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一种新的气动伺服弹性失稳模式的机理分析

北京航空航天大学学报 2022年第7期48卷 1314-1323页

作者：姜宇杨超吴志刚北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

某超声速导弹在飞行试验中发生了气动伺服弹性失稳导致的结构解体,通过对飞行试验数据的分析发现,气动伺服弹性失稳的振动频率高于弹体一阶弯曲模态频率,对导弹进行气动伺服弹性稳定性频域分析,并未发现该频率段发生气动伺服弹性失稳。... 详细信息

某超声速导弹在飞行试验中发生了气动伺服弹性失稳导致的结构解体,通过对飞行试验数据的分析发现,气动伺服弹性失稳的振动频率高于弹体一阶弯曲模态频率,对导弹进行气动伺服弹性稳定性频域分析,并未发现该频率段发生气动伺服弹性失稳。针对该问题,建立了一种可以考虑数字式飞控系统采样过程影响的气动伺服弹性稳定性仿真分析方法,并对该导弹进行了建模分析,数值结果复现了该导弹的失稳现象。讨论了这一新型失稳现象发生的原因,包括连续结构滤波器离散化带来的移频现象和频率混叠问题。给出了对应的改进措施和相关的结论。

关键词：气动伺服弹性离散化结构滤波器采样率频率混叠

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矩形板本征值问题的封闭解析解法综述

航空学报 2022年第10期43卷 183-207页

作者：邢誉峰李根袁冶北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

矩形板的自由振动和本征屈曲等本征值问题一直受到学者们的关注和研究。本文总结了已有的矩形板本征值问题的封闭解法,包括Navier方法、Levy方法、分离变量(SOV)方法和Kantorovich-Krylov方法。对于每一种方法,首先介绍了它的基本思想... 详细信息

矩形板的自由振动和本征屈曲等本征值问题一直受到学者们的关注和研究。本文总结了已有的矩形板本征值问题的封闭解法,包括Navier方法、Levy方法、分离变量(SOV)方法和Kantorovich-Krylov方法。对于每一种方法,首先介绍了它的基本思想、发展历程以及应用范围,之后以矩形一阶剪切板的自由振动问题为例,详述了各种方法的求解过程。本文重点介绍近20年来发展的各类SOV方法,包括直接、变分、迭代、改进和扩展SOV方法。最后,借助数值结果,对各种封闭解法进行了总结与比较。对于对边简支矩形板,各种方法皆可以得到精确解;对于具有其他齐次边界的矩形板,SOV方法和Kantorovich-Krylov方法都可以获得高精度解。

关键词：自由振动本征屈曲矩形板封闭解分离变量方法 Kantorovich-Krylov方法

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开裂式阻力方向舵流固耦合机理分析

北京航空航天大学学报 2022年第12期48卷 2494-2501页

作者：李永昌戴玉婷杨超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为了探究阻力方向舵开裂状态下的流场形态和流固耦合运动机理,采用计算流体力学(CFD)方法开展了不同开裂角下的二维阻力方向舵的流场计算。基于动力学模态分解(DMD)方法对各流场进行模态分解,分析了各模态的流动特征及频率变化。结果表... 详细信息

为了探究阻力方向舵开裂状态下的流场形态和流固耦合运动机理,采用计算流体力学(CFD)方法开展了不同开裂角下的二维阻力方向舵的流场计算。基于动力学模态分解(DMD)方法对各流场进行模态分解,分析了各模态的流动特征及频率变化。结果表明,在20°开裂角的范围内,机翼绕流的流场结构以开裂区内的驻涡及后缘脱落涡为主,流场各阶模态频率随来流速度的增大而增大,随开裂角的增大而减小。同时,对不同开裂角的二维翼型开展了流固耦合计算。结果表明,随着折减速度的增加,系统的流固耦合运动形式由涡致振动发展为流动失稳,系统的失稳边界随着开裂角的增大而提高。

关键词：开裂式阻力方向舵动力学模态分解流场重构涡致振动流动失稳

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柔性翼气动力和变形特性的实验研究

北京航空航天大学学报 2022年第4期48卷 665-673页

作者：王涵斌贺曦王晋军北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

微型飞行器在军、民用领域具有广阔的应用前景,柔性翼是提升微型飞行器的气动性能的有效方法。为了更好地对柔性翼进行控制,对柔性翼变形和振动特性及其对气动力的影响进行了同步测量。研究结果表明,相比于刚性翼,柔性翼使失速迎角推迟... 详细信息

微型飞行器在军、民用领域具有广阔的应用前景,柔性翼是提升微型飞行器的气动性能的有效方法。为了更好地对柔性翼进行控制,对柔性翼变形和振动特性及其对气动力的影响进行了同步测量。研究结果表明,相比于刚性翼,柔性翼使失速迎角推迟了6°,最大升力系数提升了47.4%,升阻比提高了17.8%。柔性翼的周期性振动除了迎角0°~2°呈现大振幅、小静变形特征外,振动的振幅随着迎角增加经历无明显波峰、三波峰到单波峰的转换。升力系数最大时对应的薄膜变形、振动振幅均达到最大。此外,变形最大的弦向位置随迎角的变化决定了俯仰力矩的特性。据此提出了施加弯度和特定频率的振动激励来提升气动性能的主动控制策略。

关键词：柔性翼流固耦合气动力测量变形测量振动分析

基于双峰对数正态分布模型的DED-TA15钛合金DFR值估计方法

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航空学报 2022年第3期43卷 224-235页

作者：王天帅贺小帆王金宇李玉海北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

有效评价增材制造金属材料的疲劳强度,是增材制造技术应用于可重复使用飞行器主承力结构的关键。以DED-TA15钛合金为研究对象,基于3种应力水平下标准圆棒试件的成组疲劳试验结果,建立了描述DED-TA15钛合金疲劳寿命分布的双峰对数正态分... 详细信息

有效评价增材制造金属材料的疲劳强度,是增材制造技术应用于可重复使用飞行器主承力结构的关键。以DED-TA15钛合金为研究对象,基于3种应力水平下标准圆棒试件的成组疲劳试验结果,建立了描述DED-TA15钛合金疲劳寿命分布的双峰对数正态分布模型,采用EM算法,建立了双峰对数正态分布的参数估计方法;采用Bootstrap方法给出了指定置信度和可靠度要求的疲劳寿命计算方法。在军机DFR方法的基础上,给出了适用于DED-TA15钛合金的DFR值计算方法。与传统单峰对数正态分布相比,双峰对数正态分布更精确的描述了疲劳寿命分布,提高了高可靠度和高置信度要求下的疲劳寿命,DFR值也有所提高。该方法降低了因描述模型不精确导致的对设计许用应力的过度限制,有效的提高DED-TA15钛合金的使用潜力。

关键词： DFR方法激光沉积成形双峰对数正态分布增材制造疲劳可靠性

基于非定常气动力降阶的AGARD445.6硬机翼不同迎角颤振研究

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工程力学 2022年第12期39卷 232-247页

作者：容浩然戴玉婷许云涛杨超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

以AGARD445.6硬机翼为研究对象,发展了基于计算流体力学与模态叠加的并行流固耦合方法,计算该机翼在不同初始迎角、不同来流速度的气动弹性时域响应,结果表明:初始迎角小于7°时,该机翼颤振速度随着初始迎角增加而降低;初始迎角7°~10°... 详细信息

以AGARD445.6硬机翼为研究对象,发展了基于计算流体力学与模态叠加的并行流固耦合方法,计算该机翼在不同初始迎角、不同来流速度的气动弹性时域响应,结果表明:初始迎角小于7°时,该机翼颤振速度随着初始迎角增加而降低;初始迎角7°~10°,颤振速度随着迎角增大而增加。在10°迎角条件建立了基于径向基神经网络的非定常气动降阶模型,准确预测不同速度、减缩频率的非定常气动力,并使用时域龙格库塔法和频域VG法预测10°迎角的颤振特性;建立考虑初始迎角输入的非定常气动降阶模型,预测机翼不同初始迎角的颤振特性。基于降阶模型的初始迎角对颤振边界影响的机理分析表明:小迎角时,随着迎角的增加广义力系数幅值比增加,导致颤振速度的下降;迎角大于7°后展向涡改变了机翼表面压强分布,导致一扭广义力系数幅值比降低,从而增加该机翼颤振速度。

关键词：颤振流固耦合降阶模型初始迎角非定常气动力

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基于碎点法的动态断裂分析

力学学报 2022年第12期54卷 3383-3397页

作者：沈宝莹王松李明净董雷霆北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

工程中的冲击防护结构在撞击、爆炸等冲击载荷下可能发生动态断裂并最终破坏,抑制结构的动态断裂是提升结构防护能力的重要手段,为此需要准确预测结构在动态载荷下的断裂行为.数值仿真是预测动态断裂的重要手段,然而当前工程中常用的有... 详细信息

工程中的冲击防护结构在撞击、爆炸等冲击载荷下可能发生动态断裂并最终破坏,抑制结构的动态断裂是提升结构防护能力的重要手段,为此需要准确预测结构在动态载荷下的断裂行为.数值仿真是预测动态断裂的重要手段,然而当前工程中常用的有限元法在模拟断裂方面仍存在网格畸变和难以显式引入裂纹等问题.碎点法是近年来提出的一种不连续型伽辽金弱形式无网格方法,适合模拟断裂问题,本文提出一种显式动力学格式的碎点法并将该方法应用于动态断裂分析.一方面,碎点法参考弱形式无网格类方法,将求解域离散为空间中的节点和子域,并基于支持域内的节点群构造子域的位移试函数,因此该方法的子域具有抵抗畸变的能力.另一方面,碎点法参考间断伽辽金有限元法,使用分片连续的位移试函数,并引入内部界面数值通量修正保证方法的一致性和稳定性,因此该方法易于在结构中显式引入裂纹.本文首先介绍碎点法的核心思想和离散形式,接着推导了动力学碎点法弱形式动量方程,然后建立了碎点法的显式动力学求解格式,最后通过算例验证动力学碎点法预测应力波传播和动态断裂行为的能力.

关键词：不连续型无网格方法抵抗网格畸变显式引入裂纹预测动态断裂

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统一硬化模型与下加载面模型的理论关系

岩土力学 2022年第S02期43卷 11-22页

作者：何冠姚仰平北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

Hashiguchi下加载面本构模型是国际上具有较大影响力的超固结土本构模型之一。因此,选取该模型进行理论和构建方法分析,并与UH模型进行对比。对比结果表明,Hashiguchi下加载面模型通过定义单一的数学公式来拟合超固结土内变量的变化规律... 详细信息

Hashiguchi下加载面本构模型是国际上具有较大影响力的超固结土本构模型之一。因此,选取该模型进行理论和构建方法分析,并与UH模型进行对比。对比结果表明,Hashiguchi下加载面模型通过定义单一的数学公式来拟合超固结土内变量的变化规律,从而得到了超固结土应力-应变关系的公式;而统一硬化(unifiedhardening,简称UH)模型掌握了超固结土体的强度特性,因而能够更准确、合理地描述超固结土的应力-应变关系。相较于Hashiguchi下加载面本构模型,UH模型在理论上更为先进。同时,两个模型的试验预测与试验数据的对比也验证了UH模型在数值计算上的正确性与优越性。

关键词：超固结土本构模型下加载面 UH模型理论对比

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靶向PD-L1蛋白的计算机辅助药物筛选

物理学报 2023年第24期72卷 58-70页

作者：林开东林晓倩林绪波北京航空航天大学医学科学与工程学院/生物与医学工程学院北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学沈元学院北京100191

针对PD-1/PD-L1免疫检查点的单克隆抗体抑制剂逐渐进入市场并在多种类型的肿瘤治疗中取得一定的积极效果.然而,随着应用范围的不断扩展,抗体药物的局限性以及过多同质化研究等问题逐渐显现出来,小分子化合物抑制剂成为了研究者们关注的... 详细信息

针对PD-1/PD-L1免疫检查点的单克隆抗体抑制剂逐渐进入市场并在多种类型的肿瘤治疗中取得一定的积极效果.然而,随着应用范围的不断扩展,抗体药物的局限性以及过多同质化研究等问题逐渐显现出来,小分子化合物抑制剂成为了研究者们关注的新焦点.本文旨在利用基于配体和基于结构的结合活性预测方法实现针对PD-L1靶点的小分子化合物虚拟筛选,从而帮助加速小分子药物的开发.通过从相关研究文献及专利收集PD-L1小分子抑制活性数据集,根据不同分子表征方法和算法构建机器学习活性判定分类模型和活性强度预测回归模型,两类模型从大型类药小分子库(ZINC15)中筛选获得68种高PD-L1抑制活性候选化合物.其中10种化合物不仅具备良好的药物相似性和药代动力学,还在分子对接中与已报道的热点化合物表现出同等水平的结合强度和相似的作用机制,这一现象在后续分子动力学模拟和结合自由能估计中得到进一步验证.本文提出了一个融合基于配体方法和基于结构方法的计算机辅助药物研发工作流程,其在大型化合物数据库中有效筛选出有潜力的PD-L1小分子抑制剂,有望助力加速肿瘤免疫治疗的应用.

关键词： PD-1/PD-L1 虚拟筛选机器学习分子动力学模拟