摘要：螺栓—法兰连接结构是工程中一种重要的连接方式,强度和质量是其主要性能指标。将有限元法与最优化方法结合起来,可以很好地实现螺栓—法兰连接结构的多目标优化设计。文中基于响应面法确定法兰结构的几何参数组合,利用有限元分析软件Ansys对不同参数组合情况下的法兰结构进行应力场分析,获得响应面模型,然后通过MAT-LAB多目标优化设计方法,计算得到法兰结构的最优几何参数。数值计算结果表明,优化几何参数后的螺栓—法兰结构比原结构最大等效应力下降13.6%,质量下降12.5%。

摘要：电偶腐蚀会导致受载结构中内力的变化,从而改变结构性能。研究电偶腐蚀对结构内力的影响规律,利于提高相关结构的设计水平。设计接触端面为圆平面的圆柱形电极,采用恒位移加载方式使两个接触面相互压紧,同时将电极浸泡在质量分数3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀,测试给出了压紧力随腐蚀时间的变化曲线。与实验状态相对应,用电极表层腐蚀区的径向和轴向尺寸以及等效弹性常数表征电偶腐蚀效应,根据实验观察近似取定腐蚀区尺寸,建立微观尺度的材料性能模拟模型和宏观尺度的结构力学模拟模型,计算给出了腐蚀区的材料性能参数和腐蚀一定时间后电极之间的压紧力,计算结果与实验结果大致吻合。该项研究同时为数值模拟电偶腐蚀对结构力学行为的影响提供了新的方法。

摘要：结合广义有限元和理性有限元,针对平面应变问题提出一种广义四边形单元.该单元考虑泊松效应,以节点位移自由度约束弹性力学平面应变方程的半解析解,构造单元位移模式的附加项,较准确地反映真实位移场,提高了单元的计算精度.首先推导广义单元及其等参单元的形函数,之后设计分片试验和数值算例来验证单元的精度,数值算例表明,在规则和非规则网格下新单元计算精度均优于传统有限元和广义有限元.新单元精度高且易于程序实现,可应用于实际工程的结构分析.

摘要：为定量分析滑移和同步脉冲载荷下圆柱壳瞬态响应的差异,以不同尺寸的圆柱壳为对象,分别加载滑移和同步脉冲载荷进行数值模拟,研究了平均应变差异随几何特征参数的变化规律。结果表明:对于圆柱壳结构,平均应变差异随径厚比d/t变化的情况与长度相关,厚度变化对圆柱壳的平均应变差异影响较小;对于不同厚度的圆柱壳,平均应变差异随细长比d/l的增大而减小,当d/l≤0.45时,平均应变差异在20%以内。分析结果为相关试验设计和结果评估提供了有价值的参考。

摘要：应用广义Hamilton变分原理,建立了一端简支-任意位置支撑长轴转子系统的非线性模型;取低阶多项式匹配边界和约束条件构造Ritz基,分析获得了系统临界转速、致稳支撑的最优配置位置,应用有限元方法对致稳优化位置及分叉形态进行了验证;在此基础上,分析获得了转子系统跨越临界转速时的分岔模式和后屈曲解。研究表明,单边简支转子系统致稳支撑宜配置在距简支边长度约73%处;且转速跨越临界转速时,系统原平衡位置将失去稳定性,转子挠度和轴向位移分别发生叉式分岔和跨临界分岔到新的平衡位置。研究结果对于指导长轴转子系统支撑位置优化设计和了解系统超临界运行时的几何非线性效应提供了理论基础。

摘要：对于远距离拦截高速、大机动目标,不仅拦截弧段长,拦截飞行时间也更久。拦截弹在飞行过程中的能量管理与优化问题,也是在拦截制导律设计时必须要考虑的问题。将非线性弹目运动关系降阶简化后,运用最优控制理论,将能量管理纳入考虑中,得出针对高速、机动目标的最优制导律,且可以满足终端碰撞角约束。通过引入分段线性和指数两种形式的阻尼,使得导弹在拦截高速高加速目标时,对目标机动的敏感度随弹目距离变化,从而达到能量管理的目的。通过二维非线性仿真验证了制导律的性能。

摘要：为了优化钝形弹头激波针外形设计,在超声速条件下实现显著减小气动阻力,有效提高全弹飞行速度的目的,采用数值模拟方法研究了亚、跨、超声速范围内球头激波针外形参数对减阻效果的影响及其流动机理,并以最大落地速度为优化目标,基于气动/弹道耦合方法对激波针外形参数进行了优化。结果表明:亚、跨声速范围内,由于激波针产生的附加阻力较大,使得全弹阻力系数增大,激波针无减阻效果;超声速时,激波针的减阻效果明显,且随马赫数的增大,最佳减阻外形的长度增大,半径减小。基于气动/弹道耦合的激波针外形优化方法充分考虑了气动阻力对飞行弹道的影响,优化后全弹落地速度、射程增幅提高10.0%左右。同时,在计算范围内增加激波针对全弹升力特性、静稳定性的影响均较小。

摘要：目的确定一种可抵御放射性物品C型货包撞击试验环境的内容器密封结构,为类似放射性物品运输容器的密封结构设计提供参考和依据。方法开展C型货包内容器密封结构设计,利用数值分析方法确定一种可行的密封结构,通过撞击试验校验此密封结构的有效性。结果货包在经历速度不小于90m/s的箱顶角碰、箱顶正碰及箱体侧碰至刚性靶试验后,内容器的整体标准漏率均小于0.01 mPa·m^3/s。结论设计的密封结构可抵御冲击刚性靶速度不小于90 m/s的撞击试验环境,可对放射性物品进行有效防护。

摘要：为同时获得良好的气动和隐身性能,基于双发动机布局下飞翼无人机大鼓包式机身,采用隐身反设计思路,开展了飞翼布局气动与隐身综合设计与分析研究,提出了一种减小翼型前缘半径的机身前缘类"鹰嘴"形飞翼布局优化构型.分别采用CFD(计算流体力学)方法对M6机翼进行气动数值模拟方法验证,以及基于FEKO软件中MLFMM(多层快速多极子方法)和PO(物理光学法)对圆柱体和某飞翼布局缩比模型进行隐身数值计算方法验证,并利用该方法获得了飞翼布局无人机气动与隐身综合特性.结果表明:建立的气动与隐身数值模拟方法计算结果与实验吻合较好,数值计算方法是可靠的;基于隐身反设计思路构建的机身前缘类"鹰嘴"形飞翼布局设计不仅纵向气动特性略微提升,且前向(-25°~25°)隐身性能明显提高,充分表明了隐身反设计思路的有效性;前缘类"鹰嘴"形设计主要影响机身表面压力分布,并有助于提升升阻特性;前缘类"鹰嘴"形设计比传统钝形前缘设计在不同频率和不同滚转角下隐身特性均有所提高.

摘要：随着深空探测任务不断推进,空间探测器对于动力的需求也在不断提升,基于碱金属热电转换器(Alkali Metal Thermal to Electric Converter,AMTEC)的空间核反应堆电源系统由于其自身优良的特性被广泛关注。基于热力学第一和第二定律,结合空间核反应堆电源系统内部热力过程能量传递特性,建立了电源系统整体热力学分析模型和针对内部反应堆、蒸发器、BASE、冷凝器等6个控制单元的能量传递及㶲分析数学模型,讨论了反应堆堆芯温度和输出电流密度对整个电源系统和内部各控制单元性能的影响规律。仿真研究结果表明:堆芯温度增加,空间核反应堆电源系统输出电功率和㶲效率增加;随着输出电流密度的增大,输出电功率和㶲效率先增大后降低,出现最大值;不同的堆芯温度对应了使系统性能最优的输出电流密度;经过对比分析各控制单元㶲损失的影响规律,发现㶲损失较大的部件为冷凝器和蒸发器。可为空间核反应堆电源系统设计和优化提供前期理论支撑。