人造卫星太阳翼电池阵板非线性动力子结构分析

本文采用动力子结构方法,对人造卫星太阳翼电池阵板在展开状态的无阻尼自由振动进行了线性及非线性分析.在线性分析中,比较了3种不同动力子结构方法的优缺点,并成功地将Lanczos 矢量引入了Hurty 方法,非线性分析以Hurty法为基础,对具有非线性连接锁定机构的太阳翼电池阵板进行了计算,并得到不同初始条件下太阳翼的自由振动周期.实验证明,计算结果是正确的、合理的.     

单边饱和跟腱控制器结构振动控制实验研究

两个电机跟腱控制器被用于一中心刚体和两个对称太阳能帆板的卫星模型振动控制中．跟腱一端安装在柔性帆板的自由端,另一端与驱动电机相连,安装在中心刚体上．针对无预紧力跟腱的单边饱和特点,采用了一种分段性能指标代替原有的二次型性能指标的最优控制方法．该方法将跟腱的单边饱和特性考虑在内并以合适的抑制速度对结构振动进行控制．卫星模型悬浮在4 m×1．7 m的气浮台上,以此模拟太空二维无重力环境．控制率是通过ERA(eigensystem realization algorithm)算法辨识出的系统动力学模型进行设计,并对各种激励下的模型振动进行控制．实验验证了该最优控制率和跟腱控制方式能有效地控制各种干扰下引起的卫星模型振动．     

基于FSI效应AP1000屏蔽厂房重力水箱的模态分析

为了研究AP1000屏蔽厂房PCS重力水箱中考虑水体与结构相互作用时水箱结构固有特性,基于液固耦合理论分析方法,首先针对重力水箱特殊的结构形式分别建立不同水位高度下的理论分析模型和FEM数值模型,对比分析不同方法同水位高度下PCS重力水箱中水的晃动频率的差异性,然后对不同水位高度下水箱中水体的晃动模态进行分析,最后对水箱耦合系统结构振动模态变化进行探究。研究结果得出:等效圆柱水箱和等效环形水箱计算得到的晃动频率相差不大,且FEM法得到的水的晃动频率比理论方法小;水晃动频率随着水位升高而增大,结构的振动频率则相反。     

声激励对圆射流流场结构控制的大涡模拟

为研究声激励对圆射流流场结构的控制作用,采用大涡模拟方法计算相锁定全局声激励下的圆射流(Re=2 020)流场.计算得出的未加激励时射流的优势频率与实验符合得很好.从多角度描述声激励对射流速度场和涡量场的影响,分析流场对声激励响应的频率选择特性.通过速度场的平均值、均方根值,概率密度函数,偏度,峰度,以及动量厚度的分布,显示声激励引起速度场和混合特性的改变.涡量和Q准则揭示流场拟序结构的演化,发现激励控制流场的主导涡结构是希尔球涡.研究表明,声激励是流场控制非常准确和有效的手段,当激励频率在优势频率附近时影响尤其明显,很小的能量输入便可以引起流场结构的显著改变.     

磁座对压电式加速度传感器安装传递系数的影响研究

在井眼碰撞预警地面监测中,安装于邻井套管头的压电式加速度传感器采用磁座安装方式,针对磁座安装对信号传递效果的影响,从理论分析和检测实验两方面进行了研究。首先分析了压电式加速度传感器结构原理,推导出其在磁座安装测量条件下的力学模型,基于模型计算得到不同信号频率下的理论安装传递系数,然后通过传感器磁座安装振动台检测实验,获得安装传递系数实验值。对比分析实验结果与理论计算结果之间的误差及误差存在的原因,在此基础上引入安装传递系数的修正系数,最后提出由传感器测量值计算套管头振动输入量的方法,能够克服磁座安装对信号传递的影响,进而提高井眼碰撞的监测精度。     

磁座对压电式加速度传感器安装传递系数的影响

在井眼碰撞预警地面监测中,安装于邻井套管头的压电式加速度传感器采用磁座安装方式,针对磁座安装对信号传递效果的影响,从理论分析和检测实验两方面进行了研究。首先分析了压电式加速度传感器结构原理,推导出其在磁座安装测量条件下的力学模型,基于模型计算得到不同信号频率下的理论安装传递系数,然后通过传感器磁座安装振动台检测实验,获得安装传递系数实验值。对比分析实验结果与理论计算结果之间的误差及误差存在的原因,在此基础上引入安装传递系数的修正系数,最后提出由传感器测量值计算套管头振动输入量的方法,能够克服磁座安装对信号传递的影响,进而提高井眼碰撞的监测精度。     

基于RBD与FTA的航天器太阳翼可靠性分析

太阳翼对航天器的在轨运行品质有重要影响。该文基于东方红3号卫星平台,对系统部件的可靠性属性进行了分类,利用可靠性框图(RBD)给出了在确定载荷与随机载荷情况下的可靠度计算公式。应用故障树分析法(FTA)研究了太阳翼系统的可靠性问题。分析结果表明:铰链是影响太阳翼可靠性的最主要部件;空间温度、材料在空间中的特性是影响太阳翼可靠性的最主要因素。添置冗余、采用新型材料与优化受载结构等方法可以提高太阳翼的可靠度。     

光学自由曲面铣床静动态特性研究

根据光学元件的加工工艺特点对光学自由曲面铣床进行了设计,并对光学自由曲面铣床进行了有限元(FE)建模及静动态特性分析.结果表明:在重力载荷条件下铣床原点位置时,重力平衡装置未工作时导轨直线度为0.7μm,重力平衡装置工作时导轨直线度为0.035μm,重力平衡装置未工作时丝杠直线度为2.3μm,重力平衡装置工作时丝杠直线度为0.2μm.提取了不同结构方案及材料方案光学自由曲面铣床的固有频率,振型显示影响加工精度的铣床首阶振型为第三阶,最优的动态特性设计方案为铣床Z轴电机安装在顶板上及铣床结构材料采用天然花岗岩,铣床结构材料采用天然花岗岩相比于铸铁可以显著提升铣床动态特性.     

垂荡阻尼板的强迫振荡试验

垂荡阻尼板是一种增加Truss spar阻尼的结构形式，它可以通过增加平台的阻尼和附加质量，从而达到减小其垂向运动的目的．为了研究垂荡板的水动力，进行了三角形垂荡板在单板和双板两种情况下的强迫振荡试验．将试验结果用Morison公式进行了分析，给出了垂荡板在较大Re和Kc时的惯性力系数和拖曳力系数，并探讨了板间距对水动力系数的影响，得出了理想的板间距．对阻尼板的设计具有一定的实用意义．     

含水层重力-温度-介质压缩驱动水流分析

含水层水流在重力势－介质压缩作用下,水头随介质压密而增高,渗流速度随介质压密而减小。含水层水流在重力势－温度差－介质压缩作用下,当温度不足以改变流体的物理性质时,水头与温度分布有关,线性温度分布对水头无影响,而非线性温度分布使水头随温度升高而增高;当温度足以改变本的物理性质时,水头随温度升高而增高。     

基于小波变换的含间隙太阳能帆板动力学试验分析

为了有效地提取含间隙可展结构振动信号中所包含的动力学特征量,在分析传统Fourier方法局限性的基础上,引入基于小波变换的数据处理和分析方法。对含间隙太阳能帆板在收拢和展开状态下施加单脉冲的激励,测试标志点的加速度信号,系统地分析了间隙对动力学性能的影响。结果表明:小波变换能够较好地表征含间隙可展结构的时频特征信息,可以得到系统的频带以及各个频度衰减的速度和时间。实现了对航天可展结构动力学性能在时频域内的“精细”考察,将有助于提高航天器结构的分析与设计水平。     

缝洞型介质结构对水驱油采收率影响的物理模型实验研究

为了研究缝洞型油藏的复杂结构对水驱油的影响,制作4类17个不同结构的缝洞介质物理模型,开展一系列水驱油物理模拟实验.结果表明:①单缝连通单洞的缝洞型介质,洞在缝上时水驱油最终采收率低,洞在缝下时高.②单缝不同洞密度的缝洞型介质,水驱油的最终采收率随着洞密度的增大而减小.③洞隙度比增大,水驱油的最终采收率减小.④缝洞网络结构对水驱油采收率有重要影响;相同连通度的网络结构,存在洞时最终采收率小;连通度越大,最终采收率越小.实验结果表明重力、洞密度、洞隙度比以及缝洞网络结构对缝洞型介质水驱油的采收率有重要的影响.研究结果对提高缝洞型碳酸盐油藏的水驱油采收率具有重要的指导作用.     

多层板的隔声特性研究

应用转移矩阵的方法，就平面声波垂直入射的情况，对具有周期结构的无限大多层板的隔声特性进行了理论分析，并对结构不同的多层板的隔声特性进行了数值模拟．理论分析和数值模拟表明：与通常隔声用的单层或双层板相比，在保持面密度不变的条件下，采用多层板结构能够在某些频段使隔声性能有明显改善，尤其体现在中高频段，但低频隔声效果稍有减弱．另外，适当调节多层板的厚度和板间的距离，可以实现对不同频段的隔声效果有所侧重．采用分区域等厚度的多层板，即采用厚、薄板相结合的复合结构，可以兼顾低频隔声性能，同时提高多层板的中高频隔声效果．在隔声结构的总体面密度和板的空间分布保持不变的情况下，换用同类的不同隔声材料对隔声特性没有明显改变，但可以适当改变隔声结构的强度．在隔声结构的设计过程中，针对不同的噪声频谱，可以采用中介绍的方法来构造相应的多层板结构，达到特定的隔声要求．研究结果对轻薄隔声结构的设计具有一定指导意义．     

Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金在不完全相变过程中的内耗行为研究

文章采用不完全相变内耗(IF)测量法研究了Cu-Al-Ni-Mn-Ti多晶形状记忆合金在热弹性马氏体相变时内耗峰与外界变量(频率、升温速率及不完全相变开始测量温度Ts)的依赖关系。实验结果表明,测量频率小于0.045Hz时,内耗峰分解成双峰(低温PL峰和高温PH峰),随Ts的降低,双峰逐渐合并;PL峰值与频率对数呈现峰形函数关系,随升温速率的增加,PL峰向高频方向移动,相变弛豫时间减小;PH峰值与频率倒数成线性关系,随升温速率的增加,线性斜率变大。     

幅频特性对结构损伤的敏感性

以悬臂梁作实验模型，测量其自由端加速度对该点激振荷载的幅频特性曲线，求得 具有不同深度切口悬臂梁的前两阶固有频率和幅频特性曲线的前两个峰值对切口的灵敏 度。结果表明，与基频相比幅频特性曲线的第一峰值对悬臂梁切口的灵敏度大约高出一 个数量级，第二固有频率也比基频对切口的灵敏度要高一些。还用模态综合法算出切口 悬臂梁的前两阶固有频率和幅频特性曲线的前两个峰．结果与实验能较好地吻合．     

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

人眼明度视觉空间频率传递特性的研究

为描述人眼视觉系统对空间复杂颜色刺激的信息处理机制,研究人眼视觉系统空间频率信息传递的多通道特性.设计心理物理实验,测量人眼视觉系统在感知均匀色空间CIELAB明度通道上的对比度敏感度数据.实验选取明度轴上5个明度值作为颜色样本,制作明度对比度随正弦波频率调制的图像刺激序列,挑选正常视觉观察者,采集5个明度样本的12个空间频率的对比度敏感度数据.对实验数据进行相关性分析发现:单个明度样本的不同空间频率对应的观察值之间是非线性相关的;随着明度样本数量增多,观察值之间的线性相关性增强.因此,人眼视觉系统对明度颜色通道的信息处理机制可用线性模型描述;明度颜色通道的空间频率传递特性可用3条空间频率调谐曲线表征;3条空间频率调谐曲线作用的频段不同,峰值不同,表现了人眼视觉系统具有不同的空间频率感受野.      

基于金属-绝缘体-金属光栅结构的功分器及分波器设计

设计了一种基于仿表面等离激元（Spoof surface plasmon polaritons,Spoof SPPs）的金属-绝缘体-金属（metal/insulator/metal,MIM）光栅结构的Y型功分器和分波器。MIM光栅结构由两块内侧加工有周期性凹槽的有限厚度金属板构成,工作于微波波段,采用单极子作为激励来激发光栅结构上的仿表面等离激元。其中功分器的两个输出分支采用凹槽深度相同的光栅结构,可以将从输入端来的电磁波平均分成两个部分,然后分别朝着两个输出分支传播;而分波器的两个输出分支则采用凹槽深度不同的光栅结构,可以使不同频率的电磁波朝着不同的分支传播。利用三维电磁仿真软件CST微波工作室（CSTmicro-wave studio）对该功分器和分波器进行仿真分析,加工出分波器实物并进行了实验测试,测试结果与仿真分析基本吻合,验证了方案的可行性。     

基于单元应变能变化率的结构损伤识别方法

针对梁类结构,根据单元损伤前后的模态应变能变化率,推导了新的损伤位置识别指标,并利用结构在损伤前后模态应变能变化与频率变化的关系提出了损伤程度评估指标.悬臂梁的数值模拟分析结果显示:损伤位置识别指标在损伤单元对应的结点处呈现显著的正号峰值,能够清楚地指示损伤位置;损伤程度识别指标对于单一损伤工况的损伤程度估算结果较接近于实际损伤程度,但对于多点损伤工况的损伤程度估计值偏小.所提出的损伤指标仅根据结构损伤前后的低阶模态频率和模态曲率即能达到较好的损伤识别效果,可应用于实际结构中.