摘要：核电结构服役过程中,构件可能由于地震等意外载荷产生塑性变形,危害结构安全。实际构件的受力变形大多是复杂的双轴,目前对双轴塑性变形的检测研究尚较少。本文针对核电站中典型的奥氏体不锈钢材料,在基于其单轴塑性变形和电磁属性关系的基础上,首先结合莫尔圆理论建立双轴塑性变形条件下材料的周向电磁属性分布计算公式,并进行了实验验证,同时基于实验结果得到切应变对电导率影响较小的结论.然后,提出三相品字形方向性探头构型,通过数值模拟分析其检测机理,基于皮尔逊相关系数建立双轴塑性变形定量涡流检测方法,并对该方法进行了数值验证;最后,制作品字形传感器,搭建实验系统,进而通过实验验证了本研究所开发的双轴塑性变形定量检测方法的有效性。

摘要：在对空气中未知的宽带声源的波达方向进行估计时,麦克风阵列的阵元间距很容易大于声信号半波长而出现栅瓣,严重影响估计效果。尽管多频带数据的使用在一定程度上可以抑制栅瓣产生,但目前的方法抑制效果比较一般而且计算效率不高。在稀疏贝叶斯学习基础上,提出了一种针对宽带声源方位估计的改进方法。这种方法将超先验引入到传统的多频稀疏贝叶斯估计模型中,然后同时利用声源信号在多个频带上具有的相同空间角度稀疏性并结合期望最大化算法重新推导了多频稀疏贝叶斯模型中各相关参数的迭代形式。与此同时,考虑到实际场景中的声源方位通常不位于稀疏网格上,离网格修复模型也被加入设计框架中,以解决该问题。为验证算法性能,开展了仿真实验和场地实验。结果表明,相比最近提出的基于l_(1)最小化的多频压缩感知方法和宽带的多频稀疏贝叶斯学习方法,提出方法能更好的利用宽带声源的多频特性以降低栅瓣的干扰,同时具有更高的估计精度和计算速度。在现场实验中,改进方法表现了优于其他先进方法的栅瓣抑制能力,声源方位估计误差可达0.09°,所需迭代收敛步数相比MF-SBL减少约50%。

摘要：转臂是高速土工离心机承载的关键部件,现有集成式转臂所能达到的离心加速度有限,而采用整体锻造加工、兜装方式负载的整体式转臂则可实现高离心加速度设计。根据整体式转臂的结构特点,将其分为主臂段和兜装段进行针对性设计,主臂段采用变截面等强度设计,兜装段则分别对兜装根部的圆角和兜装梁的轻量化进行了对比设计。采用有限元分析方法对设计结果进行分析校核,结果表明,在离心加速度1700.4g下该转臂最大应力小于450 MPa,安全系数大于2,该转臂所能承受离心加速度远超现有水平,对实际工程有参考意义。

摘要：为了获取爆炸波模拟装置出口处冲击波的演化过程和流场形态,更好地控制爆炸波模拟装置的加载波形,从而满足对武器装备的加载要求,开展了爆炸冲击波的可视化图像研究。利用反射式纹影成像原理,通过高速CCD成像单元结合一系列光学元件,设计了基于激光光源的高速纹影测量系统,实现了爆炸波的图像演变过程测量,并通过外部冲击波压力传感器进行了对比分析。研究表明,通过该纹影系统获取的爆炸冲击波阵面数量与冲击波压力传感器所测结果吻合,并且获取了冲击波、反射波的图像形态以及形成演化过程,同时通过多个冲击波阵面的图像数据获取了爆炸冲击波的速度信息。该结果为爆炸波的有效加载以及更好地理解冲击波压力的形成和演化规律提供了新的技术途径和分析基础。

摘要：为了实现动态加速度与时变振动环境的综合模拟,研制了一套适应动态加速度场的轻量宽频激振装置。首先提出了压电-液压串联复合激振方法和装置构型,解决了传统激振方法“宽频不轻量、轻量不宽频”的难题。设计了六单元并联压电激振模块,建立了精密装调工艺,并联激振效率达到74.2%。为满足动态加速度环境下的宽频激振需求,提出液压内嵌式定中方案,研制了具有“缸中缸”构型的液压激振模块。基于分频器,提出了串联复合激振系统的分频控制方法,实现了压电、液压激振模块的协调工作、均衡出力。以力平衡控制结合零位移反馈补偿控制,提出了液压激振模块定中控制方法,实现了动态加速度环境下的精确定中。提出了变增益、长时波形再现两种时变振动控制方法,研制了一体化的控制系统。测试结果表明,串联复合激振装置在离心加速度不低于60 g、加速度变化率不低于15 g/s工况下,分别实现了50 kg负载下的6 grms振动加速度、10~2 000 Hz频率范围的宽频激振。该装置已应用于多项惯性器件、组件和系统的环境试验考核,载荷控制效果良好。相比飞行试验,本文成果为飞行器制导、控制系统功能性能考核提供了高效经济的实验室手段,特别在大样本数据获取方面具有优势。

摘要：压电定位平台以压电陶瓷、柔性铰链作为驱动及放大机构,具有高定位精度和快响应速度,被广泛应用于各种精密/超精密定位领域。压电定位平台面临的主要挑战是压电陶瓷的固有迟滞非线性特性,这严重影响平台的定位和跟踪精度。针对此问题,提出一种基于Hammerstein结构的迟滞建模方法及基于此模型的输入-输出反馈线性化控制策略。首先,建立Hammerstein结构的迟滞模型,并进行模型参数估计。接着,以基于Hammerstein模型的输入-输出反馈线性化控制策略设计跟踪控制器。最后,在压电定位平台上对建立的模型和设计的跟踪控制器进行实验验证。模型辨识实验结果表明:提出的Hammerstein模型能有效地拟合压电定位平台输入量与输出量之间的迟滞非线性特性,其均方根误差小于0.5μm。轨迹跟踪实验结果表明:设计的跟踪控制器对期望信号(幅值60μm,频率100 Hz)的跟踪均方根误差为0.9266μm,相较于基于改进的速率相关PI(Modified Rate-dependent Prandtl-Ishlinskii,MRPI)模型的前馈补偿跟踪控制、基于MRPI模型的前馈补偿与PID反馈复合跟踪控制,精度分别提高81.22%、46.25%。

摘要：为了提高液压伺服阀的动态响应特性,对液压伺服阀的阀芯结构进行了多目标优化研究,建立了阀芯结构参数与作用力之间的数学模型。以阀芯动态响应的超调量、振荡次数和上升时间作为优化目标,以阀芯的优化结构参数作为设计变量,数学地描述了阀芯动态特性多目标优化问题。分别采用NSGA-Ⅱ、SPEA2两种多目标进化算法与Simulink相结合对阀芯进行优化,评估了两种多目标进化算法的表现,得到了阀芯的最优设计参数。采用CFD、Simulink仿真验证了优化效果,结果表明:对应液压伺服阀入口压力工况为7、14、21 MPa时,作用在优化后阀芯上的稳态液动力相比优化前下降了37.10%、34.39%、30.53%;优化后的上升时间平均降低了3.77 ms,平均改善了61.74%;优化后的超调量平均改善了9.41%。

摘要：针对硅泡沫垫层缓冲结构在不同振动量级下体现出不同缓冲传递特性的现象,开展了振动环境下垫层温升及材料非线性与缓冲结构力学特性变化的试验研究。首先通过基础材料试验,建立了垫层材料力学性能随温度变化的关系,再进一步设计了典型硅泡沫垫层缓冲结构,通过设置薄膜温度传感器、电涡流传感器及加速度传感器同时监测试验过程中垫层温度、形变量及结构的力学传递特性变化情况。不同量级下的随机振动试验研究表明,垫层温升与垫层变形幅值呈线性变化关系,振动量级越大,垫层温升越大,缓冲结构的一阶共振频率也越低。在不同振动量级下,垫层温升是导致缓冲结构力学特性变化的因素之一,材料非线性也是影响结构力学特性变化的重要因素。本文研究结果表明在含硅泡沫垫层结构的缓冲设计中,应考虑由于缓冲材料温升效应及材料非线性带来的较高振动量级下缓冲结构力学特性显著变化的问题。

摘要：针对小型核磁共振陀螺原子气室加热与剩磁抑制要求,设计了一种用于毫米级原子气室的无磁加热线圈。利用热-磁仿真分析了加热线圈结构参数和加热电流对原子气室温度和剩磁的影响规律。针对给定的原子气室加热方案,开展了加热线圈结构和电流参数优化。设计结果表明:原子气室内部最大直流剩磁<0.3 nT,所设计的加热线圈和方案满足样机气室无磁加热要求。

摘要：螺纹连接是动态拉伸实验中常用的连接方式,试样与波导杆之间连接的松紧程度会对测试结果产生显著影响。在传统分离式霍普金森拉杆的基础上,设计了试样预紧力施加装置,利用改进后的分离式霍普金森拉杆开展了G50材料动态拉伸力学性能实验,并研究了预紧力大小对测试结果的影响。结果表明:未施加预紧力时,在加载初期,波的弥散效应使得透射波出现剧烈振荡,通过应力应变曲线无法有效获取试样的屈服应力等信息。随着预紧力的增加,波的弥散效应得到改善,透射波振荡逐渐减弱,当预紧力达到临界值后,透射波振荡基本消失,通过处理入射波、反射波和透射波能获得较为光滑的应力应变曲线以及材料屈服应力及应变硬化等信息。