摘要：气动式撞击试验技术为大负载试件的撞击安全性研究提供了一种新的加载手段。为满足撞击试验中发射速度的精准控制需求,针对某气动式大负载撞击试验装置,研究其基本工作原理与各功能部件的相互关系,建立撞击试验装置的内弹道数学模型,并利用试验实测数据对模型进行验证,分析环境温度、开阀时间、气体耗损、阻尼等相关因素对内弹道性能的影响。结果表明:所建立的内弹道模型在30~100 m/s范围内普适性好,发射速度预测精度在5%以内;一定范围内,开阀时间、气体耗损对速度的影响在11%以上,温度的影响在约3%,空气和摩擦阻尼的影响可忽略。相关方法和结果可为同类试验技术和气体发射装置设计提供参考。

摘要：为了研究针刺式无污染型爆炸螺栓分离特性及机理,采用LS-DYNA软件的ALE流固耦合算法对爆炸螺栓在不同装药量下的分离机理和分离特性开展数值模拟研究,并通过试验对爆炸螺栓分离性能进行验证。数值模拟计算结果表明,在延期雷管端面设计更大直径的装药能够增加爆炸压力波作用在剪切块上的时间,同时增大爆轰产物气体膨胀与分离结构的有效作用面积,提高爆炸螺栓的分离能力;爆炸螺栓分离速度随着装药量增加先增大后减小,当装药量超过极限装药量时,爆轰波将导致内部结构破坏,产生多余的破片和气体泄漏。验证试验表明0.251g装药量的爆炸螺栓能够可靠分离,满足设计要求,分离后的最大径向尺寸与数值模拟计算结果最大误差不超过3%。

摘要：为了解决传统浮动环密封存在的摩擦磨损问题,提出一种采用小孔节流的动静压混合式浮动环密封(HFRS)。核心是通过创新设计将密封介质从径向节流孔引入密封界面,使密封间隙内的流体膜同时具有静压和动压承载效应,显著提升浮动环密封承载性能而不需要外部条件。为了研究其承载和泄漏特性,建立了考虑入口压力损失和节流孔影响的HFRS承载力模型和泄漏量计算方法。采用有限差分法(FDM)及数值迭代程序计算流场压力分布,并分析获得转速、偏心率和密封介质压力对承载力、刚度、偏位角和泄漏量的影响规律。与传统直孔式浮动环密封(FRS)对比,在典型工况(偏心率ε=0.5,转速Ω=2×10^(4)r/min)下,HFRS的承载力是FRS的2.53倍,且在低速甚至转速为零时HFRS仍具有较大的承载力,另一方面HFRS的泄漏量比FRS大5.4%。与FRS对比结果表明,HFRS的承载力显著提升,而泄漏量略有增大。

摘要：寒区工程超重力试验设计与土工模型箱空气夹层空腔温度传递相关。通过建立夹层-土体的对流换热模型,基于Rayleigh-Benard对流模型和CFD数值仿真方法研究了超重力环境下,不同夹层厚度、不同超重力加速度对土体表面及夹层内部温度分布的影响,解释了超重力场对对流换热过程涡环成因及发展的现象。结果表明涡环的稳定分布与流场速度、压力及界面换热系数、温度等直接相关;不同间隙及过载下,努塞尔数均随时间降低;在传热初始阶段,夹层流场努塞尔数变化较大;在不同间隙状态下,随着超重力过载值变大,界面对流换热降低。研究获得了超重力对夹层热对流的影响,开展超重力场下试验设计时需综合考虑夹层尺度、超重力加速度等综合影响。

摘要：超重力离心机是目前土木、水利、航天等领域备受瞩目和快速发展的重大科技设施之一。其规模和指标的跨越式提升,给基础设计和安全分析带来严峻挑战,首要问题是缺乏明确的扰力估计依据和振动限值。文章分类总结超重力离心机的技术指标和结构型式,指出离心机扰力组成和成因机制,通过调查研究、力学推导和实测数据,提出3种扰力的估计方法和振动限值建议。研究表明,不平衡离心力由质径积差、角速度决定,适以容量、离心加速度和不平衡力监测阈值确定设计参数;实测风阻功率与角速度呈良好幂函数关系,且系数、指数与半径具有较强相关性,提出工程实用的简化风阻功率和不对称臂稳态风阻扰力的估计公式,估计风阻功率与实测吻合良好;吊篮-转臂动态激振反力的传递特性与激振力、负载质量、离心加速度等相关,宜以激振装置的额定出力、频宽和考虑吊篮位姿变化关系确定设计参数。根据离心机特点、实践经验和借鉴相关标准,提出设备稳定、建筑物安全、人员健康的振动限值与测点位置。

摘要：基于递归刚度矩阵方法,建立了多层结构声表面波表面有效介电常数模型,计算出了ZnO/Si结构声表面波的相速度频散特性,与实验结果符合较好,表明本文所建模型的准确性和有效性.进一步计算得到了三层结构(ZnO/Diamond/Si)声表面波的相速度和机电耦合系数的频散规律,获得此结构最优的高波速和高机电耦合系数组合及达到最优组合所需控制的变量,为高频高性能声表面波器件设计和优化提供了有益参考.

摘要：为实现再入体结构轻量化设计,开展了旋转惯性过载作用下再入体结构拓扑优化设计技术研究。本文利用灵敏度"逻辑与"综合方式的多工况结构拓扑优化设计方法,结合惯性载荷作用下拓扑灵敏度分析,研究了旋转惯性过载作用下再入体结构拓扑优化设计。针对锥筒形支架结构,以整体刚度最大化为目标函数,材料用量为约束条件,进行了结构拓扑优化设计,得到了合理的优化构形。

摘要：基于金属橡胶减振器实际服役场景,设计了金属橡胶减振器横向和轴向准静态加载夹具,获取了5种型号共175个金属减振器横向和轴向准静态力学性能数据。借助数据分析软件对试验数据进行高阶多项式拟合,成功确定了5种金属橡胶减振器的横向和轴向载荷-位移曲线平均值和性能边界。结果表明:减振器横向和轴向载荷-位移曲线分散性并不服从常见的高斯概率分布规律,且难以同时兼顾,轴向加载时MR2型减振器分散性最小,MR3型减振器分散性最大,而横向加载时MR3分散性最小,MR2分散性最大。相关性能边界可为金属橡胶减振器的选型和安全性、可靠性评定提供重要支撑。基于μCT三维断层扫描分析设备,亦建立了金属减振器中金属丝组件的三维编织形貌,并成功确定了不同高度区域金属丝体积。

摘要：硅泡沫材料的老化及力学性能退化是相关结构全寿命、可靠设计时须关注的重要因素。通过硅泡沫加速老化试验和老化后材料的单轴压缩试验,获得不同温度、不同时间老化后硅泡沫的应力-应变关系。以试验数据为基础,分别以Blatz-Ko模型、Ogden Hyperfoam模型为基础提出材料时变本构模型,基于阿伦尼乌斯加速关系和分子老化动力学方程,对本构模型参数与材料老化时间和温度关系用最小二乘法拟合,建立硅泡沫材料单轴压缩的时变本构模型。对建立的时变本构模型进行试验验证及有限元分析验证。结果表明:基于Ogden Hyperfoam模型建立的硅泡沫时变本构模型能表征硅泡沫在不同温度、不同老化时间后的压缩行为,为硅泡沫结构的性能退化仿真与寿命设计提供基础。

摘要：为提高实时交互设计过程中三维几何约束系统的求解效率,提出在线增量求解方法.首先采用混合图抽象表达三维几何约束系统,并采用等价性分析方法处理约束闭环子图;然后建立交互设计过程中几何约束混合图的动态更新机制,通过计算几何约束的有向传播获取约束系统动态变化时的影响域,实现三维几何约束系统的在线增量求解.文中方法以实现动态变化的三维几何约束系统的最小求解为目标,能够有效地提高约束求解的效率.最后用实例验证了该方法的正确性和有效性.