为了获得组合结构在高过载环境中的加速度响应规律,进行了气锤过载冲击实验,得到带螺栓连接组合结构不同位置的加速度响应,并使用ABAQUS有限元软件对实验动态冲击过程进行仿真研究,验证了数值仿真的可靠性。利用验证的有限元模型对高过载环境中螺栓预紧力、气锤冲击速度对组合结构不同位置加速度的影响进行仿真分析。结果表明螺栓预紧力较小时,组合结构对加速度"削弱"明显,当1#和2#位置螺栓预紧力达到10 k N和15 k N时,组合结构对加速度"削弱"作用减小并趋于稳定;初始冲击速度增加,相邻位置加速度差值增加,差值基本呈线性关系,斜率分别为0.025 66和0.013 57。以上结论为实际工程应用抗过载设计提供参考依据。

为满足石英振梁加速度计高动态性能的要求,对其关键结构石英谐振器进行优化设计分析.在总结结构优化设计的数学描述以及模型建立的原则基础之上,用模态分析理论和有限元软件工具,构建结构隐式约束函数,给出生成分析文件,定义优化变量,设置了与优化有关的具体步骤,分析各设计变量的变化规律及影响.结果表明,结构优化后,尺寸比较合理,满足设计目标,石英振梁加速度计中的单个摆片的标度因数值提高了16%,改善了加速度计的性能.

为了研究扑翼飞行器柔性翅的气动特性,参照典型鸽子翅翼的参数特征,构建刚性翅与两类柔性翅模型。借助Workbench平台,采用流固耦合技术,对扑翅过程中的流场状态进行数值计算,得到了来流为11 m/s,攻角为8°条件下翅翼扑动中的升力、阻力变化特点。通过对不同翅翼升阻力特性进行对比,发现了扑翼柔性翅的波动时域特征,并进一步对波动时域的成因进行了分析。使用高速摄影对鸽子的扑动过程进行实验研究,将实验结果与数值计算的结果进行了比对,验证了波动时域存在的合理性。

参照典型鸽子翅翼的参数特征,构建鸽状翅翼模型并得出扑翅角度函数。而后借助Fluent软件,采用动网格技术,对扑翅过程中的流场状态进行数值计算,得到了翅翼扑动中的升力、阻力变化特点;基于仿真得到的升阻力系数曲线,分析扑翅运动过程中升阻力变化特征,并从不同角度展示并分析了翅翼扑扇过程中涡的动态过程。分析了升阻力系数随攻角的变化特性,并以实际鸟类飞行姿态为对比依据,证实仿真结果的合理性。

固定鸭舵双旋弹道修正弹通过调整固定鸭舵相位角控制修正力方向,从而改变弹体姿态,实现弹道修正。准确的导引组件修正力模型是提高修正弹修正精度的关键。本文在风洞试验基础上验证了数值计算的有效性。针对非零攻角下翼身干扰不对称现象,基于小扰动理论建立了基于4片舵片考虑翼身干扰的修正力模型。使用计算流体力学(CFD)所得数据,通过Levenberg-Marquardt算法对修正力模型进行参数辨识。辨识结果表明:基于4片舵片气动模型的y轴方向、z轴方向修正力随相位角呈正弦规律变化;在给定马赫数情况下,所建立的气动模型弹头对舵片的干扰系数对攻角变化不敏感,干扰系数随攻角相对变化小于4. 9%;所建立的修正力气动工程模型y轴方向和z轴方向修正力的残差平方和比现有模型更小,头部修正组件的修正力模型与CFD计算结果吻合较好。