储氚组件中氚依次渗透到相邻腔体的规律研究

考虑氚的时时和处处衰变,建立三腔体两隔片气路组件中隔片材料内部氚浓度控制方程,求解得到了渗透过隔片的瞬态氚量、中间腔体和右侧腔体中瞬态氚量和氚压力的高精度解析解.通过解析理论计算,认识了中间腔体和尾端腔体中瞬态氚压力随时间、储存温度和隔片厚度的变化规律,揭示出两个腔体中氚压力都具有最大单峰特性,且压力峰值出现时间几乎与隔片厚度无关等特性.研究结果为相关储氚装备的工程研制和使用提供了理论依据.

连续振动载荷在线复现控制技术研究

提出一种主从分布式振动试验方法,建立了连续振动载荷在线复现控制技术,研制了系统样机。其中,提出一种信号分帧处理与重构技术,解决了长时连续振动载荷的在线波形复现难题;提出一种基于多量级样本库构建与加权平均的传递函数动态估计方法,抑制了系统非线性对控制精度的影响;采用谱误差反馈修正方法,改善了系统的频域控制精度。开展了“1主2从”联台试验,结果表明:时域和频域控制精度良好,整体延迟时间在亚秒量级,全程总均方根值误差在1%以内,为主从分布式振动试验提供了关键技术支撑。

计及时变演化特征的硅泡沫垫层非线性黏弹性模型研究

基于黏弹性基本理论,引入材料非线性特征,考虑了材料加载、保载应力松弛历史、老化效应以及黏弹性模型各运动单元退化的差异性,并从两种老化机制出发,获得了老化硅泡沫垫层力学模型以及长时应力松弛硅泡沫垫层接续加载力学模型.模型机理清晰,能够反映材料服役历史信息及其对力学效应的影响.

晶体结构对螺栓声弹性应力测量的影响研究

以45#中碳钢为对象,通过不同的热处理工艺加工3种不同晶体结构的实验样品,分析不同晶体结构超声纵波和横波的声弹性效应。试验结果表明螺栓应力测量超声纵波灵敏度优于横波,材料晶体结构对声弹性的线性度以及重复性影响较大,并可通过增加应力强化循环次数进行改善,在制备的3种晶体材料中,以马氏体为主的中碳钢材料最适合于声弹性应力测试。

TC11钛合金动态热塑互动行为研究

利用分离式霍普金森压杆对TC11钛合金平板帽形试样进行动态加载,基于高频红外点阵测温技术捕捉了剪切区温升随加载时间变化的历程,结合热传导理论分析和动态剪切数值模拟,分析了动态剪切过程中剪切区温升随时间和空间的分布规律。研究结果表明,在动态剪切加载下,TC11钛合金表现出脆性的变形行为,剪切区最高温升为430℃,且在实验所覆盖的加载速率范围内,加载速率对动态剪切温升影响不明显;显著的温升主要集中在剪切区中心附近100μm量级区域内,温升区具有高度局部化的特征,且剪切区维持较高温度所持续的时间在10μs量级。理论研究和数值模拟发现,动态加载下剪切区内最高温度可达751℃,剪切区温度时空分布规律与实验结果保持一致。实验和数值模拟结果均显示,剪切区最高温升发生在材料断裂时刻,表明剪切区显著温升应来源于剪切变形造成的应变高度集中发展。

FeCrNi合金静动态物理本构模型研究

以金属材料塑性变形的位错动力学为基础,将FeCrNi合金的流动应力分解为非热应力和热激活应力两部分.通过对该合金屈服应力随温度变化特性、屈服应力的应变速率特性、孪晶组织的温度特性及位错组态的应变速率特性进行分析,认为非热应力不只是应变的函数,还与温度和应变速率相关,因此对Johnson-Cook模型方程形式进行修正以描述非热应力.同时认为影响热激活应力的微结构参数主要为位错阻碍间距△l,定义并推导出表征△l演化的g函数的表达式,将其引入Kocks的热激活方程,从而建立FeCrNi合金的物理型本构模型.该模型初步实现了对FeCrNi合金从室温到高温、从准静态到动态塑性变形行为的描述.

数字样机技术在复杂产品工程设计中的应用研究

简要介绍了数字样机技术的特点和意义,给出了数字样机技术的应用现状,结合复杂产品工程设计的特点,分析了复杂产品工程设计阶段的对数字样机平台的需求,确定了数字样机平台功能分析。基此分析了数字样机平台的总体框架和逻辑架构,重点分析了设计验证与优化、设计协同、维护支持的实现方法,给出了数字样机技术的部分应用示例。结合已开展的研究工作和存在的问题,探讨了下一步急需开展的研究工作。

基于物理属性的虚拟对象行为仿真研究

目前虚拟装配/维修研究中提出的基于物理属性的建模与仿真方法由于求解复杂性和仿真实时性的要求,较难在实际仿真过程中得到应用。简要分析了虚拟仿真中基于物理属性的建模与仿真研究的现状。提出了产品层次信息模型及其实现方法,给出了基于物理属性快速建模方法。建立了通过矩阵来描述虚拟对象行为特性的方法,基此给出抓取/放置、移动和意外跌落情况下虚拟对象的行为特性描述。分析了虚拟对象的行为仿真方法,包括力的输入方法与力反馈的方法,结合一个具体工程示例,给出了产品行为特性仿真及其工程应用。

基于数字样机的虚拟维修系统总体框架研究

虚拟维修系统是解决产品维修设计的重要手段之一,但目前虚拟维修研究侧重在关键技术研究,缺乏完整的虚拟维修在产品设计中应用的总体框架,限制虚拟维修系统应用。简要分析了虚拟维修系统研究的现状,分析了支撑虚拟维修的沉浸式虚拟维修环境的组成,针对应用需求给出了相应的沉浸式虚拟维修环境配置。针对复杂产品的维修性设计特点,提出了基于数字样机的虚拟维修系统总体框架。采用IDEF0分析方法,对虚拟维修系统进行了详细的功能分析,阐述了各个模块的功能及实现方法。给出了基于数字样机的虚拟维修系统应用示例。结合已开展的研究工作和存在的问题,给出了下一步虚拟维修系统研究急需开展的工作。

铀部件表面复合镀层的界面力学行为研究

针对铀部件表面复合镀层界面结合强度较低,甚至出现局部脱落或开裂问题,在磁控溅射沉积工艺下复合镀层界面特性研究的基础上,建立了镀层界面力学行为研究的数值模型,研究了沉积温度、镀层材料性能,以及构件尺寸等对Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层界面力学行为的影响。结果表明,沉积温度超过300℃时,外镀层界面会出现较大的应力波动,会直接影响到复合镀层的界面结合强度。因此,Al/Ti、Al/Al_(2)O_(3)复合镀层的沉积温度应不超过300℃。与复合镀层Al/Ti相比较,复合镀层Al/Al_(2)O_(3)不仅能够提高Al镀层和基体界面的结合力,还能够降低界面处的应力波动,将是进一步改善铀及铀合金耐蚀性和耐磨性的主要研究方向。

穿甲/侵彻问题的若干工程研究进展

作为爆炸力学的一个分支,穿甲/侵彻力学是研究高速/超高速弹体撞击靶体后,钻入或穿透靶体的力学,又称终点弹道学.综述作者及其合作者最近几年在穿甲及侵彻力学领域的若干工程研究工作,包括混凝土靶的侵彻和穿甲、控制刚性弹侵彻动力学的无量纲数、金属靶穿甲的理论模型、钻地弹的相关力学问题、穿甲弹体的破坏与失效等.同时也给出该领域的国外最新研究工作进展.

基于虚拟现实的弹药包装箱培训系统研究

针对部队官兵难以参与到弹药包装箱安全性考核试验过程中因而无法对弹药包装箱的安全性形成直观认识,以及包装箱的实物拆装培训环境危险系高且难以构建等问题。研究将虚拟现实技术应用于弹药包装箱的使用操作培训中,构建了沉浸式的弹药包装箱虚拟现实培训系统,能够对学员开展包装箱的虚拟火烧与跌落试验和包装箱拆装虚拟操作培训等培训内容。上述培训系统具有培训成本低、培训频次高以及零安全风险等优点,通过该培训系统的训练,部队官兵能够在接触到真实的弹药包装箱之前克服对弹药包装箱的恐惧心理、熟悉弹药包装箱的基本操作流程和使用方法,提高了弹药包装箱实物培训的效率以及在实际使用过程中的安全性。

面向MBSE的飞行器多学科模型集成仿真技术研究

飞行器等复杂产品涉及的专业学科众多,学科建模软件各不相同,导致MBSE在实施过程中建立的系统架构模型难以驱动不同学科软件建立的多源异构模型,不能以仿真方式验证系统模型。针对上述问题,梳理了多学科模型的集成仿真方法的优缺点,并以无控火箭试验弹为例,提出采用FMI标准将各学科模型进行标准化封装,并在GCAir软件中进行集成和仿真验证,实现了多学科模型与系统仿真架构的一体化集成和仿真验证,解决了不同学科之间模型交互障碍,提高了复杂产品系统仿真验证效率。

寒区工程离心模型试验地基表面换热特性及热边界设置方法研究

温度场的准确模拟是开展寒区工程离心模型试验的关键。目前大多数基于半导体换热装置的相关试验,忽视了热边界的参数设置,导致试验边界条件不清晰。为进一步提升试验的合理性和精确性,采用有限元CFD方法模拟了基于半导体制冷装置热交换场景的、超重力场下密闭夹层空间的换热过程;通过变换模型率、冷端初始温度、间隙间距等主要热边界条件,明晰了该场景下的换热特征及时空规律。在此基础上,结合设备特点与原型实际,提出采用空气冻结指数作为匹配原型环境温度的指标,用于反映地基表面的“冻结程度”,并指导试验中热边界条件的具体参数设置。

爆炸分离冲击下中远场连接界面多点时域载荷反演方法研究

目的建立产品在爆炸分离冲击剖面下,中远场关键连接界面上多点激励时域载荷历程的识别方法,并分析评估结构的动力学响应特性。方法采用结构动力学分析方法,基于杜哈梅积分离散化,建立时域范围内产品上多个测点(包括多个自由度)与关键界面上受到的力载荷之间的传递函数,进而通过载荷识别获得该力激励,特别是在载荷识别过程中采用最速下降法克服识别算法的不适定性,最后通过有限元方法分析得到识别载荷作用下的结构响应,为评估结构动力学响应提供依据。结果反演获得了爆炸螺栓盒与产品连接关键界面上多点多个自由度的时域载荷,该载荷所产生的响应仿真值与多个测点实测数据吻合,并分析获得了结构的动力学响应分布。结论提出了一种针对爆炸载荷传递路径上中远场关键界面的多点动力学载荷的识别方法,并通过数值仿真验证了该方法的有效性,可支撑结构的动力学响应评估。

非概率可靠性的工程应用研究

文章论述了非概率可靠性的提出、定义及发展现状等。对非概率可靠性的两种方法即稳健可靠性和区间可靠性的评估方法进行了对比,讨论了QMU(即裕量和不确定性的量化)方法与非概率可靠性的关系,给出了稳健可靠性在螺栓静强度分析中的应用实例,给出了区间可靠性在某库存部件的理化性能分析中的应用实例。

面向工程图档的信息识别与提取技术的研究和发展

在分析制造业中工程图档信息识别与提取技术的应用需求和研究意义的基础上,介绍了工程图档信息的分类,并分别阐述了针对纸介质数据与电子数据、几何与非几何信息进行识别与提取技术的研究现状。最后,探讨了此项技术在制造业向集成化、信息化、数字化的发展趋势下的研究前景。

支持多格式工程图档信息提取方法研究与实现

分析了工程信息中多格式非几何特征信息的提取需求,通过研究对象属性提取法和典型模板匹配法,提出了一种通用的非几何特征信息提取模型,重点探讨了基于典型模板匹配法进行改进的"多格式模板匹配提取"算法,并给出了开发实例。此方法为后续信息集成管理的研究和开发提供了基础。

三明治式飞行器热防护结构研究进展

三明治式先进热防护结构广泛应用于航空航天装备。然而,由于上述结构多为板面与芯体组合形式,加之通道内流场的综合作用,其换热机理呈现出复杂、多变及强耦合的特点,难以针对真实结构及环境工况开展计算、仿真及实验工作。为此,致力于为飞行器热防护结构设计、仿真、试验、优化工作提供可靠技术支撑,本文选取蜂窝夹芯结构、波纹板夹芯结构和点阵夹芯结构,对于点阵夹芯结构又从四面体、金字塔、X型和Kagome型点阵着手,对国际、国内主要研究团队近年来相关流动与换热研究成果进行综述。阐述了3种热防护结构的结构形式和发展历程,分析了板面与芯体组合作用下的换热形式及隔热机理,归纳总结了现有研究不足之处与发展趋势。可以看出,点阵夹芯相比蜂窝与波纹板夹芯结构,由于其芯体内复杂湍流的存在,换热效率高、温度梯度小,具有更好的隔热潜力。

开口条件下高速离心机机室流场模拟及试验研究

为研究离心机机室开口条件下机室内流场特性及开口对风阻功率的影响,首先基于CFD(计算流体力学)方法建立了某离心机机室流场分析模型,针对机室开口状态进行了模拟,对比了风口竖直及倾斜对换热的影响;其次在某高速离心机上开展了流场测试试验,获得了机室内压力及风速的空间分布,及随离心机转速的变化规律,并对比了圆盘转子与转臂转子的风阻功率差异。研究表明滑移网格技术可用于计算离心机机室内旋转流场,倾斜通风口更有利于机室通风换热,并降低离心机运行的风阻功率;对旋转部件上凹坑等进行整流可有效降低风阻功率;圆盘转子的压差阻力远小于转臂转子。通过合理设计通风口可提高机室换热效率,研究可为高速离心机机室及温控设计提供参考。