火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的变形与破坏

火箭井式发射过程中,发射场坪上的岩石颗粒在高速引流的作用下会向井口运动并有可能撞击到正在出井的火箭。为了预测火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的损伤情况,利用非线性显式动力学分析程序LS DYNA建立了岩石颗粒垂直撞击薄靶板的三维模型,分析了火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的动态响应。研究了岩石颗粒的速度、体积及其形状和桁条结构对蒙皮变形破坏的影响。研究结果表明：在岩石颗粒撞击下,火箭蒙皮主要发生弹性变形,局部区域发生塑性变形并产生1~5 mm不等的永久凹陷。在撞击过程中,蒙皮的变形位移与岩石颗粒的撞击速度和体积近似成正比关系,且长方体岩石颗粒对蒙皮造成的变形破坏要小于球体岩石颗粒。此外,桁条结构在一定程度上可以提高蒙皮的抗冲击性能。     

桥梁复合材料防车撞吸能结构碰撞性能分析

针对在桥墩周围安装吸能结构可以降低车辆撞击对桥梁的情况,基于全尺寸复合材料吸能结构的台车撞击试验,通过对比试验和数值模拟结果验证有限元模型的有效性.在此基础上,考虑实际中更高撞击能量的情况,采用有限元方法分析不同撞击速度的吸能结构响应,并研究不同结构材料的耐撞性能.钢夹层结构能够吸收大部分动能并有效减小局部损伤,而复合材料蜂窝结构可以起到很好的支撑作用,同时把撞击力比较均匀地分散到整体结构,使更多结构参与吸能.计算结果表明钢夹层-蜂窝复合材料防车撞吸能结构具有良好的耐撞性能.     

双钢板混凝土组合板在撞击荷载下的动力响应

为研究双钢板混凝土组合(SC)板的抗撞性能，本文采用ABAQUS建立了SC板在落锤撞击下的有限元模型，并通过已有SC板落锤撞击试验结果验证了数值模型的准确性.基于此，重点研究了构件钢板含钢率、撞击高度、材料强度、边界条件与撞击物形状等参数对该类构件动力响应的影响；最后利用简化能量守恒法计算了SC板跨中最大挠度.结果表明:在本研究参数分析范围内，钢板含钢率、撞击高度、撞击物形状与边界条件对该类构件动力响应影响较大，且当钢板含钢率大于4%时影响更加明显.建议的简化能量守恒法可有效预测SC板在撞击荷载作用下的跨中最大挠度.     

轻钢蒙皮结构受剪承载力的试验研究

通过单榀门式刚架与蒙皮组合体的试验研究,明确了应力蒙皮结构的承载性能.试验结果表明,檩条及足够数量的连接件对于蒙皮组合体发挥应力蒙皮效应至关重要.计算结果与试验结果比较表明,采用英国应力蒙皮设计规范进行设计是可行的.     

飞机铝合金蒙皮战伤安全评定方法试验

目的对飞机铝合金蒙皮战伤安全评定方法进行试验研究。方法用实弹撞击试验模拟飞机LY12蒙皮的战斗损伤,利用判据对该结构的剩余强度进行预测,并与强度试验结果比较。结果除修正后的等效应力强度因子判据外,其他判据各有缺陷。结论修正后的等效应力强度因子判据具有较高的精度且计算简单,适合射弹撞击下飞机LY12结构的剩余强度计算。     

不同结构形式加强蒙皮的抗弹性能研究

为研究不同形式铝合金蒙皮的抗弹性能,利用气炮将直径为12.7 mm重量为50 g的弹体加速到不同速度,对7种不同形式共40件的铝合金结构板进行了弹击试验.蒙皮板的材料均为 LY12-CZ.在试验过程中,对弹体的初始速度、剩余速度以及结构件上典型点的应变历程进行了测试,对弹击后试件的损伤或破坏模式进行了分析.同时讨论了不同结构形式对破坏模式、非破坏区的应变以及弹道极限速度的影响,结果表明:1)不同形式铝合金蒙皮破坏模式主要是冲塞、花瓣型穿透;2)加筋结构能提高靶板的弹道极限速度,降低靶板非破坏区的变形;3)使用泡沫夹心结构靶板可显著减少非破坏区的应变;但实际上其抗弹性能并不好.最后为了预估和评价这些蒙皮结构的抗弹性能,通过分析计算所得的剩余弹速与实测结果进行了比较,结果相当吻合,验证了预估计算方法的有效性.     

结晶器内钢液流动特性的优化

以大板坯连铸结晶器为研究对象,采用水模型和数值模拟的方法研究了不同水口出口角度对结晶器内钢液流动的影响.结果表明:现行15°水口在距结晶器边部50 mm的位置,表面流速和波高较小,传递给弯月面的热量较少,不利于保护渣的熔化;射流撞击到结晶器窄边的位置较深,压力较大,对撞击点下部坯壳的冲击力也较大;水口出口角度改为10°后,结晶器漏钢预报系统的报警次数大大减少,杜绝了漏钢的事故.     

高压撞击下E36船用钢的动态响应研究

针对船用钢材料在超高应变率下的动态响应机制及变形强化机理尚不明确的技术基础问题，通过一维平板撞击试验测得了10，20及30 GPa撞击压力下E36船用钢的自由表面速率?时间曲线，计算得到了E36船用钢的Hugoniot弹性极限和层裂强度，利用ANSYS软件模拟了不同撞击压力下的温度场；并采用SEM、TEM等技术研究了E36船用钢在高压撞击下的损伤演化规律和变形强化机理. 试验结果表明:不同撞击压力下材料均发生了层裂，毁伤机理为微孔和微裂纹形核、长大和聚合；随着撞击压力的增加，E36船用钢的Hugoniot 弹性极限变化不大，层裂强度逐渐增加，相变强化、位错强化和孪晶强化是E36船用钢在高压、高应变率下的主要强化机制.      

供热堆有盒组件地震动态响应分析

结合大庆200MW低温核供热示范工程,针对有盒组件结构的具体特点,提出了地震工况下燃料组件与燃料元件盒相互作用的动态响应分析模型;采用通用大型结构线性、非线性有限元分析程序ADINA,对燃料组件与其外侧的燃料元件盒在地震工况下的相互撞击作用进行了非线性动态响应分析;分析了支承条件和主要参数变化对动态响应过程的影响;得到了动态响应过程中模型结构各部分的力和位移随地震加速度时程变化的过程曲线;校验了200MW低温供热堆有盒组件在地震工况下的结构完整性和十字型控制棒的可插入性.     

爆炸冲击波作用下机翼等效靶毁伤效应实验研究

为研究飞机机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应,采用结构等效和强度等效原理对典型飞机机翼关键部件进行了等效,设计机翼关键部件等效靶.采用TNT药柱爆炸方式产生爆炸冲击波对等效靶进行动态加载,分别获得了以LY12及碳纤维复合板作为蒙皮的等效靶在冲击波载荷作用下的响应过程、失效模式以及冲击波超压与等效靶最终变形量的相互关系.     

固体材料的结构层次及其动力变形与破坏

材料(岩体、金属等)具有复杂的结构层次,材料结构层次影响着材料的力学特性及其变形与破坏过程.从材料的结构层次的观点研究了材料动力变形与破坏.由研究可以看出,材料变形破坏的时间与空间尺度之间存在着紧密的关系,慢速过程发生于大尺度水平上,而快速过程发生于微细观水平上.材料变形破坏的塑性或者脆性特性取决于裂纹尖端处空穴盘能否在裂纹扩展前长大到临界尺寸,并转化为位错环.如果来得及长大到临界尺寸,那么就会有塑性破坏,否则就会有脆性破坏.正是由于这种原因在强度对于应变率的依赖关系中出现了塑性-脆性及脆性-塑性转变.材料在强烈受激状态下势能起伏及群体受激谱都要发生调整,在微细观水平上材料粒子发生了相关联的运动.正是这种相干运动使得材料在外部作用逐渐增强的情况下出现不同尺度的涡旋运动,进而使得材料的黏性随着应变率的增加而减小.     

基于多智能体的交通干线动态智能协调控制

为减少干线上车辆的平均延误时间,提出了一种基于多智能体技术的动态双向绿波带智能控制算法。采用两层递阶结构和模糊逻辑对城市交通干线进行实时协调控制。上层是协调控制器智能体,根据一段时间内交通流数据计算干线上优化的公共周期时间和上下行相位差,下层是路口控制器智能体,确定每个周期内各交叉口的绿信比。周期依照关键路口饱和度的大小由模糊控制算法进行优化,而相位差根据上下行速度进行计算,绿信比基于历史和实时的交通数据确定。实例分析表明该双向绿波带控制算法能够有效减少车辆在干线上的平均停车次数。     

水流作用下锚泊浮体平衡位置及姿态的求解方法

为了求解锚泊浮体在波浪中的运动响应或是受失控船舶碰撞时的运动响应,首先得求解锚泊浮体系统在不同外部环境下的平衡位置,以获得较为精确的锚链和浮体的初始状态.将锚链考虑为可拉伸的悬链线,建立锚链力的求解方程.以浮体在各个方向的所受力(矩)的平衡为收敛条件,通过迭代求解锚泊浮体系统在海流作用下的平衡位置.结果表明,系统除了在不同流向和流速作用下具有不同的平衡姿态外,还会由于投锚误差导致平衡姿态的不同.     

一个基于三值位平面分解的盲数字图像水印算法

为了有效地保护数字图像的知识产权,提出一种新的、基于三值位平面分解的数字图像盲水印算法.对原始图像进行3级小波分解,将待嵌入的水印图像按高斯—拉普拉斯金字塔分解方法分解成3层.为了减少误差,不直接将分解得到的图像作为水印,而是保留前两层差值矩阵中的负值,并对这两个含有负值的矩阵进行三值位平面分解,将分解得到的位平面作为嵌入水印的掩码信息,用三值系数抖动调制的方法嵌入到相对应的分辨率层次原始图像之中.实验结果证明,该方法在减少提取水印的误差方面效果显著,而且有很好的抗JPEG压缩特性,对常见的图像处理攻击也有较好的稳健性.     

非均布动荷载作用下车速对粘弹性沥青路面寿命的影响

在不考虑超载情况下,为探求重载货车行车速度对沥青路面使用寿命的影响,采用层状体系理论,建立ANSYS 3-D有限元粘弹性路面结构模型;针对不同车速及非均布动荷载作用下路表面弯沉值的变化进行了计算和分析,并利用轴载换算方法对仿真结果在不同车速下的寿命比进行了比较.结果表明,当重载车速在10～32 km/h之间时,路面的动态弯沉值显著大于静态弯沉值;当车速在17 km/h时,动态弯沉比静态弯沉大22.4%,此时沥青路面的实际使用寿命比设计寿命缩短将近61.5%.在合宁高速公路上开展的交通调查结果显示,高速公路入口2 km内、收费站前1 km内、车辆爬坡路段及交通繁忙的大桥上,大多数重车的车速都处于不利行车速度,对路面实际使用寿命的影响非常显著.     

漕渡门桥航行水阻力和绕流场的数值预报

为了进行漕渡门桥水动力性能的研究，利用CFD（computational fluid dynamics）商用软件作为计算工具，用有限体积法离散控制方程，分别对带式和分置式漕渡门桥模型，在不同速度下航行时的水阻力和绕流场进行了数值求解。用重正化群k-ε湍流模型计算门桥壁面边界层流动，流体体积函数方法进行自由表面波形的数值追踪。计算结果与船舶拖曳水池阻力试验数据相比，具有良好的精度。该数值计算方法可作为研究门桥水动力性能方法的重要补充。     

高温后结构钢力学性能试验

为了研究结构钢高温后材料力学性能变化规律,对Q 235结构钢加热至不同高温,再经不同方式冷却后进行了力学性能试验。试验表明:结构钢经不同高温冷却后,有显著热变色反映;高温后的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等力学性能变化程度主要与曾经历的最高温度和冷却方式有关。根据试验结果,编制了高温后钢材热变色图谱,提出了高温后结构钢的屈服强度、抗拉强度计算公式,对高温后弹性模量的取值提出了建议。研究成果可供火灾后钢结构损伤评估和加固分析时参考。     

低速冲击下钢筋混凝土梁局部变形刚度

研究了低速冲击下钢筋混凝土梁的截面刚度,以及冲击体和结构间接触区域的柔度变化.将梁分成斜裂缝形成以前和斜裂缝形成以后两个阶段来研究.斜裂缝形成以前,梁被看成弹性均质体,接触区的柔度由受压和受拉条件下混凝土的柔度串联而成,根据柔度的定义推导得出该阶段接触区的刚度;斜裂缝形成以后接触区的刚度受高为χw弯—剪式固端梁构件、下部受拉钢筋、冲击体与下部钢筋之间的混凝土柱的制约,从而推导出该阶段的柔度.结合两个阶段接触区域的柔度公式,对低速下钢筋混凝土梁的接触刚度进行了举例计算和分析,表明斜裂缝形成以前的阶段可以忽略不计.     

现代网络流量的混沌奇异吸引子

网络流量的预测和控制是现代网络中的一个重要方面,但是它所呈现出来的长相关、分形等特征已经无法用传统的流量模型来描述.利用相空间重构方法,通过计算两组典型网络流量的Lyapunov指数、关联维来找出具有共性的现代网络流量的特征量,从而刻画网络流量的混沌奇异吸引子.仿真结果表明,现代通信网流量存在有共性的奇异吸引子.从而为网络的混沌建模及分析给出了理论上的支持.     

网格并行编程方法及其在地震波场正演模拟中的应用

波动方程的地震波场正演模拟是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,其巨大的计算量往往是单台计算机难以承受的.MPICH-G2是传统的紧耦合并行策略在网格中的实现,然而它对网格环境要求高,带宽需求大,且已不能适应目前基于Web Service的网格架构.研究并实现了网格松散耦合并行策略,将任务按照粗粒度方式划分,减少子任务间同步次数和通信量,有机地将网格计算和波动方程的地震波场正演模拟结合起来.由于地震波场正演模拟是计算密集型任务,节点间数据传输量并不很大,非常适合这种松散耦合的并行策略.实验表明,这种网格并行方式可以有效地减少地震波场正演模拟的时间,提高效率.