摘要：为了分析制荡板结构、布置、通透率及液位高度对独立C型液化天然气液舱制性能的影响,本文在已有环型挡板研究的基础上,提出了X型、Y型、Slat型3类挡板设计。通过二维矩形舱和三维独立C型舱的晃荡模拟,验证了数值模型的准确性,根据3种液位下不同挡板制荡性能的数值预报,选出4种代表性挡板,并对挡板通透率进行了敏感性分析。研究表明:制荡板的安装可以显著降低C型舱所受冲击载荷和纵摇力矩,随着液位的增加,制荡效率先升高后降低,波幅抑制系数逐渐降低。相比于挡板型式,制荡效率和波幅抑制系数受液位高度和通透率的影响更加明显,4种代表性挡板的制荡性能由高到低依次为SlatB1型、YB1型、XB1型和RB型。

摘要：为解决DC/DC带给燃料电池汽车驱动系统成本及效率方面的问题,实现双电源之间的能量传输及对应转矩的独立控制,对双源电机驱动系统的工作模式、控制系统及输出性能进行分析。建立双源电机、燃料电池、动力电池模型,讨论双源电机的多种工作模式;针对双源电机两套绕组间的电压耦合效应,采用前馈解耦及零直轴电流策略对双源电机燃料电池绕组、动力电池绕组的电流及对应转矩进行独立控制;在实验室设计工况及基本市区循环试验工况下分别进行台架试验,双源电机驱动系统的输出转矩能够快速响应转矩需求,不同工作模式下燃料电池绕组及动力电池绕组的电流与其对应转矩波形一致。台架试验结果表明:双源电机驱动系统的多工作模式能够实现燃料电池汽车的启动、加速、下坡、制动能量回收等工况,所采用的控制策略可以对燃料电池及动力电池输出转矩进行独立控制,能够顺利实现燃料电池和动力电池之间的能量传输。

摘要：缺陷敏感性是薄壁筒壳结构设计所面临的主要问题之一,通常利用折减因子来量化筒壳结构的缺陷敏感性程度.然而现有缺陷敏感性分析方法大多以预测筒壳折减因子下限为目的,未考虑不同形位公差水平对筒壳折减因子的影响.针对此问题,论文提出了一种考虑形位公差的薄壁筒壳折减因子预测方法.该方法基于多点最不利扰动载荷法进行最不利缺陷搜索,获得筒壳不同形位公差下的折减因子下限值,从而确定考虑形位公差的薄壁筒壳折减因子参考值,并利用不完全折减刚度法对计算过程进行加速.算例结果表明论文提出的筒壳折减因子预测方法可在保证安全可靠的前提下,有效提高折减因子预测精度,消除筒壳结构设计过程中不必要的安全裕度,对结构减重有积极意义.未来可基于该方法展开我国新一代航天结构薄壁筒壳折减因子设计规范的研究工作,进一步提高我国航天筒壳结构设计的精细化和轻量化水平.

摘要：为保证飞机航行安全,航空发动机机匣需满足包容性要求以抵抗高能碎片的冲击。针对某型航空发动机内高压压气机机匣的轻量化设计需求,基于LS-DYNA进行包容性分析,揭示了传统光壁机匣与加筋机匣的包容机理,二者均通过鼓凸塑性变形吸收叶片动能。另外,为充分挖掘加筋构型的轻量化潜力,提出一种考虑包容性能的加筋机匣优化设计框架,主要包括:提出一种机匣厚度损伤包容准则,建立结合参数化建模、有限元分析及包容性判断的优化流程,采用自主研发的优化软件Deskopt进行优化迭代并输出最优加筋机匣构型。设计结果表明,相较传统光壁机匣构型,最优加筋机匣在保证包容能力的前提下实现减重20.86%。

摘要：基于开放式设计思想开发了一套集成脐带缆截面设计与整体线型设计的软件平台。创建各功能模块的交互端口,提供了良好的信息交互功能,实现了设计流程的自动化。该软件集成了脐带缆设计中建模、分析、评估和输出的完整流程,交互性好,功能丰富。设计师可以根据软件提供的CAD模块与脐带缆结构设计的基本理论完成初始设计,然后通过专业结构设计软件的数据接口进行截面设计与整体设计,完成工程图纸与计算报告的输出。该软件填补了国内脐带缆辅助设计分析软件的空白,具有较为完善和高效的脐带缆设计分析能力。

摘要：传力机架是运载火箭箭体与发动机连接的关键部件,负责将发动机推力载荷有效的传递至箭体,其结构的轻量化设计不仅可以保障火箭发动机的推重比、提高火箭的稳定性,还可以为我国未来可重复使用式火箭的研究提供一定的参考.本文在移动可变形组件(moving morphable component, MMC)的框架下,提出了一种解决传力机架结构轻量化设计的方法.在该方法中,机架结构的拓扑通过一组具有显式几何信息的组件来表示,这使最终优化布局可以被少量的设计变量所描述.通过分析传力机架结构设计的特点和要求,以刚度最大化为目标,体积分数(保证结构重量)为约束,建立了基于MMC显式拓扑优化方法下的问题列式.同时搭建了可对工程中传力机架结构轻量化设计的平台,并进行相应结构的拓扑优化.在两种载荷工况(即零位状态和摇摆状态)作用下,最终优化结果在中间推力载荷区域与锥段相连位置之间,所形成的较大翼板结构增强了传力机架的抗弯能力.通过与传统机架结构的对比,证明了本文所提出方法在传力机架结构轻量化设计方面的有效性.

摘要：针对随机块谱作用下飞机典型螺栓连接接头的疲劳失效,利用显微观测技术分析宏观和微观断口形貌特征,揭示螺栓连接结构细节的失效模式和微观失效机制。结合连接结构细节的疲劳载荷谱和微观疲劳条带特征,基于Paris公式定量反推接头的疲劳裂纹扩展和萌生寿命,建立载荷循环数、飞行小时数与疲劳裂纹长度之间的演化规律。研究表明,螺栓接头的疲劳裂纹萌生于螺栓孔下部表面应力集中处,呈多源模式,断面包括裂纹源区、扩展区和瞬断区等典型疲劳特征;寿命反推表明,两段函数式能够合理表征全寿命周期内疲劳裂纹扩展长度与载荷循环次数和飞行时间之间的演化规律;疲劳裂纹扩展和萌生寿命分别为3147.7 h、615.4 h,连接接头的设计方案与工艺尚需改进以满足安全寿命设计要求。

摘要：海洋中石油、天然气及风能、潮汐能等能源储量丰富,海洋能源的开发是当今世界各国竞相开发的关键领域.海洋能源的开发离不开一系列先进的工业装备,经过长期持续不懈的研发,我国已经基本具备了海洋能源开发装备设计、生产、测试和应用的关键技术.同时,由于研发起步相对较晚,部分技术仍未能实现完全自主可控,其中蕴含了丰富的关键力学问题的挑战.随着海洋强国战略的实施,我国的科研院所、高等学校和相关企业积极开展了海洋能源开发装备中关键力学问题的研究.部分工作已经取得了丰硕的成果,实现了技术突破,为我国海洋能源开发装备的自主可控研发与创新奠定了扎实的力学基础.

摘要：[目的]旨在探讨船舶碎冰阻力模型试验的替代方法及其变化规律,为冰区航行船舶的设计提供技术支持。[方法]使用聚丙烯材料替代天然的冻结冰,在常温拖曳水池中进行碎冰船模阻力试验。通过调整碎冰块的大小、形状、数量,可以产生给定密集度的随机碎冰场。根据几何相变理论,存在临界密集度,将碎冰冰场划分为离散相(密集度小于临界值)和连通相(密集度大于临界值)两种冰场。[结果]离散相冰阻力主要包括敞水阻力和碎冰块的船-冰碰撞阻力;连通相冰阻力成分除了敞水和碰撞阻力外,还包括堆积产生的冰摩擦阻力。采用基于随机冰场的分形维数来定义的阻力系数,发现当密集度小于临界值时,冰阻力系数在试验范围内(速度为0.3~0.9 m/s)近乎是常数;当密集度大于临界值时,冰摩擦阻力和速度呈反比。[结论]聚丙烯材料替代碎冰阻力试验具有可行性。碎冰场的纯冰阻力分为两个成分:碰撞产生的冰阻力和堆积产生的冰摩擦阻力。

摘要：面向弹道冲击防护,设计制备了1060铝合金材质的内凹弧形(re-entrant circular,REC)和传统内凹(re-entrant,RE)六边形蜂窝夹芯板。采用钢质圆柱弹低速冲击试验结合有限元数值仿真,研究对比了两类蜂窝夹芯板的低速弹道冲击动态响应与防护性能。进而,利用经验证的有限元模型,仿真分析着靶速度对两类蜂窝夹芯板的低速弹道冲击最大永久压缩量、局部泊松比值和各部件吸能占比的影响。最后,分析了REC蜂窝胞元的圆弧胞壁半径、胞元长度等结构参数对夹芯板低速弹道冲击响应的影响。结果表明:相比RE蜂窝,REC蜂窝夹芯板在相同弹道冲击载荷下最大永久压缩量更小,抗弹性能更优,并且低速下优势更显著;随着胞元长度和圆弧胞壁半径减小,REC蜂窝夹芯板的抗弹性能可进一步提升。