摘要：光滑有限元基于光滑应变技术,在进行数值积分时避免使用等参变换,在模拟软材料大变形问题具有一定的优势。建立了基于光滑应变技术的硬磁软材料大变形模拟的数值格式,给出了数值格式中所需要的应力张量和本构张量。采用该数值格式研究了不同长高比下的硬磁软材料梁在外部磁场激励下的弯曲特性,得到的磁载荷-位移曲线和试验结果进行了对比;模拟了含有不同残余磁场方向分布的硬磁软材料结构在外磁场作用下的形态演化过程,计算的最终变形形态与试验结果进行比较。计算结果表明:采用该数值格式得到的结果与试验结果吻合较好;在不受约束的前提下,硬磁软材料内部残余磁场方向突变处变形较大。研究结果可为由硬磁软材料组成的软体机器人和智能柔性结构的力学分析与变形调控设计提供参考。

摘要：多节链式旋翼飞行器具有构形可变换的特点,是应对运动空间变化的一种有效构形设计方式。受限于构形变化下电机共轴带来的横向转动力矩的缺失,多节链式旋翼飞行器的动态重构飞行具有无法达成的临界构形区间。为此,设计了具备横向倾转的链式旋翼机体结构,以单机臂为模块化结构基本单元,通过旋转关节实现水平向的构形变化,机臂中段配置倾转矢量关节,用以提供滚转力矩支撑。在机体运动学、动力学模型推导的基础上,引入虚拟控制量对控制分配进行线性化处理,利用Moore-Penrose伪逆求解控制效率矩阵,面向全构形变换设计了基于全驱动控制的飞行控制律。对飞行器典型构形位姿控制的稳定性、构形变换控制的可行性进行实验论证,仿真结果表明:在飞行器各典型构形飞行状态下,姿态各轴向角度跟踪最大误差不超过0.05°,构形变换过程中,姿态各轴向角度跟踪误差不超出0.1°,2种情况下,位置偏差均能控制在1 mm以内,飞行器具备各构形下稳定飞行及构形变换的能力,为进一步开展动态重构及稳健飞行提供了必要条件。

摘要：本文研究了一种基于二维码的室内视觉定位系统,首先分析了二维码信标的有效识别范围,推导了基于标志物尺寸、摄像头清晰度等参数的识别范围计算公式,并据此对定位场景的二维码信标布局进行设计,系统定位采用透视n点(PnP)标定算法实现,最后通过实验验证二维码识别范围的有效性。实验结果证明,当接收端固定时,识别范围内平均定位误差为8.32 cm,当接收端以直线或环形运动时,二维码的成功识别率分别为92.31%或91.59%,90%的定位结果中误差小于9 cm。

摘要：为研究衡重参数对超空泡航行器振荡特性的影响规律,结合流体体积多相流模型、Realizable k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型和刚体运动方程组,建立超空化流场和刚体运动相耦合的仿真模型,并与试验结果对比,验证仿真模型的合理性。通过仿真计算研究超空泡航行器的自由运动特性,定量总结质量和质心位置的改变对超空泡航行器振荡特性的影响规律。研究结果表明:所建模型仿真结果与试验结果变化规律一致,俯仰角和偏航角相位差1/4个周期,振荡周期约为0.0795 s,偏差不超过3.38%,仿真模型可靠;超空泡航行器的自由运动表现出类圆锥动态振荡特性;随航行器质量的减小,姿态角的振荡幅度基本不变,弹道的振荡周期逐渐减小,质量减小33.33%,周期减小13.26%;随着航行器质心位置的前移,姿态角的振荡幅度逐渐增大,弹道的振荡周期逐渐减小,质心前移25%,周期减少14.29%。

摘要：将优势互补的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)和再生混凝土(Recycled aggregate concrete,RAC)组合设计为预制UHPC-RAC组合柱。以箍筋位置、UHPC壁厚和UHPC-RAC结合面粗糙度为参数,设计制作了7个预制UHPC-RAC组合短柱,通过轴压试验,分析了破坏形态、材料应变、荷载-位移曲线、承载力、泊松比和损伤等性能参数。结果表明:预制UHPC-RAC组合短柱改善了RAC短柱的破坏形态,因外围UHPC与箍筋形成组合作用对内部RAC约束效果的不同,分为强约束的剪切压溃破坏和弱约束的外壁UHPC劈裂破坏;配箍UHPC及其厚度的增加,增强了外围UHPC的约束作用,提高了预制UHPC-RAC组合短柱的轴压刚度和受压承载力,最大可提升93.3%和97.4%,降低了泊松比和损伤指数,其中泊松比的变化范围为0.26~0.18;UHPC-RAC结合面粗糙度对轴压性能呈现有利影响但差异较小。强约束效果保证了高性能材料力学性能的发挥,采用叠加原理,建立了可准确计算强约束预制UHPC-RAC组合柱的受压承载力计算公式,并提出了预制UHPC-RAC组合短柱的设计要求,提升材料的利用率。

摘要：在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超声速飞行器典型飞行状态,全磁流体力学方法因数值刚性问题很难直接用于流场和电磁场耦合模拟,而低磁雷诺数近似方法无法考虑感生磁场对导电流体作用.针对磁流体力学两种经典方法应用于高超声速飞行器电磁调控方案设计时存在的困难和不足,文章在数值求解流动控制方程N-S方程和电磁控制方程双曲Maxwell方程的基础上,将两者结合起来松耦合迭代求解,建立适用于高超声速飞行器流场和电磁耦合的数值模拟方法.通过磁流体激波反射和二维超声速磁流体喷管两个典型算例,对文章的数值方法进行验证.基于数值方法对外加偶极子磁场作用下某高超声速飞行器典型飞行状态下流场电磁耦合问题进行了研究,数值模拟结果表明,磁雷诺数为0.7557时,不考虑感生磁场对流体运动影响时激波脱体距离相对于考虑感生磁场作用时大11.11%,此误差已不容忽视,对于该飞行状态,应完整考虑流场和磁场相互作用而不是仅考虑外加磁场对流场运动影响.

摘要：为了明确腹板键齿类型对节段梁力学性能的影响规律,揭示不同键齿倾斜类型节段箱梁破坏机理和破坏模式,开展了2组不同键齿类型(垂直键齿、水平键齿)节段式箱梁在不同荷载作用方式(纯弯作用、弯剪作用)下的力学性能试验,分析了梁体变形、裂缝萌生与扩展形态、体外预应力束的预应力增量以及主梁应力与裂缝宽度变化规律;建立了有限元数值分析模型,详细分析接缝局部不同角度键齿应力状态。研究结果表明:节段梁接缝开裂前,混凝土应力应变、梁体变形和预应力筋应力与荷载呈线性关系;接缝开裂后混凝土应力应变、梁体变形均与荷载呈非线性关系。纯弯荷载作用下,2种键齿梁的破坏形态相同,均为纯弯段接缝的开裂,破坏模式相同,主裂缝位置不同,垂直键齿梁破坏时的主裂缝靠近跨中位置,而水平键齿梁更靠近加载位置;弯剪荷载作用下,破坏模式为近加载点接缝弯剪破坏;2种荷载作用下,接缝顶面混凝土均压溃破坏,腹板键齿均受剪切破碎。键齿类型和荷载作用对节段梁的破坏模式影响显著,垂直键齿梁的承载能力和刚度优于水平键齿梁。键齿类型以及加载方式对预应力筋应力增量影响较小,体内束预应力增量大于体外束应力增量。建立的数值分析模型与试验结果吻合较好,可以有效分析节段梁键齿应力分布状态,揭示了节段箱梁受力破坏机理。基于既有规范和试验结果,提出了抗弯承载能力计算公式,计算值与试验值吻合良好,验证了所提出计算公式的有效性。

摘要：多锥形摩擦副是新型湿式离合器的关键部件,具有体积小、转矩传递性能好等优点.针对多锥形摩擦副的特殊构型,考虑油膜承载力、微凸体接触以及摩擦元件温升等因素,建立了接合过程中摩擦转矩的多物理场耦合数学模型并进行数值求解.计算得到的摩擦转矩与试验数据相比误差小于10%,仿真模型具有较高的准确性.基于该模型对不同加载压力和相对转速下的摩擦转矩特性进行了研究.此外,采用Box-Behnken Design试验设计,通过响应面分析得到锥面数量、锥形角度、锥形高度等锥形参数对摩擦转矩的影响规律.结果表明:摩擦转矩与加载压力呈正相关关系,当加载压力从0.1 MPa增加到0.2 MPa时,摩擦转矩峰值增大了102.2%;减小锥形角度的同时增大锥形数量可更有效地提高摩擦副的转矩传递能力,缩短同步时间.研究结果可为新型多锥形摩擦副的优化设计提供参考依据.

摘要：目标跟踪一直是计算机视觉领域中重要且富有挑战的问题。为克服目标形变、遮挡或快速移动等因素对跟踪性能的影响,笔者提出一种结合模板更新与轨迹预测的孪生网络跟踪算法。首先,在基于孪生网络跟踪模型中引入模板图像的自适应更新迭代机制,实现对目标表观变化的动态表征,以此提升目标形状或颜色发生变化时的跟踪性能。具体来说,通过对每一帧跟踪结果的分析,判断是否满足更新条件,设计了自适应模板更新的策略,有效地降低了目标模板被污染的可能性。其次,在目标跟踪过程中引入卡尔曼滤波,通过收集跟踪过程中目标位置信息并进行轨迹预测,将前一帧中跟踪算法预测的目标位置信息与轨迹预测的位置信息相融合,得到当前帧搜索区域的裁剪位置,进而实现了离线跟踪与在线学习的结合,进一步解决了目标被遮挡或者快速移动的问题。最后,在VOT2018和LaSOT数据集上验证了该算法在多种复杂场景下的性能表现。实验结果表明,所提算法的跟踪性能超过了大部分其他跟踪算法。

摘要：从解析分析角度,创建了考虑基础随机振动和流体压力脉动影响的多源激励下受卡箍约束的航空发动机L型管路的动力学模型。基于Timoshenko梁理论和传递矩阵法,推导获得了管路系统分别在轴向、横向以及轴向扭转方向对应的振动平衡方程,实现了充液后该管路系统固有特性的求解。提出了频域倍频能量法构造流体压力脉动函数的激振力,在采用虚拟激励法模拟基础随机振动载荷后,将2种激励方式同时加入到平衡方程中,在上述复杂的多源激励条件下,成功求解获得管路的振动响应。最后,组建了多源激励下航空发动机管路振动测试系统,在不同的激励条件下开展了验证测试,证明了所提出的理论模型及其分析结果的有效性,其对于复杂激励载荷下航空航天多种管路系统的动态响应预报与减振设计具有重要参考价值。