三轴陀螺稳定平台控制系统设计与实现

针对高精度光电导引系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求，设计了以速率陀螺为核心构成的三轴陀螺稳定平台。结合某型号电视导引头设计过程，详细介绍了该三轴陀螺稳定平台的结构组成、主要元器件选型，以及软硬件实现。分析了陀螺稳定平台的隔离扰动原理，设计了多闭环复合控制结构，给出了系统各组成部分的模型，合理简化后建立了系统数学模型，并按照频域分析法设计了控制算法。对于陀螺信号噪声问题，设计了小波阈值滤波方法，有效地消除了反馈信号的噪声，提高了系统控制精度。整机测试表明，该陀螺稳定平台满足了导引头系统设计指标要求，具有较高的跟踪精度；能够在实验室条件下，进行多种电视跟踪模拟实验，为实际设备的研制提供了真实有效的数据。     

GPS／SINS组合导航系统的动基座快速初始对准方法

—本文首先建立了ＳＩＮＳ的误差模型，并对系统模型进行了可观测性分析，然后基于ＳＩＮＳ误差模型的特点，通过对所采用卡尔曼滤波器仿真结果的分析，提出了一种快速估计方位失准角Ｄ的方法，从而大大缩短了初始对准时间，提高了对准速度。最后计算机仿真结果表明了该方法的有效性。     

液体边界层对平板结构振动阻尼效应分析

本文分析了液体边界层对平板振动的阻尼效应，基于液体的Stokes边界层理论，建立了考虑液体边界层阻尼效应的平板振动单自由度系统运动方程，利用Laplace变换方法求解了运动方程，得到了平板结构的位移响应解答，制作了一个单自由度质量-弹簧系统来测量水体粘滞阻尼效应，并将理论与试验结果进行了对比分析，表明Stokes边界层理论能较好模拟水体的粘滞阻尼特性，边界层阻尼明显减小了结构的动力响应，本文最后讨论了所提的分析方法的适用范围．     

石墨烯掺杂的陶瓷和金属自润滑材料研究进展

石墨烯(GN)具有独特的纳米层状结构，是一种性能优异的纳米润滑材料，在自润滑材料的研究领域获得了广泛的关注. 文章综述了掺杂石墨烯的陶瓷和金属自润滑材料的最新研究进展，重点探讨了石墨烯对材料力学和摩擦学性能的作用机理，以及石墨烯自身结构不同引起的性能差异，总结了掺杂石墨烯的陶瓷和金属材料的制备方法，简要介绍了各种制备方法的特点. 文章还对现有的研究成果进行总结分析，指出了当前研究中仍待解决的问题，为今后的研究工作提出了建议.      

抽样定理法重建流场的三维温度分布

结合气流场温度较低，只能得到较少干涉条纹的实际情况，提出了采用轴样定理法重建流场的三维温度分布的模型，并考查了该方法的计算机模拟运算结果，对具体的对象，进行了实验，并采用图像处理方法对条纹进行了一系列处理，最后重建了二个截面上的温度分布。     

关于中间激波的回顾与展望

中间激波是传统理论认为在物理上不可能实现的一类激波，但是，近年来在数值模拟中发现了它的结构，因此，在国际上引发了中间激波研究的高潮．本文首先系统地回顾了中间微波的研究历史和发展，给出了传统的激波演化性理论，并通过引用演化性理论，否定了中间激波的稳定存在．然后，介绍了近年来在中间激波方面的工作及进展情况，最后阐述了我们的一些看法．     

地下水流并行有限层方法及同伦反演研究

根据有限层求解格式存在的解耦性，实现了地下水三维流问题的高效并行化计算。在此基础上，结合非线性同伦方法，提出了地下水参数反演分析的并行同伦算法，利用MATLAB编译了相应的正反演计算程序。与已有解析解和有限差分解的对比以及数值算例，验证了并行化正反演方法及程序的正确性，探讨了并行算法的计算效率。研究表明，并行方法可以有效提高计算速度，较串行方法具有明显优势，同时同伦反演方法具有大范围收敛的特点，不依赖于参数值的初始选取。     

用于超弹性分析的高效杂交应变--EAS固体壳单元的研究

提出了一个用于橡胶材料分析的弱变分方程，基于一个可压缩Neo—Hookean模型，将EAS模式和杂交元法有机地结合起来，推导了一个高效、稳定的杂交应变——EAS固体壳单元，通过巧妙地选择应交插值函数和本文中提出的一个精化措施，克服了橡胶材料所表现出的大应变超弹性本构为杂交元正交化法的实施所带来的困难，保证了整个单元列式都仅采用低阶高斯积分，显著提高了计算效率，确保橡胶材料不可压缩性计算的顺利进行，并克服了固体壳元的厚度自锁问题。     

钢-混凝土组合梁受扭性能全过程分析

在合理假定的基础上，根据混凝土、钢梁和钢筋的本构关系，利用平衡及变形协调条件，推导出了适用于组合梁受扭全过程分析的一系列方程式，并提出了组合梁受扭分析的简化算法。然后，用VC 6．0编制了分析程序，制作了输入和输出的可视化界面。最后，对实验和理论分析结果进行了对比，结果表明方法合理，精度满足要求。     

可靠性设计中的疲劳裂纹扩展随机模型

首先导出了疲劳裂纹扩展的确定性方程，然后将疲劳裂纹扩展确定性方程随机化，导出了疲劳裂纹随机扩展的概率公式，并推导了疲劳裂纹随机扩展的置信限公式，最后，给出了二种材料疲劳裂纹随机扩展数据的处理结果。     

共轭梯度法求解非线性多宗量稳态传热反问题

应用共轭梯度法求解非线性多宗量稳态热传导反问题。采用八节点的等参单元在空间上进行离散,建立了便于敏度分析的非线性正演和反演的有限元模型,可直接求导进行敏度分析。给出了相关的数值验证,对测量误差及测点数目的影响作了初步探讨,结果表明,采用的算法能够对非线性稳态热传导中导热系数和边界条件联合反问题进行有效的求解,并具有较高精度。     

二阶非定常热传导反问题的多宗量辨识

引入Bregman距离构造同伦函数,建立了二阶非定常多宗量热传导反问题的一种求解模式,可对导热系数和边界条件等宗量进行识别。时域上采用精细算法,建立了便于敏度分析的有限元正/反演模型,对各宗量进行有效的组合识别。对信息测量误差和初值选取作了初步探讨,数值验证取得了满意的结果。     

基于同伦技术的偶应力反问题求解

引入Bregman距离构造同伦函数,建立偶应力反问题的一种求解模式,可以对偶应力理论相关参数进行识别.利用有限元技术,建立了偶应力正/反问题数值求解模型,该模型不仅考虑了非均质的影响,而且也便于反问题的敏度分析.文中给出了相关的数值算例,并对信息误差和不同的函数形式计算结果做了初步探讨,得到满意的结果.数值算例表明该模...     

Inverse parameter identification of cohesive zone model for simulating mixed-mode crack propagation

Inverse analysis is widely applied to the identification of material properties or model parameters. In order to improve the computational efficiency of the inverse method based on the genetic algorithm, an interpolation scheme upon the response surface constructed by the finite element simulation has been adopted in this paper. Meanwhile, a gradual homogenization treatment scheme has also been presented to improve the convergence of the inverse method based on the Kalman filter algorithm. Both methods are proven effective in dealing with the single-objective inverse problem. However, literature studies show that the adoption of multiple types of experimental information is useful to improve the accuracy of inverse analysis. In this case, it turns into a multiple-objective inverse problem. Our practice proved that the above-mentioned two methods might not yield a proper result if the sensitivity issue of different types of information is not considered. Therefore, another multi-objective inverse method, in combination of the above two optimization algorithms and a weight-estimating scheme that can consider such sensitivity, has been further presented. Finally, by using a mixed-mode crack propagation simulation and two types of experimental information (loading-displacement response curve and crack path profile), the parameters of the cohesive zone model were inversely identified and its simulation results are in good agreement with the experiment.     

Parameter identification for improved viscoplastic model considering dynamic recrystallization

The successful application of viscoplastic model considering dynamic recrystallization depends on how well the parameters are identified. However, it is difficult to obtain satisfactory parameters using conventional parameter identification methods. The reasons are due to difficulties in obtaining homogeneous deformation, high complexity of physical process described by the model and large number of parameters. In this paper, the material parameters are identified by inverse analysis. Global information on objective function is firstly studied by an improved uniform random sampling method; secondly, a hybrid global optimization method, which combines the genetic algorithm, the Levenberg–Marquardt algorithm, the augmented Gauss–Newton algorithm and the flexible tolerance method, is constructed and an inverse analysis numerical procedure, which combines the proposed optimization method with the finite element analysis, is proposed; at last, a set of satisfactory material parameters for 26Cr2Ni4MoV is obtained by the proposed inverse analysis numerical procedure.     

Inverse approach and sensitivity analysis for identification of ingot-mould thermal resistance in continuous casting of metals

The problem of appropriate location of the sensors for identification of ingot – mould thermal resistance during continuous casting of metals is the subject of the paper. Analysed problem belongs to the group of inverse problems. The present work shows also the method of identification of unknown thermal resistance using the temperature measurements at the number of sensors located in the wall of the mould. The influence of the location of the sensors on the results of identification is analysed. The best location of the sensors results from the sensitivity analysis for the steady-state inverse heat conduction problem. Validation of the proposed inverse method is realized by comparison of the results taken from solution of inverse and direct problems. Several numerical examples are presented and analysed.     

High resolution COD image analysis for health monitoring of reinforced concrete structures through inverse analysis

Direct and inverse problems of a fracture mechanics based RC beam model are solved. Solution of the direct problem that maps crack bridging stresses into crack opening displacements (COD) is straightforward, but the inverse problem is ill-posed, and better solved by the theory of inverse problems. This paper exploits the Tikhonov regularization method to solve the inverse problem, and estimates the force and location of rebar in buried concrete from CODs. Bending tests are carried out on model RC beams in the laboratory to demonstrate the applicability of the method. During the tests, a microscopic camera snaps high resolution digital pictures of cracked concrete surface. The images are analyzed by a software to measure surface CODs that are input into the inverse problem. The practical CODs inevitably include noise due to experimental error, which makes the inverse problem ill-posed, and necessitates regularization. In the current inverse analysis by the Tikhonov regularization method, bridging stress profiles, i.e. variation of the crack bridging stress along the crack length, has been figured out. Results are compared with those from other theoretical methods of analysis as well as with the readings from strain gauges. The method is a suitable non-destructive means for existing structures in cases where the section information is inadequate, or damages/repairs have altered the designed cross-section.     

曲面拟合在拉格朗日反分析方法中应用的探讨

把一组不同位置的速度(应变)波形构筑的x-t域离散成8节点或9节点单元,每个单元的插值函数为10或12参数多项式,利用拉格朗日反分析可以得到相应的应力(速度)波形。正如路径线法,曲面拟合反分析的某一单元函数值计算需要利用前一单元与该单元交界点的计算值,因而误差生成和发展有时很难预测、控制。文中对不同位置、不同数量量计线情况下,拉格朗日反分析中的曲面拟合法及路径线法误差生成、发展进行了分析,分析结果对材料实验中布置速度(应变)传感器的数量及其间距是有一定帮助的。     

多宗量瞬态热传导反演识别

引入Bregman距离加权函数,建立了多宗量瞬态热传导反演的一种求解模式.时域上采用精细算法,分别建立了便于敏度分析的有限元正/反演模型,应用同伦算法进行反问题求解,对导热系数和边界条件等宗量进行有效的组合识别.对信息误差和计算效率作了探讨,并给出了相应的数值验证.     

岩体原位流变荷载试验的力学参数与模型反演

根据现场岩体原位测试的60m和70m处两试验点的流变变形曲线,首先通过曲线特征筛选出了能够描述其变形特性的流变模型(三参量固体模型,Burgers模型),基于粘弹性分析理论及两步反分析法思路,建立了荷载试验的三参量固体模型、Burgers模型的位移优化反演格式,利用分级加载所获得的瞬时弹性位移,反算出了两试验点处的岩体弹性体积模量K、剪切模量G0和变形模量E0,并由优化反演方法获得了两模型的所有流变参数G1,η1,η2和E1以及长期弹性模量E∞。利用所获得的粘弹性参数分别计算出了在不同载荷下两种模型的理论解析曲线,并与实测曲线进行了分析对比,最终获得了能够较真实地描述试验区域岩体流变变形特性的最佳模型,即三参量固体模型。通过对比分析验证了所用思路及方法的正确性和实用性,文中方法虽然应用于流变荷载实验情况,但其具有一定的普遍意义,可应用于不同状况的流变实验的参数确定和模型反演。