应用虚拟仪器技术的捷联式航姿系统

结合捷联式航姿系统的研究开发和运行特点，阐述了应用虚拟仪器技术提高研发效能的优越性。用虚拟仪器的体系结构实现了硬件与软件的完美结合。使用四阶龙格-库塔法实现四元数捷联修正算法，应用虚拟仪器技术设计了一套捷联式航姿系统。     

捷联惯导中的等效旋转矢量算法及其仿真研究

本文研究了等效旋转矢量算法，编制了动态环境下的导航轨迹发生器，进行了等效旋转矢量算法的导航仿真，并与四元数的四阶龙格—库塔导航算法进行比较，验证了等效旋转矢量算法的优越性     

求解结构动力学方程的一种辛格式及其优化

论文将四阶隐式高斯勒让德辛龙格库塔法应用于线性结构动力学方程,并对其进行了算法优化.针对n个自由度的动力学初值问题,先通过消元得到n阶线性代数方程组,利用其系数矩阵稀疏对称正定的性质,采用预处理共轭梯度法求解,其中预条件子由系数矩阵的不完全Cholesky分解得到.通过与中心差分法、Newmark-β法及Runge-Kutta法相比,论文方法在计算量未显著增加的前提下给出了更高的计算精度.     

高动态载体高精度捷联惯导算法

捷联惯导系统的精度是导航的关键.传统的捷联惯导算法受惯性传感器更新速率限制,其精度和实时性在高动态下受到极大影响.在研究传统捷联惯导算法的基础上,建立了统一的捷联惯导微分方程,并提出了基于一次采样的四阶龙格库塔捷联算法,降低了惯性器件采样频率对捷联解算周期的限制.利用设计的基于DSP的半物理仿真系统验证表明,该算法能有效满足高动态下捷联惯导算法的实时性要求,定位精度提高约1倍,具有重要的工程应用价值.     

轴对称压—弯下圆板中圆脱层的后屈曲扩展

本文分析了周边承受轴对称压一弯载荷的圆板中薄圆脱层的后屈曲扩展.运用基于四阶龙格-库塔积分公式的打靶法得到无量纲形式Von Karman非线性方程组的单参数解族.利用与路径无关的M积分导出能量释放率表达式并给出相应的数值解.文中还探讨了分叉、跳跃及扩展的可能性.     

弹性约束梁参数失稳分析的离散奇异卷积法

针对具有重要的学术价值和工程意义的弹性约束梁在动轴向载荷作用下的参数失稳问题,本文采用离散奇异卷积法对其进行研究。在离散奇异卷积法中,采用正则化的Shannon核进行空间离散,同时采用四阶龙格-库塔法进行时间离散。在采用界面与边界匹配技术处理弹性边界条件后,计算了四种不同弹性约束梁的参数失稳区。研究结果表明:计算结果和采用假定模态法得到的结果基本一致,从而说明了采用离散奇异卷积法求解弹性约束梁的参数失稳问题是可行和有效的;同时采用离散奇异卷积法可以更加准确地处理具有较大轴向力时的结构参数失稳问题。     

叠加型A-F类随动强化模型塑性应变的数值计算法

以Chaboche随动强化模型为例,在M isses屈服准则及正交流动准则的前提下,推导了叠加型A rm-strong-F rederick(A-F)类随动强化模型塑性应变的数值计算法,联合利用四阶龙格-库塔法与径向返回法实现数值计算中的内部平衡迭代。同时推导了统一切向矩阵以便确定每一平衡迭代后的试算应变。利用AN SY S提供的U PF s将算法嵌入到AN SY S有限元程序,实现了叠加型A-F类随动强化模型塑性应变的数值计算,并利用四边形单元模拟了单轴循环加载时的棘轮应变,计算结果能够很好地与实验值吻合。     

车辆动力学模型辅助的惯性导航系统

为提高车辆导航系统的精确度和可靠性,提出一种车辆动力学模型辅助惯性导航系统的方法。建立车辆非线性动力学模型,利用四阶龙格库塔法实时解算速度信息。以惯导误差方程为状态方程,动力学模型与惯性导航解算的速度差为观测量,设计了容积卡尔曼滤波器,并用估计的状态误差对惯导进行校正。仿真结果表明,所提出的利用车辆动力学模型辅助惯导的方法能有效抑制惯导误差的发散,位置精度和速度精度比纯惯导系统提高了一个数量级,航向角精度提高了73%。     

参数振动自由响应的指数三角级数逼近

研究了单自由度参数振动系统自由响应的指数三角级数逼近问题。根据系统调制反馈的概念,将自由振动响应表示为振荡频率与参数激励频率的线性组合。应用谐波平衡,将参数振动方程转化成无限阶线性代数方程组;从非零解条件给出特征方程,应用数值解得到振荡频率;采用逆矩阵运算,给出自由响应通解;结合初始条件确定自由响应。将文中的逼近方法与龙格-库塔法进行了对比,研究结果表明:两种算法的时域响应、响应相图具有较高的一致性,其中两种方法计算得到的均方根值误差为0.14%,可以忽略不计。本文提出的方法在以下方面具有优势:1与龙格-库塔法相比,本文用数学表达自由响应,有利于剖析参数振动自由响应的动力学性质,当参数指数为0.3的情况下,龙格-库塔法最大计算误差为1.5443,本文方法最大计算误差为9.911×10~(-9),计算精度上明显优于龙格-库塔法;2振动响应解的指数三角级数表达可以为工程应用,如为飞机机翼涡轮发动机的振颤运动提供方便的分析工具。     

飞秒激光作用下硅载流子浓度的超快变化过程数值模拟

根据硅材料的各参数和载流子浓度的速率方程,对超短脉冲激光辐照硅后栽流子浓度随时间的变化过程进行了数值计算。从硅载流子浓度驰豫速率方程出发,在单一载流子温度假设的基础上,推导出简化后的硅载流子浓度驰豫速率方程,并在Matlab平台上用4阶龙格-库塔法对微分方程进行了数值计算。数值计算和实验结果相似性较好。     

反扰力振动控制理论及其在井塔消振中的应用

应用反扰力振动控制方法，通过施加一个与原扰力在相位上相反的控制力，来抵消原扰力对结构的影响。此法用于实际的矿井井塔建筑结构消振工程，取得了消振９０％以上的显著效果，从而证实了此法的正确性和有效性。此法在动力荷载扰力作用下的建筑结构振动控制工程中，具有重要的应用价值     

大体积混凝土热学参数反分析新方法

基于线性传热理论 ,对大体积混凝土“气温变化 -表层温度响应”进行了研究。将单调变化的环境温度以较小的时间步长分段线性化 ,利用叠加原理 ,提出了混凝土热学参数反分析的新方法。利用 40 0 mm× 40 0 mm×2 2 0 mm混凝土块进行室外模型试验。在给定的临界扰动贡献率下 ,将实测资料区分为有效扰动与无效扰动 ,得到了混凝土的热学参数 ,验证了该方法的可行性。该方法具有测点数量少、测量时间短等优点 ,还可以同时得到导温系数与混凝土 -空气热交换系数 ,特别适合在反馈设计中应用     

石家庄地区某场地不同取样方法获取土样的对比分析

采取原状土样是工程勘察中的重要环节,不同的取样方法对土样质量的影响不同。一般认为竖井中采取的大块土样,是"真正"的原状样,钻孔中使用取土器采取的原状样存在不同程度的扰动。在钻孔中采用不同的取样方法,土样受到的扰动程度也不一样。笔者通过对钻孔两种方法获取的土样与竖井土样试验数据的对比发现,钻孔取样对土样有明显的扰动和压密作用,造成了土的干密度增大、孔隙比减小、渗透系数降低、压缩模量增大。同时发现,钻孔快速冲入取样质量略好于上部击入取样质量。为保证工程安全,对常规钻孔取样试验成果的使用应当慎重,对重要工程宜采用探坑、竖井取样,或采用双筒薄壁取土技术。     

FAST OPTIMIZATION METHOD OF REENTRY TRAJECTORY CONSIDERING AERODYNAMIC PARAMETER PERTURBATION

针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等的局限性,提出了一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法.该方法以倾侧角的变化率作为控制量,改进了现有凸化策略,考虑到抑制数值优化过程中由于数值离散方式带来的锯齿化现象,采用 B 样条曲线离散控制量,同时为避免算法在初始猜想值附近出现伪不可行的问题,增加额外虚拟控制量,通过一种"回溯直线"搜索的方法,提高算法的稳定性、快速性和寻优结果的光滑性.为研究飞行器再入过程中的气动参数扰动问题,采用采样点少、易于实现,计算效率高的广义混沌多项式理论研究方法,建立了基于广义混沌多项式和凸优化相结合的再入轨迹鲁棒优化模型,该模型在优化过程中考虑气动参数扰动对寻优结果的影响作用,避免了传统轨迹与制导律的复杂迭代设计环节,可有效降低优化轨迹对气动参数扰动的敏感程度,在气动参数不确定条件的干扰下,依然可以保证飞行器顺利安全的完成飞行任务.最后,以美国某可重复使用飞行器的再入任务为例,验证了基于序列凸优化的再入轨迹优化方法的快速性以及鲁棒优化模型对气动参数扰动的抗干扰性能力,表明了该方法具有一定的工程应用性.     

考虑气动参数扰动的再入轨迹快速优化方法

针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等的局限性,提出了一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法.该方法以倾侧角的变化率作为控制量,改进了现有凸化策略,考虑到抑制数值优化过程中由于数值离散方式带来的锯齿化现象,采用 B 样条曲线离散控制量,同时为避免算法在初始猜想值附近出现伪不可行的问题,增加额外虚拟控制量,通过一种"回溯直线"搜索的方法,提高算法的稳定性、快速性和寻优结果的光滑性.为研究飞行器再入过程中的气动参数扰动问题,采用采样点少、易于实现,计算效率高的广义混沌多项式理论研究方法,建立了基于广义混沌多项式和凸优化相结合的再入轨迹鲁棒优化模型,该模型在优化过程中考虑气动参数扰动对寻优结果的影响作用,避免了传统轨迹与制导律的复杂迭代设计环节,可有效降低优化轨迹对气动参数扰动的敏感程度,在气动参数不确定条件的干扰下,依然可以保证飞行器顺利安全的完成飞行任务.最后,以美国某可重复使用飞行器的再入任务为例,验证了基于序列凸优化的再入轨迹优化方法的快速性以及鲁棒优化模型对气动参数扰动的抗干扰性能力,表明了该方法具有一定的工程应用性.      

A THEORETICAL ANALYSIS OF THE FLOW DISTURBANCE INDUCED BY A SPHERE OSCILLATING IN INCOMPRESSIBLE FLUID

为了改进基于不可压缩流场的声类比法的气动声数值预测方法,首先要明确扰动在可压缩和不可压缩流体媒介中的传播特性. 推导了震荡小球在不可压缩流体中产生的小扰动的理论解,分析其速度场与压力场的特点,并与可压缩情况的解进行比较. 结果显示,速度场中包含传播速度为无穷大和有限值的分量;而压力场只有传播速度为无穷大的分量. 当流体黏性趋于零或小球震荡频率趋于无穷大时,其流场与经典声学中震荡小球声辐射问题的近场声一致,这表明震荡小球产生的近场扰动为不可压缩流场,即伪声.     

吹吸扰动对壁湍流相干结构的影响

采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度，用傅里叶变换和子波变换研究 吹吸扰动对壁湍流能谱的影响，结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减 少，小尺度结构的能量有所增强，远离壁面时扰动强度逐步衰减直到在外层中消失；通过VITA 法和子波变换法检测猝发事件，表明该扰动降低了猝发强度，使猝发周期延长，条件平均速 度波形的幅值降低、持续时间变短，说明扰动明显抑制了相干结构的猝发过程. 利用子波变 换可以实现湍谱分析，能有效检测猝发中的湍流结构，是一种客观的分析工具.     

Whirling of a forced cantilevered beam with static deflection. III: Passage through resonance

Nonstationary excitations of slender, elastic, cantilevered beams with equal principal moments of inertia are considered. The excitation frequency is slowly increased or decreased through a resonance of the first mode at a constant rate. Three resonances are investigated: primary resonance, superharmonic resonance of order two and subharmonic resonance of order two. After application of Galerkin's method with three modes, the nonlinear, nonstationary response of the first mode of the beam is determined by two methods: integration of the modulation equations obtained from the method of multiple scales, and direct numerical integration of the temporal equations of motion. Time histories are presented and the effects of excitation amplitude, rate of acceleration or deceleration through resonance, damping and initial conditions of the disturbance on the maximum response are studied. The effect of a persistent random disturbance is also examined. Although the excitation acts in the vertical plane, whirling occurs if the beam is subjected to out-of-plane disturbances.     

A BOUNDARY ELEMENT METHOD FOR STEADY SHIP WAVE-MAKING POTENTIAL PROBLEMS

A boundary element method for three-dimensional steady ship wave-making potentialproblems is established with the Rankine souree function as its fundamental solution.In the treatmentof the linearized free surface condition,one sided.upstream finite difference operator(FDO)is usedto suppress the upstream waves,and the equation of the disturbance velocity is established so that thefirst order FDO can be used in place of the second order FDO.Compared with the method with the sec-ond order FDO,the current method gives better precision and stability.Numerical examples are pre-sented for verification.     

片岩损伤裂隙系统生成及裂隙率间接定量表征方法研究

在岩石试验机上对标准片岩试件进行轴向预压,使试件内部微裂隙自由扩展、连通,以模拟工程扰动形成的损伤裂隙系统．采用纵波波速间接定量表征片岩试件的损伤,从而得到含有一定损伤裂隙系统的标准片岩试件,用于研究经受一定损伤作用后岩石的物理、力学等特性．对预压后的试样进行冻融循环试验,并对不同冻融损伤状态下的试件进行超声波测试和单轴压缩。经非线性回归分析发现,纵波波速和单轴抗压强度之间相关性显著．研究方法和成果对于岩石损伤的定量表征和含一定损伤岩石试件的制备具有指导意义．