摘要：目前飞行雷诺数下复杂工况地面试验需要的运行成本极高,高雷诺数流态下的试验数据少而稀,变雷诺数气动力精确模化存在严重的数据不均衡和小样本问题,因此,气动仿真精度亟待提升。为解决变雷诺数气动力获取成本与模型精度之间的矛盾,聚焦后续飞行器设计的降本增效,以CHN-T1运输机标模为研究对象,通过数据融合和信息迁移两大策略,降低了预测模型对高雷诺数样本的依赖,实现了宽域高雷诺数小样本气动特性的快速预测。本研究利用覆盖亚跨声速、百万至千万量级变雷诺数下的18条气动力曲线构建了宽域变雷诺数气动数据集,设计了涵盖不同速域、雷诺数和马赫数外插等多种复杂度的算例进行分析验证,将仅利用单一来源试验数据构建的模型精度作为基准,对比了不同方法的特点。结果表明,利用10条左右的高精度气动力曲线作为建模数据时,采用基于神经网络的数据融合方法得到的气动预测模型均方根误差可降低50%以上,信息迁移方法得到的气动力预测模均方根误差也可降低至少40%。

摘要：为实现某新型并联导弹挂架的减重需求,以并联挂架的转接梁为典型对象,利用有限元进行了转接梁的强度分析,确定了最大应力位置和应力分布。通过等效静态载荷法和子模型技术相结合的方式,进行了转接梁子模型的多工况拓扑优化,获取了材料最佳分布。对几何重建模型进行了尺寸优化,在同时考虑质量、变形和应力的基础上,实现了转接梁结构的详细设计。结果表明,优化后的结构在满足强度条件下,重量减少了43.1%,最大应力下降了13.1%,可为同类产品的减重设计提供参考。

摘要：爆炸冲击载荷严重威胁了国防和工业装备的服役安全,吸能缓冲材料可有效降低冲击引起的结构振动和破坏。泡沫铝等传统吸能材料力学性能较为单一,设计域大小有限,亟需发展新型吸能缓冲材料。基于冲击响应数值模型,系统研究了冲击过程中多孔材料的吸能机理,表明吸能材料强度适中时才能发挥较好的缓冲减振效果;为了实现吸能材料的定制化设计,进一步基于机器学习和遗传算法设计了具有不同吸能特性的曲面力学超材料,并通过仿真结果验证了曲面力学超材料在吸能减振中的有效性。该研究为新型吸能材料和降冲击优化设计提供了重要的技术支撑。

摘要：不同卡位的襟翼气动载荷差别很大,使得轴承在不同襟翼偏角下所承受载荷也存在明显差异,这导致在不同角度位置的轴承磨损深度不一致。因此,引入均匀磨损深度的方法难以适用于襟翼的动力学特性分析。为解决这一问题,提出了一种基于最小二乘法的动力学建模方法。根据襟翼翼面的连接特点利用C-B法对其进行柔性化,并采用RBE2单元建立刚柔耦合动力学模型。联合UAMP、DISP、UMESHMOTION子程序进行磨损演化仿真,获取铰链轴承的非均匀磨损数据,同时通过最小二乘拟合建立磨损深度和襟翼偏角角度以及摩擦因数的映射关系。将该映射关系以铰链轴承中心点的偏移量和轴承摩擦因数的方式更新刚柔耦合动力学模型,以获取在磨损影响下的襟翼机构动力学响应,验证了方法的适用性和有效性。结果表明,随着磨损的进行,襟翼内外侧轴承转轴同轴度逐渐降低,内外侧驱动力矩随之增加,增加幅度最大为15.08%。该方法可为襟翼机构的设计及轴承选型提供一定支持。

摘要：小型巡飞弹螺旋桨桨叶尺寸较小,桨毂占比较大,螺旋桨性能易受桨毂影响。小型巡飞弹实际飞行螺旋桨转速偏高,航时不够,且螺旋桨风洞试验测试结果、设计计算结果以及实际飞行数据差异较大。针对计算结果不吻合的问题,开展了试验构型的数值模拟,结果表明桨毂产生较大的负拉力和扭矩,是造成螺旋桨效率下降、转速上升的主要原因。根据计算结果,本文给出了巡航工况下桨毂拉力及扭矩的修正公式及螺旋桨优化设计思路。针对试验数据不吻合的问题,设计了巡飞弹推进系统风洞试验,成功解决了来流干扰,获得了准确的测试结果。为了提升螺旋桨效率,根据螺旋桨涡流理论推导了螺旋桨计算模型,以巡航工况效率为优化目标,爬升工况推力及反扭矩为约束条件,利用遗传算法工具箱开展了螺旋桨气动外形优化设计,并通过推进系统风洞试验进行了验证。试验结果表明优化设计有效,巡飞工况下螺旋桨效率提升了17.2%。

摘要：气动升力协同列车是一种新型高速列车的概念模型,旨在提高运行速度的同时兼顾列车整体耗能与寿命周期成本。其通过加装升力翼,提高列车的气动升力,从而减少列车轮毂磨损。为设计出适合现有高铁限界约束的升力翼,本文采用Hicks-Henne翼型参数化方法和遗传算法,建立了考虑列车外型与高铁限界约束的气动优化方法,并利用此方法开展了翼型优化设计,以优化翼型为基础设计了加装翼梢小翼的三维升力翼模型。研究表明:采用本文优化设计方法得到的优化翼型,相比基础翼型,升力系数提升13%,阻力系数几乎不变。加装翼梢小翼可以有效的减小升力翼的气动阻力,通过对比不同外倾角和后掠角的小翼气动特性,设计出了一种外倾角为15°、后掠角为30°的较优升力翼模型,其最大升力系数可达到1.8247。

摘要：针对量子科学试验、精密制造等先进应用对亚赫兹微振动的抑制需求,研究基于准零刚度支撑结构和分离式音圈作动器的低频主动隔振技术。首先,给出一种低频主动隔振平台设计方法,考虑准零刚度结构的等效动力学特性,采用牛顿-欧拉方法建立平台的动力学模型;然后,基于所建立动力学模型分析多自由度耦合下平台的扰动传递特性并设计主动隔振算法;最后,研制低频主动隔振平台进行试验验证。试验结果表明,所开发主动隔振平台能够在三个线自由度上实现优于98.3%的微振动抑制效果,在0.1~10.0 Hz内载荷z方向微振动小于1.3×10^(-8) g。

摘要：面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变化速率潜力,提高推力响应速度,降低了对于燃油泵快速作动的需求,同时该方法可以使喷口在推力响应过程逐渐回中,系统具备持续的推力快速调节能力;(2)分析了A8调节推力的物理机理,指出容腔压力动力学主导的部件间流量匹配过程使得A8对推力具有直馈作用,是提高推力响应速度的有效途径。基于发动机部件级模型的评估结果表明,本文提出的方法在执行机构存在速率限制的情况下,实现了推力10 rad/s闭环带宽和A8回中的设计目标,方法可行、有效。在推力响应过程中,A8直馈作用对推力变化的贡献度最高时超过50%。随着对于推力控制模式和推力响应速度的日趋关注,应对容腔内的压力动态过程给予充分的重视。

摘要：在冷喷涂(CS)的沉积过程中,颗粒间结合强度较弱,涂层内普遍存在孔隙和颗粒间边界等缺陷。为研究这些缺陷的形成机制,在不同载流温度下,制备了3种不同粒度分布的Ti金属涂层;根据试验参数,建立随机多颗粒沉积的Coupled Euler-Lagrange(CEL)模型,计算获得了颗粒沉积后的变形情况及涂层内部的孔隙分布规律。结果表明,数值模拟和试验结果吻合良好。碰撞作用导致颗粒的累积呈现方向性,随着速度提高,颗粒的变形增大且内层颗粒受速度影响比外层颗粒更大。在相同参数下,大粒径颗粒沉积获得孔隙尺寸更大,孔隙率更高。在低速情况下,涂层内部的孔隙会相互连通形成孔簇,而随着临界速度比增大,孔隙率降低。

摘要：具有高绝热剪切敏感性的高密度、高强度金属一直是动能穿甲弹的首选材料,绝热剪切失效导致的弹体端部“自锐”效应能够有效提升其侵彻打击能力.本文通过轧制变形预先在纯钨板材中引入强织构组织,动态单轴压缩实验和微观结构表征显示:强烈的择优取向设计是实现难熔重金属中绝热剪切失稳的重要手段.结合介观晶体塑性模拟研究,我们系统分析了强织构纯钨中绝热剪切带(Adiabatic Shear Band,ASB)形成与演化的过程,包括:局部剪切变形的开启与扩展;剪切区内热塑性累积至变形失稳;热塑性流动形成ASB并生长的不同阶段;揭示了各向异性动态剪切失稳行为的微观机制.同时,我们通过调控变形工艺获得了以不同晶体取向为主的轧板织构,研究了织构演化及取向空间分布变化对动态失稳行为的重要影响,明确了织构设计调控力学行为的有效性.