柔性空间机械臂区间参数不确定性分析

研究了柔性空间机械臂动力学分析中由于区间参数的存在而引起的动力学响应不确定性问题.采用能够描述大位移、大变形耦合特性的绝对节点坐标方法来建模柔性机械臂臂杆,建立了含区间参数的多体系统动力学方程,为指标-3的微分代数方程.运用基于Chebyshev多项式的Chebyshev区间扩张函数,将含区间参数的微分代数方程转化为Chebyshev多项式插值点处的确定参数的动力学方程,研究得到了一维区间参数和多维区间参数影响下机械臂系统的动力学响应区间边界,形成了预测机械臂末端轨迹区间的新方法.通过与Taylor方法的对比研究,结果表明,该方法能够有效减少系统仿真工作量,减小动力学响应预测值误差,快速稳定地得到机械臂系统动力学响应区间.      

火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真

针对运载火箭整流罩内降噪装置所具有的特殊曲线颈部Helmholtz共鸣器,基于仿真方法研究降噪装置的低频声学性能.应用虚拟阻抗管法分析了Helmholtz共鸣器共振频率及吸声系数与其壁面厚度的变化关系.研究了降噪装置不同安装位置对圆柱空腔内平均声压级的影响.仿真结果表明,随着壁面厚度增加,Helmholtz共鸣器共振频率逐渐趋于刚性壁面的值,但吸声系数先增大后减小.降噪装置不同的安装位置可使空腔内平均声压级相差10 dB以上,在工程应用中需将其放置于空腔模态振幅较大的位置.      

汽车后桥缩径-胀形工艺的仿真分析

针对汽车后桥的缩径-胀形工艺,为得到合理的胀形加载路径,在缩径实验的基础上,使用ABAQUS软件对缩径-胀形工艺进行了数值仿真,确定了仿真过程中的边界条件以及加载方式,分析了不同的加载路径对成形过程的影响,考察了液压胀形的主要工艺参数,即液压与轴向进给量对成形过程的影响,得到了合理的加载路径. 仿真结果表明,缩径仿真结果与实验结果较为吻合;第1次胀形取胀形压力为常压47 MPa,第2次胀形取多线性加载路径,所得桥壳外形和尺寸较为理想;在第2次胀形时进行退火处理,胀形桥壳应力分布更为均匀,所需胀形压力也较小.      

基于VOF法的近自由面水下爆炸气泡运动数值模拟

对于近水面水下爆炸气泡的运动特性,在结合SOLA算法差分格式,利用投影算法对气泡的控制方程进行数值求解的基础上,基于VOF法进行了数值模拟,并利用MSC.DYTRAN软件进行仿真分析,通过对两者的分析结果对比研究. 结果表明,基于结合SOLA算法差分格式的投影算法,利用VOF法可对水下爆炸气泡各时刻的运动界面进行较精确的捕捉和重构,从而实现精确追踪水下爆炸气泡脉动全物理过程的运动界面. 同时,也研究了距离参数对气泡坍塌、射流及环状气泡的影响,掌握了距离参数对近水面水下爆炸气泡运动特性的影响.      

空间目标碰撞预警摄动因素研究

针对解析筛选方法中摄动因素易造成漏报危险时间区间的问题,改进了时间筛选算法. 该方法在时间筛选中,增加了初始窗口修正,并在周期修正中考虑了偏心率摄动. 以2005年发生的空间目标相撞事件为例,在不同的预警时间区间中,讨论了摄动因素对几何筛选的影响,并对比了无摄动、原方法和改进的时间筛选方法得到的危险时间区间. 结果表明,摄动因素可有效降低几何筛选中由接近距离偏小造成错误筛除危险目标的风险,改进后的时间筛选算法比原方法能得到更为完整准确的危险时间区间.      

某大型运输车的时域平顺性仿真分析

为解决某大型运输车在运输过程中,车载精密仪器振动过大而影响其使用性能的问题,基于拉格朗日原理,建立了某大型运输车仪器-车-路耦合的19自由度振动动力学模型;利用白噪声模块,构建了随机路面激励时域模型;采用时域分析方法,分析了路面不平度、车速以及仪器悬置刚度阻尼对仪器振动加速度影响.并采用粒子群算法,对相关参数进行优化.研究表明:通过提高路面等级、选择适当的行车速度、适当的降低仪器悬置的刚度和阻尼,能够有效降低仪器的振动加速度,提高大型运输车的平顺性.      

SGP4模型用于空间目标碰撞预警的准确性与有效性分析

针对SGP4模型用于空间目标碰撞预警中的轨道推演阶段问题,编制了空间目标碰撞预警分析程序,并对其准确性与有效性进行分析. 对目前已确切掌握的3次空间目标碰撞事件进行分析,取碰撞历元时刻前10、7、5、3和1 d的两行根数,采用SGP4模型计算目标的位置和速度矢量,运用碰撞理论计算两目标的碰撞概率,按照通行的碰撞概率判别标准,分析SGP4模型用于碰撞预警的准确性与有效性. 结果表明,利用SGP4模型进行筛选计算得到的碰撞时间与实际碰撞时间相符,且碰撞概率达到预警门限,证明了空间目标碰撞预警分析软件的正确性,但其准确性与有效性随着预警时间的增加而下降,在预警天数小于5 d时效果最好.      

典型薄膜空间结构耦合动力学仿真分析

对典型薄膜空间结构运动过程进行动力学仿真,通过有限元仿真计算求解薄膜空间结构运动过程的动力学响应,分析结构展开过程的构型变化、应力分布情况;通过分析薄膜空间结构系统动能变化研究其运动过程及展开稳定性问题.利用非线性有限元软件SAMCEF Mecano对自碰撞、矩形展开和弹性气球充气扩展3种典型薄膜空间结构进行有限元建模,通过定义薄膜与薄膜的自接触、薄膜与柔性结构接触完成耦合状态下的数值仿真运算.仿真结果表明,运用SAMCEF Mecano可以实现薄膜空间结构典型运动方式的耦合动力学仿真分析;薄膜空间结构动力学特性受不同运动方式影响;薄膜结构展开速率越小其展开稳定性越好.      

某大型运输车的耐久性虚拟试验研究

耐久性问题是车辆领域的研究热点,对车辆进行实物疲劳实验成本高、周期长,为了缩短研制周期,降低研究成本,提出了虚拟试验的方法来研究车辆的耐久性问题. 以某大型运输车为研究对象,建立了其有限元模型,通过静力学分析获取了应力分布结果和车架变形结果;通过模态分析获取了柔性体结构的模态信息. 基于模态应力恢复理论,考虑车架、上摆臂、下摆臂和力轴的柔性,建立了整车刚柔耦合模型,获取了在平坦路面行驶的动力学响应.与实测结果对比,车架测点的垂向加速度均方根值在误差接受范围内,验证了模型的正确性. 根据Palmgren-Miner准则,对车辆在D级路面的行驶寿命进行了评估,结果表明,4桥悬架结构疲劳寿命最小,并且下摆臂结构出现了应力集中. 通过改进下摆臂结构增加了其使用寿命,为车辆结构的设计提供了参考.      

含铝炸药水下爆炸特性研究

对1kg柱形某含铝炸药进行了水下5m的水池爆炸实验,并基于AUTODYN软件模拟了含铝炸药水下爆炸冲击波与气泡脉动规律,研究了非理想爆轰对冲击波与气泡特性的影响.模拟研究表明,Miller能量释放模型能够准确地反映含铝炸药的非理想爆轰过程,可准确模拟出冲击波后期压力值、气泡二次压力以及气泡的周期与半径,计算值与实验值具有较好的一致性.以此为基础研究了装药参数及起爆方式对近场冲击波压力峰值的影响,有限元模型、方法以及计算结果对相关研究和计算具有一定的参考价值.