶片裂纹方位角的三维叶尖间隙动态响应特性。计算结果表明:裂纹的出现会降低叶片刚度,从而影响叶片的三维叶尖间隙;叶片三维叶尖间隙随裂纹横滚角的增大而减小,随裂纹俯仰角的增大先减小后增大;随着裂纹两类方位角变化,不同测点位置的叶尖径向间隙基本谐波分量峰值变化率的差值最大为6.1%,周向滑移角和轴向偏转角基本谐波分量峰值变化率的差值小于0.12%,可见综合三维叶尖间隙能够更准确地反映裂纹信息。

武器发射过程中直升机综合外挂梁响应特性分析

直升机综合外挂梁作为连接机身和武器发射装置的过渡结构,探究其在武器发射过程中受扰响应具有积极的工程意义。将综合外挂梁结构简化为空间线性梁结构,建立局部单元坐标与系统坐标系下的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵和力向量的关系,构建了直升机综合外挂梁空间梁响应模型;结合动力学方程,推导了综合外挂梁各节点随时间的六自由度响应关系;最后结合实例仿真,计算出武器发射过程中综合外挂梁的受扰情况。

集成于碳纤维复合材料的fsFBG响应特性研究

针对航空航天碳纤维复合材料结构健康监测需求,研究了飞秒激光逐点直写光纤光栅传感器(fsFBG)和碳纤维复合材料集成时的传感特性。在碳纤维复合材料层合板表面及层间布置fsFBG,对碳纤维复合材料层合板进行静态载荷和低速冲击载荷加载实验,系统分析了表面和不同层间fsFBG对载荷响应的敏感性和差异性,得到了fsFBG中心波长偏移量与加载距离和加载角度的对应关系。实验表明,表面粘贴的fsFBG对动静载荷的敏感度更高,在动静态载荷作用下,fsFBG中心波长偏移量随加载载荷的增大呈线性递增,而随加载距离的增加而逐渐减小;fsFBG具有较好的载荷-方向敏感特性,传感器的响应灵敏度随加载夹角增大逐渐提高。

RC框架楼房中心立柱爆破失效条件下结构动力响应特性分析

为研究RC框架楼房局部立柱爆破失效后结构的抗连续倒塌性能和动力响应特性,依托一栋8层框架结构楼房爆破拆除工程,通过中心立柱现场爆破试验,对立柱邻近梁柱子结构的变形与应力调整过程进行了实时观测。采用PKPM建立实际工程对应的建筑模型,并基于拆除构件法,应用SAP 2000中非线性动力分析方法计算中心立柱失效下剩余结构的动力响应特性以及抗连续倒塌能力。结果表明:中心立柱爆破失效后,采用应变-弯矩理论公式得出的应变理论值约为260με、动应变现场实测值约为377με、数值模拟值约为238με,三种方法得出的动应变结果较为接近;失效点竖向位移计算值3.2 mm,与现场实测位移2.67 mm接近,其导致的塑性转角计算值为0.051°,与现场实测值0.05°接近;中心立柱爆破失效瞬间,剩余结构经历了明显的动力冲击,其正负向加速度值大致相同,最大加速度达到3.5 m/s^(2);中心立柱失效后,剩余结构产生荷载重分布,原本由中心立柱承担的竖向荷载被周边柱所分担,导致上方梁体出现显著的悬链线效应。本论文的研究成果有助于框架结构楼房在意外爆炸情况下的易损性评估与抗连续倒塌性能分析,同时也可为拆除爆破中的试爆立柱选择提供参考。

中大口径加榴炮发射环境极限边界工况炮-弹-引耦合响应特性

针对中大口径加榴炮机械触发引信早炸时有发生,引信及其典型结构在内弹道高动态复杂力学环境下的响应特性不清晰、失效机理不明确等问题,建立了考虑身管中后期磨损、底排弹0号装药、弹丸最大装填角、弹丸与引信极限偏差等极限边界工况的内弹道环境炮弹引耦合动力学仿真模型。采用融合SPH和Lagrange的有限元计算方法,分析弹引典型机构响应特性,并通过底凹弹和底排弹典型工况测试数据对仿真模型的预测误差进行验证。结果表明,极限边界工况会对弹丸挤进阻力、前定心部与身管撞击力的时域分布特征以及运动姿态等造成显著影响,会对引信及其典型机构过载响应造成较大影响。相比底凹弹和底排弹常规工况,膛内弹丸与身管撞击力分别增大63.75倍和29.82倍,出炮口瞬间弹丸俯仰角分别增大8.69倍和6.71倍,偏航角分别增大3.89倍和1.75倍,膛内引信回转体轴轴向峰值过载分别增大19.49%和5.44%,径向峰值过载分别增大78.7%和1.44倍。极限边界工况下,膛内阶段引信发生强度失效的风险明显增大,出炮口后弹引初始章动角量值明显增加,飞行阶段异常作用的风险也会增大。相关研究对于探寻复杂动态力学环境中大口径机械触发引信失效机理,指导引信加固优化设计具有重要意义。

重频激光对硅光电池响应特性的影响

由于半导体材料对温度敏感,当光电池受激光辐照而出现温度变化时,其光电响应输出特性会发生变化。以硅基光电池为研究对象,针对重频激光辐照对器件响应特性产生的干扰进行分析。从光伏器件的光生电动势原理出发,根据响应输出模型以及一维热传导方程,计算了激光辐照下,不同脉冲参数对光电池电压输出值的影响规律。结果表明:重频激光能够对光电池的正常工作产生明显影响,通过控制脉冲的能量,选择适当的脉冲宽度、脉冲间隔等参数,可以实现明显的干扰效果。

半刚性基层开裂的沥青路面承载力响应特性

为研究半刚性基层开裂对沥青路面承载力响应特性的影响,采用ABAQUS软件建立具有不同形态基层反射裂缝的沥青路面三维模型,研究其在载荷作用下的路面承载力响应特性,揭示响应机理。研究结果表明:反射裂缝越长,路面承载力响应越大。反射裂缝在贯穿路表前后,承载力响应由弱至强发生激增,反射裂缝只在一定宽度范围内影响承载力响应。给出了处治基层反射裂缝的指导建议,即结合现行方案,注意区分反射裂缝和面层裂缝,限制反射裂缝的发展。从长度、宽度、结构层位3个角度分析了反射裂缝对承载力响应特性的影响,仿真结果与现场实测结果相吻合,为研究半刚性基层沥青路面的承载力响应特性提供参考。

基于响应特性的阀片故障诊断方法研究

往复式压缩机阀片响应具有高冲击、强噪声的特点。为了解决基于激励的故障诊断方法难以适用于压缩机阀片泄漏故障诊断的问题,提出一种基于响应特性的往复式压缩机阀片泄漏故障诊断方法。以电机定子电流信号作为激励信号,振动加速度信号作为响应信号,分析激励和响应特性,利用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)对响应信号进行特征提取。实验模拟了阀片不同程度的泄漏故障,基于响应特性对支持向量机(support vector machine,SVM)分类效果进行了实验。实验结果表明,基于响应特性的故障诊断方法具有较好的SVM分类效果。

冲击荷载下圆柱型动力锂离子电池的响应特性研究

随着新能源汽车行业的快速发展,动力锂离子电池作为新能源汽车的核心部件之一,其安全性受到广泛关注,研究冲击荷载下动力锂离子电池的力学响应特性和热失控特性是有效防控新能源汽车发生碰撞导致火灾事故的关键。本工作选取21700圆柱型动力锂离子电池作为研究对象,通过自行搭建的电池撞击实验平台研究电池在平面撞击和圆柱面撞击下的安全性能,并记录锂离子电池的温度、电压和冲击荷载等表征数据,分析撞击高度、电池SOC对锂离子电池力学响应特性及热失控行为特征的影响。结果表明,随着电池SOC的增长,电池的抗冲击能力得到了提升;对于平面撞击实验,可认为电池的极限应变为-0.206,极限冲击应力为13.49MPa,对于圆柱面撞击实验,可认为电池的极限应变为-0.253,极限冲击应力为33.58 MPa;电池热失控的剧烈程度与落锤形状、撞击高度及电池自身荷电状态明显相关,圆柱面撞击对电池造成的破坏性更强,随着撞击高度和电池SOC的增加,电池热失控反应越剧烈,本研究为电池的安全性设计和新能源汽车火灾防控提供有效的数据支撑。

树木气弹模型风致响应特性的风洞试验研究

为研究风荷载作用下树木的风致位移响应特性,揭示不同尺度阵风与树木风致位移的相互关系,基于满足主要相似要求的树木缩尺气弹模型,参照工程科学数据集ESDU 85020,在风洞中构建相应风场,通过同步测量风速、树冠中心位移和树干位移,开展了树干-树冠-风速三者之间的相互关系和时频特征研究。结果表明:树冠中心位移、树干位移、风速三者之间呈正相关关系,三者之间的互功率谱密度函数解释了其时域和振型特征;树冠中心位移和树干位移均以顺风向为主;树叶数量增加到一定程度时可以减缓树冠中心位移,但是不能减缓树干位移;树冠中心和树干位移的脉动特性主要受树冠频率控制,树冠中心和树干的风致位移响应主要受大尺度阵风控制,满足准定常假设。

多物理场载荷作用下金属薄壁结构动力学响应特性计算与分析

目的 研究航空发动机热端部件在多物理场载荷作用下的非线性动力学响应问题。方法 以多物理场载荷作用下矩形薄壁结构的试验和仿真验证计算方法为基础,分析计算不同温度工况下某薄壁结构的模态趋势,计算薄壁结构的屈曲温度。研究外部流场为150 m/s的工况下,不同温度载荷与不同声压级载荷共同作用下薄壁结构的响应。采用改进的雨流计数法及Morrow平均应力模型预估结构的疲劳寿命。结果 屈曲系数为0.5和1.1时,应力响应均在一阶基频激起最大峰值。屈曲系数为1.1时,薄壁结构较屈曲系数为0.5时损伤幅值增加。在声载荷声压级达到160 dB,屈曲系数为1.1时,雨流损伤矩阵循环块开始沿副对角线分布。结论 同一声压级下,随着温度的升高,结构疲劳寿命下降;同一温度下,随着声压级的不断提高,各屈曲系数的疲劳寿命均呈线性下降趋势。

往复式液压增压装置动态响应特性分析

通过对往复式液压增压装置液压控制原理的分析,构建增压装置数学模型,根据数学模型对增压装置的工作特性进行初步判断。同时,通过实验监测不同压力等级下增压器的动态响应,对比得出响应特性结论。发现往复式增压器工作中存在“锯齿状”压力波动,其输出压力略大于理想值,输出误差在10%以内,最大换向时间随压力等级增加呈现先增加后减小趋势,换向次数随压力等级增加而增加。对于低于30 MPa的工况和控制精度比较高的工况,往复式增压器效率较低,并不适用,需引入闭环控制并考虑其波动特性。

桩基础施工中的动静载荷响应特性分析

随着城市化的迅速推进,桩基础施工在复杂地质环境中的稳定性和安全性日益受到工程界的关注。本研究以东南沿海某城市特定区域为实验场地,进行了深入的地质勘察和桩基础施工响应特性分析。针对该地区黄土和粘性土为主的地质特性,选择钻孔灌注桩法进行桩基础施工,详细分析了桩基础在动静载荷下的响应特性。通过对动载荷、静载荷以及其共同作用的复合效应的细致研究,期望为桩基础施工在类似地质环境下提供更为科学和系统的技术指导。初步结果显示,无论是单独的动载荷还是静载荷,还是它们的复合效应,桩基础都表现出了良好的稳定性和承载性。

新能源并网对电力系统动态响应特性的影响研究

由于风电、太阳能、生物质能等新能源发电系统的出力具有间歇性和不确定性,大规模新能源并网对电力系统的动态响应特性产生了显著影响。为促进新能源的持续健康发展,本文以风力发电接入为例,采用中国电力科学研究院电力系统研究所的“PSD电力系统分析软件工具(PSD Power Tools)”中的中国版BPA潮流程序,以及中国版BPA暂态稳定程序进行分析,研究新能源并网对电网动态响应特性的影响。