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基于小孔应力集中的激光预钻孔条件下TBM滚刀侵岩模型建模与试验验证

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1279-1288页

作者：张魁陈振宇杨长郑学军张旭辉湘潭大学机械工程与力学学院力学博士后科研流动站湖南湘潭411105 湘潭大学复杂轨迹加工工艺及装备教育部工程研究中心湖南湘潭411105 湖南师范大学工程与设计学院湖南长沙410081

激光发生器耦合安装到全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘上,利用高能量激光辅助TBM掘进作业,理论上有望达到新型热-机械高效破岩之目的。针对激光辅助滚刀破岩,基于小孔应力集中理论的弹性应力状态计算方法,在空腔膨胀模型基础上,建立了一... 详细信息

激光发生器耦合安装到全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘上,利用高能量激光辅助TBM掘进作业,理论上有望达到新型热-机械高效破岩之目的。针对激光辅助滚刀破岩,基于小孔应力集中理论的弹性应力状态计算方法,在空腔膨胀模型基础上,建立了一种考虑密实核衍生效应的激光预钻孔条件下滚刀侵岩理论模型,并对模型进行理论分析;随后开展双侧围压下的激光辅助缩尺比例滚刀侵岩试验,对理论模型进行试验验证。研究结果表明,刃宽及孔距均对侵岩垂直力有一定影响,且孔距较小时理论模型不再适用;经对比分析后,在理论模型与试验所得结果中,随着孔距的改变侵岩垂直力有着相同的变化趋势,侵岩垂直力大小较为符合,激光预钻孔条件下滚刀侵岩理论模型具有一定准确性。

关键词： TBM 理论建模激光预钻孔小孔应力集中试验验证

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变弯度机翼前缘结构抗鸟撞仿真与试验验证

振动与冲击 2022年第24期41卷 218-225,286页

作者：郭军李旭阳刘小川王计真张宇中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空重点试验室西安710065

与常规机翼不同,变弯度机翼抗鸟撞装置在设计时需要考虑变弯度机翼的机构运动路线,在保证不影响机翼机构正常功能的前提下进行设计,因此也大大增加了抗鸟撞装置设计的难点。通过试验与仿真相结合的方法,对不同构型楔形结构的抗鸟撞性能... 详细信息

与常规机翼不同,变弯度机翼抗鸟撞装置在设计时需要考虑变弯度机翼的机构运动路线,在保证不影响机翼机构正常功能的前提下进行设计,因此也大大增加了抗鸟撞装置设计的难点。通过试验与仿真相结合的方法,对不同构型楔形结构的抗鸟撞性能进行研究,得到了最合理、有效的抗鸟撞结构;根据鸟撞仿真分析结果,结合机翼机构运动路线,确定了抗鸟撞装置的设计思路,同时设计并制造了三角加弧形结构抗鸟撞装置,并对其进行了试验验证与仿真分析。结果表明,三角加弧形结构能有效预防变弯度机翼在受到鸟撞后发生破坏,为变弯度机翼抗鸟撞结构的设计提供参考。

关键词：机翼前缘鸟撞数值分析试验验证

钢桥对接焊缝残余应力及变形场数值分析与试验验证

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铁道学报 2017年第9期39卷 134-139页

作者：强斌李亚东顾颖高荣辉西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010

为研究钢桥对接接头焊接残余应力及变形场的分布规律,基于ABAQUS软件建立16mm厚Q345qD钢板多层对接焊三维有限元模型,对焊接残余应力及变形场进行模拟预测,并对模拟结果进行试验验证。结果表明焊接残余应力和变形的数值模拟结果与试验... 详细信息

为研究钢桥对接接头焊接残余应力及变形场的分布规律,基于ABAQUS软件建立16mm厚Q345qD钢板多层对接焊三维有限元模型,对焊接残余应力及变形场进行模拟预测,并对模拟结果进行试验验证。结果表明焊接残余应力和变形的数值模拟结果与试验实测值吻合较好。对接接头纵向焊接残余应力沿垂直于焊缝方向成拉-压分布状态,其最大值位于热影响区,约为350 MPa,接近材料的屈服强度;纵向残余应力在距焊缝中心60mm范围内为拉应力。横向焊接残余应力的应力水平相对较低,最大值约为100 MPa。焊接变形主要以平面外变形为主,变形模式为马鞍形,最大变形值发生在试板中部远离焊缝中心的外边缘。

关键词：钢桥对接焊缝焊接残余应力焊接变形数值分析试验验证

大深度潜器载人球壳开孔强度的理论计算及试验验证

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船舶力学 2016年第10期20卷 1289-1298页

作者：李文跃欧阳吕伟李艳青沈允生刘涛陈鹏中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室江苏无锡214082

文章根据外压球壳开孔区域的轴对称性和等面积补强所体现的主要强度特征对大深度载人厚球壳锥台形开口加强形式进行几何变换,同时求解系数十分复杂的三阶非齐次方程,完善和扩展球壳开口围壁、厚板嵌入组合加强的理论计算方法。通过两个4... 详细信息

文章根据外压球壳开孔区域的轴对称性和等面积补强所体现的主要强度特征对大深度载人厚球壳锥台形开口加强形式进行几何变换,同时求解系数十分复杂的三阶非齐次方程,完善和扩展球壳开口围壁、厚板嵌入组合加强的理论计算方法。通过两个4 500 m潜器球壳几种开口加强形式的应力集中系数理论计算、有限元计算和试验验证,证明了该方法的可靠性和适用性,可为制订大深度潜器载人球壳强度规范提供依据。

关键词：大深度潜器载人球壳开口强度试验验证

一种共轴双旋翼式火星飞行器设计及其试验验证

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宇航学报 2021年第10期42卷 1207-1216页

作者：朱凯杰唐徳威沈文清吕艺轩赵鹏越邓慧超全齐全孟林智王彤邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行... 详细信息

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行参数,设计了原理样机“火星飞鸟-I”的结构与控制系统。构建了火星大气环境模拟器和重力补偿与运动约束装置,开展了模拟火星环境下旋翼式飞行器地面飞行试验,验证了共轴双旋翼式火星飞行器的推进性能,展望了旋翼式火星飞行器技术的发展方向。研究成果对我国开展的火星探测工程具有重要借鉴价值。

关键词：火星旋翼飞行器共轴双旋翼悬停特性火星大气环境模拟试验验证

高温升环境下热端部件薄壁连接结构声疲劳强度分析与试验验证

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推进技术 2022年第11期43卷 337-349页

作者：沙云东杨延泽唐晓宁沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136

针对航空航天飞行器热端部件,探究其薄壁连接结构在高温升强噪声环境工况下的振动响应及疲劳寿命预估问题,通过对高温合金GH188材料的薄壁板施加根部螺栓连接的边界条件,运用接触有限元以及耦合的有限元和边界元法,研究薄壁板在变温度... 详细信息

针对航空航天飞行器热端部件,探究其薄壁连接结构在高温升强噪声环境工况下的振动响应及疲劳寿命预估问题,通过对高温合金GH188材料的薄壁板施加根部螺栓连接的边界条件,运用接触有限元以及耦合的有限元和边界元法,研究薄壁板在变温度和变声压级载荷下的振动响应,讨论应力、应变响应值随温度和声压级变化的规律,并运用雨流计数法绘制其损伤矩阵,结合Miner损伤累计理论对其在不同热声载荷下的疲劳寿命进行预估。分析表明,结构响应值普遍随温度和声压级的上升而增大且声载荷对响应值影响较大,疲劳寿命相应减小。针对预估的响应及寿命结果开展试验,试验结果印证了仿真计算中结构危险位置处的轴向应力和寿命预估结果的准确性,为航空航天飞行器薄壁连接结构在热声载荷下的疲劳寿命预估提供了一种合理方法。

关键词：薄壁连接结构高温声疲劳强度分析寿命预估试验验证

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旋转配流激振阀输出特性分析及试验验证

振动与冲击 2022年第11期41卷 90-96,132页

作者：赵国超周国强王慧张建卓李南奇辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 辽宁省大型工矿装备重点实验室辽宁阜新123000 佰斯特机械制造有限公司辽宁阜新123000

提出一种旋转配流激振阀,为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律,采用多参考系方法(multiple reference frame,MRF)进行流场动态仿真,获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线,并搭建电液激振试验台... 详细信息

提出一种旋转配流激振阀,为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律,采用多参考系方法(multiple reference frame,MRF)进行流场动态仿真,获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线,并搭建电液激振试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:进口压力由14 MPa增至16 MPa,旋转配流激振阀输出压力、流量峰值分别提高了1.16%和6.98%;阀芯换向频率由100 Hz增至180 Hz,输出压力、流量峰值分别降低了1.24%和18.6%;进口压力工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.18%、2.14%;换向频率工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.10%、1.76%。仿真和试验结果整体趋势基本一致,证实了旋转配流激振阀结构的合理性及仿真模型的正确性。

关键词：旋转配流激振阀多参考系(MRF)模型流场输出特性试验验证

高超飞行器内流道激波振荡问题的数值研究及试验验证

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实验流体力学 2012年第1期26卷 7-11页

作者：郭善广柳军金亮罗世彬国防科学技术大学高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

采用数值模拟和风洞试验的方法,对吸气式高超声速飞行器盲腔状态的流动特性进行了研究。采用'双时间步'方法进行了内外流一体化的非定常数值模拟,利用彩色纹影系统对高超声速飞行器前体流场进行显示,并采用动态压力传感器测得了飞行器... 详细信息

采用数值模拟和风洞试验的方法,对吸气式高超声速飞行器盲腔状态的流动特性进行了研究。采用'双时间步'方法进行了内外流一体化的非定常数值模拟,利用彩色纹影系统对高超声速飞行器前体流场进行显示,并采用动态压力传感器测得了飞行器内流道的壁面压力随时间的变化。结果表明:盲腔构型在高超声速飞行中会出现周期性的激波振荡现象。数值模拟所得流场变化特征、内流道壁面压力振荡周期和壁面压力变化趋势与试验结果吻合良好。

关键词：高超声速飞行器数值模拟试验验证非定常流激波振荡

热声载荷作用下薄壁结构非线性响应分析和试验验证

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航空学报 2019年第4期40卷 198-209页

作者：沙云东张墨涵赵奉同朱付磊沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

针对热声载荷作用下薄壁结构大挠度非线性响应问题,开展了固支约束金属薄壁板结构热声激励试验及数值模拟分析。通过计算结果与试验结果对比,表明两者结果存在一致性,进而验证了薄壁板在热声载荷作用下动态响应计算方法和数值模型的有... 详细信息

针对热声载荷作用下薄壁结构大挠度非线性响应问题,开展了固支约束金属薄壁板结构热声激励试验及数值模拟分析。通过计算结果与试验结果对比,表明两者结果存在一致性,进而验证了薄壁板在热声载荷作用下动态响应计算方法和数值模型的有效性。在此基础上,针对加筋板结构完成了多种热声载荷组合作用下的动力学响应计算,获得了时域位移响应。重点对该结构在后屈曲状态下的3种典型振动形式进行分析,总结出热载荷与声载荷之间的相对强度决定了板的不同跳变形式。采用统计分析方法建立了位移响应的概率谱密度函数(PDF)并绘图,清楚地显示了后屈曲板的PDF表现出双峰现象。使用功率谱密度(PSD)函数分析了响应频率和峰值随着温度升高的变化,并确定了板的软化和硬化区域。总结了屈曲前/后结构特定区域拉应力和压应力的变化规律,并阐述了造成这种变化的原因。本文工作可对热声载荷作用下薄壁结构响应分析和动强度设计提供参考依据。

关键词：薄壁结构热声载荷非线性响应屈曲跳变试验验证