西北核技术研究所强脉冲辐射模拟装置近年发展综述

西北核技术研究所是我国强脉冲辐射环境建设的主体单位,成立至今自主成功研制了一系列大型辐射模拟装置,形成了具有我国自主特色的辐射环境模拟体系和技术体系。近10年来,随着应用需求的持续拓展,西北核技术研究所在辐射模拟装置及其技术方面取得了新突破。本文重点介绍了西北核技术研究所近年新建成的大型强脉冲辐射模拟装置,包括大面积脉冲γ射线试验装置“云光一号”、4 MV脉冲X射线闪光照相装置“剑光二号”及强脉冲X射线试验装置等,分析了感应电压叠加、快脉冲直线变压器、多型射线负载等方面取得的最新技术进展,提出了未来强脉冲辐射模拟装置建设及其关键技术发展的初步设想。

基于有限元仿真和光纤传感的隧道损伤监测

对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传感网络,实现了对隧道结构健康状态的实时监测,然后利用光纤传感网络反过来验证有限元模型可靠性,从而得到更准确的有限元仿真模型。最后,结合两种技术,针对该地铁中三种主要断面建立了二维有限元模型,研究了三种断面在隧道结构有损伤基础和无损伤基础的两种情况下,受到地铁列车振动荷载影响产生的混凝土结构损伤分布规律,从而更好地为地铁安全运营提供技术保障。

超深井矿山井下降温技术研究

针对某超深井矿山井下热害问题,利用Ventsim^(TM) DESIGN 5.4三维通风软件对矿山井下通风系统进行通风和热模拟计算,并通过热负荷计算对比需风量焓差,分析得到:矿山一期工程通过加大风量可以降低井下工作面气象环境至国家相关安全规程允许范围内(湿球温度不高于27℃)。二期工程通过加大风量不能解决井下高温问题,通过热模拟计算和分析后,根据矿山现状,在3个位置设置制冷站并进行核算,得到了每个制冷站所需负荷,最终对各个制冷机组进行了选型。

疲劳耐久性评价技术研究综述

疲劳载荷谱处理是疲劳耐久分析的关键环节。在载荷谱的获取方面,综述并分析了虚拟路面法和载荷迭代法的优势和劣势。在载荷谱的处理方面,综述了增大幅值法、峰谷抽取法、增加频率法、时域关联编辑法等7种载荷谱处理方法,分析结果表明基于时域、频域或者将两者结合对载荷谱特征及信息进行提取,基于疲劳寿命损伤理论对载荷谱进行简化,能进一步加快疲劳分析的流程、缩短研究时长。在疲劳分析方法方面,分析了不同疲劳分析方法的优势和劣势,结果表明在疲劳分析过程的不同阶段选择合适的疲劳分析方法可以获得精度更高的疲劳预测结果,能更高效地获得车辆目标零部件的疲劳寿命。在疲劳耐久台架试验验证方面,针对台架试验的迭代过程存在迭代收敛较慢的问题,提出未来可以尝试通过神经网络的方式来对传递函数进行学习,以期获得更好的迭代效果,获得更为准确的驱动信号,提高疲劳分析的效率。

变电站改造关键技术及模拟断路器制作方式研究

以某35 kV/10 kV变电站为分析对象,通过采用负荷临时转接、小电流接地装置故障选线方法、电流互感器极性校验、单相接地故障选线算法、主变方向闭锁保护以及距离校验方法,改善传统变电站运行中的不足。研究表明,变电站在负荷转接中可以采用临时开闭所,故障选线分析可以运用故障限流谐波算法或故障电流基波选线算法。

水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性仿真研究

为研究水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性,在水下爆炸气泡第1次脉动周期的约3倍时间范围内,利用LS_DYNA软件对水下爆炸气泡与防雷舱舷侧空舱的相互作用过程和舷侧空舱的内压载荷特性进行了仿真分析,并通过模型试验对仿真结果及分析进行了验证。研究结果表明:伴随着水下爆炸气泡膨胀或收缩,爆炸产物气体从外板破口处流入或流出舷侧空舱,外板也相应地向里凹陷或向外凸出运动;舷侧空舱内部空间被外板花瓣隔成两个区域,舷侧空舱的内压载荷在花瓣前面和花瓣背面具有不同特性;采用有限元方法评估舷侧空舱外板的最大破坏程度时,可将计算时间取为气泡第1次脉动周期的5%.

多自由度伺服机构负载模拟系统建模与实验研究

针对运载火箭推力矢量伺服控制系统的负载模拟问题,分析了负载的多自由度特性,提出一种负载模拟系统结构并建立了数学模型。仿真结果表明,模拟系统中负载位置输出的动态特性与实际伺服机构负载的动态特性具有一致性。通过原理性实验,在负载的扫频实验中成功体现了负载的多自由度特性。仿真和实验结果证明了此种负载模拟原理的可行性。该负载模拟实验台可以为研制大型运载火箭推力矢量系统的伺服机构提供设计参考依据。

基于LQG的独立变桨控制技术对风电机组气动载荷影响研究

基于多体动力学理论建立风力发电机组动力学模型,针对风轮载荷分布不均问题,在传统变桨距控制策略的基础上,提出基于线性二次高斯算法(LQG)的独立变桨距控制策略,并在Matlab/Simulink中构建控制模型,实现风力机系统的联合仿真,对提出的控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较。研究结果表明:文中提出的独立变桨控制技术不仅可以实现功率控制,而且有效地降低了风电机组关键部件的疲劳载荷。在载荷优化方面比传统PI控制器效果更明显,更适合大型风电机组变桨距控制。

低空高速飞行器整流罩分离技术研究现状和展望

低空高速下的整流罩分离技术,是提高飞行器运载能力和实现特殊弹道的需要,它与目前的常规整流罩分离相比多因素耦合更强,技术难度更大。介绍了目前整流罩的类型及与其相适应的分离方式;阐述了低空高速状态下整流罩分离中气动力计算、罩体结构设计和分离过程运动与动力学计算的国内外研究发展现状。依据工程实践,考虑低空高速整流罩分离复杂工况,提出基于动力学仿真技术的研究思路,并通过对应用实例的结果分析,总结了低空高速整流罩分离技术目前存在的问题及其发展趋势。

高过载条件下火工品装药的响应特性

针对火工品在高过载条件下的意外发火问题,利用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,计算空气炮过载实验装置发射的弹丸在撞击钢靶和混凝土靶过程中火工品装药的结构、温度和压力变化规律,进一步分析装药的发火机理。结果表明,在高过载条件下,火工品装药的受力以压缩应力为主;火工品不同位置的装药的温升不同,其中头部和尾部装药温升明显,中部装药的温升较小;当靶板为钢靶时,装药的温升较大;装药与结构之间的相互作用以及炸药颗粒的内部摩擦均会形成热点,但是装药与结构之间的相互作用是引起装药意外发火的主要原因。

虚拟样机技术在飞机地面载荷分析中的应用

为了准确分析飞机着陆过程中的飞机地面载荷,将虚拟样机技术应用到飞机动力学仿真分析中,基于ADAMS软件对飞机地面载荷进行分析计算.首先在ADAMS/Aircraft下建立全机仿真模型,然后利用全机仿真模型进行飞机地面载荷仿真计算,最后分析不同着陆参数和机身刚度特性对飞机地面载荷的影响,并通过实例计算可以看出相对于传统方法而言,虚拟样机技术在飞机地面载荷分析中的应用能提高飞机地面载荷计算的计算效率和准确性,也使得分析过程更加直观和方便.

多自由度伺服机构负载模拟系统动态特性研究

针对运载火箭推力矢量伺服控制系统的多自由度特性问题,提出一种新的负载模拟结构并建立了数学模型。通过仿真分析了主要机械设计参数对系统动态特性的影响。建立原理性实验系统,通过扫频实验验证了伺服机构的多自由度特性。仿真和实验证明了此种负载模拟原理的可行性,从而为优化推力矢量伺服机构的设计参数以及研制大型运载火箭伺服系统的负载模拟系统提供设计依据。

基于灰预测模糊PID的随动系统负载模拟器力矩控制研究

为了抑制多余力矩的幅值,提高随动系统负载模拟器加载力矩的控制精度,提出了一种基于灰预测模糊PID的力矩控制器。由灰模型根据力矩传感器测量数值序列的变化趋势,预测加载力矩的未来数值,并以此预测值作为力矩控制器的运算依据。力矩控制器在大误差时采用Bang-Bang控制,小误差时采用模糊PID控制;同时引入伸缩因子,根据误差大小动态调整输入变量的论域,以增强模糊控制器的控制能力。仿真分析和实验结果表明,与传统的PID控制相比,所提出的控制策略能够将多余力矩的幅值进一步削弱接近1/2,可以用于随动系统的动态力矩加载控制。

飞行模拟机操纵负荷系统试验研究

飞行模拟机操纵负荷系统是飞行模拟机的重要组成部分,向飞行员提供逼真的力感模拟。以飞机操纵系统为原型给出了飞行模拟机操纵负荷系统的模拟原理,建立了由低摩擦作动筒组成的三通道液压驱动数字式操纵负荷系统,根据数学模型借助快速控制原型技术和Matlab/Simulink可视化编程语言进行实时控制系统的开发,解决了采用C++、VC进行开发周期长、调试困难的缺点,并通过试验验证了PD控制算法的有效性,实现了对飞机操纵系统的性能模拟,具有误差小、跟踪性能好的特点,已应用于飞行模拟机样机系统的研制。

自动化集装箱码头装卸工艺仿真

详细分析了由双40英尺集装箱岸桥、低架桥分配系统和轨道式集装箱起重机(RMG)构成的一种自动化集装箱码头新型装卸工艺,定义了该工艺关键设备的事件信息,基于事件驱动和虚拟现实技术构建了其装卸工艺仿真系统,对集装箱装卸工艺进行了仿真。重点分析了该新型工艺系统下岸桥和低架桥的装卸作业特性,并计算了该工艺方案关键设备的作业效率。仿真结果表明,新装卸工艺的自动化集装箱码头相对于传统集装箱码头具有较高的装卸效率。

航天器与运载火箭耦合分析相关技术研究进展

本文以载荷分析为主要内容,概述航天飞行器结构动力学研究的一些进展.首先介绍航箭(航天器/运载火箭简称为航箭)耦合系统载荷分析基本思想.然后介绍以下3个方面的载荷分析方法:(1)采用基础激励理论初始载荷分析的近似方法;(2)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统分支模态综合法.导出采用约束模态质量界面加速度的航天器载荷计算方法;当仅考虑静定约束特殊情况时,退化的方程与Chen采用有限元法导出的方程相同.给出新航天器载荷瞬态分析技术,即一个以前的航天器/运载耦合系统载荷结果可以用来获得相同运载火箭发射一个新航天器结构的必要的载荷信息.(3)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统模态综合法.包括:固定界面模态综合法,以及航天器/运载耦合的界面综合动态响应计算新方法.最后,介绍验证载荷分析技术.简要讨论验证技术的重要性,提出了采用试验与理论相结合的结构动态试验仿真技术,该方法包括了一套修正数学模型的新技术,称之为子结构试验建模综合技术.该方法已应用于复杂的结构建模.在进行CZ-2E运载火箭实尺模态试验之前,用建议的模态试验仿真技术给出CZ-2E模态参数的预示结果,并与随后获得的实际模态试验结果相比,两个结果彼此之间高度一致.这个结果证明了模态试验仿真技术已成功地预示了CZ-2E运载火箭的模态参数,验证了建议的模态试验仿真技术的可靠性.讨论了振动台振动试验仿真技术.介绍了振动台振动试验仿真的几个关键技术.包括:有限元模型修正技术,40t振动台系统台面控制仿真方法和D卫星振动台振动试验仿真.

滚花连接的中空凸轮轴装配过程影响因素分析

介绍了中空装配式凸轮轴的滚花连接机理,采用有限元数值模拟分析了滚花连接压装力的影响因素,并进行了凸轮和轴体的压装试验。结果表明,凸轮和轴体材料的匹配、滚花连接区长度、过盈量、滚花齿形及齿间距都是影响装配压装力的主要因素;在凸轮与轴体材料一定的条件下,选用合理的滚花齿形、增大装配过盈量和连接区长度均可提高连接强度。滚花连接压装试验显示,数值模拟预测结果合理、准确、可靠,可为装配机的设计和装配式凸轮轴的生产提供依据。

含硫化铁结核薄煤层采煤机行星组件优化设计

对采煤机截割部行星组件进行了研究。利用Pro/E,MATLAB,ADAMS,ANSYS,NSOFT构造的协同仿真环境,对摇臂系统进行了多体动力学仿真,计算出系统中构件所承受的载荷,编辑生成行星组件的载荷文件,并对行星组件做了有限元分析和疲劳寿命分析,得到行星组件的应力分布情况、变形情况、固有模态信息、频率响应曲线、疲劳寿命值,根据分析结果对行星组件进行结构优化。通过对优化后的行星组件模型的虚拟仿真,验证了模型的合理性,保证了富含硬结核体的薄煤层采煤机的成功研制。

基于实况模拟负载技术的钻机测试方法

研究了钻机实况模拟负载测试技术,适用于钻机回转器和给进机构同时工作、同时输出转矩和给进力时的加载测试。阐述了传扭型测力机构的工作原理,介绍了利用位移反馈控制机构控制钻机给进机构的实况模拟测试方法。

新型液压抽油机的节能设计与仿真

液压抽油机技术由于显著的节能效果而发展很快,以节能降耗为目的设计了一套液压抽油机系统。在机械结构方面,该系统采用机械配重的方法来完全平衡抽油杆的重量,使得抽油杆下降的势能储存在配重中并在上升抽油时重新利用,从而减小了系统的装机功率而节能;在液压控制方面,该系统利用了电液比例负载敏感技术,使压力和流量实时自动适应负载的需求,达到了高效节能和准确的控制。通过参数理论分析计算,表明该新型液压抽油机装机功率和在工作循环周期内消耗的功率比同类抽油机均低。在AMESim环境下建立了电液比例负载敏感系统的测试模型,并验证了该模型的正确性。在此基础上建立了整机系统的仿真模型,通过仿真和分析证明了该新型液压抽油机的节能效果。