摘要:热塑性树脂分子量大，熔体黏度高，采用热熔方法制备复合材料存在树脂流动性差、微观尺度上易形成复合缺陷的问题。采用原位聚合方法制备热塑性复合材料，不仅可以避免上述问题，还能够沿用热固性复合材料的成型方法，进而实现热塑性复合材料的高效率、低成本制造，因此原位聚合热塑性复合材料在复合材料应用领域具有广阔的应用前景。围绕几种原位聚合热塑性树脂，本文阐述了其复合材料性能及成型工艺的研究现状，并针对目前存在的问题，提出了4个研究方向：改性工艺与成型工艺的耦合、聚合环境洁净度和聚合反应对杂质的敏感性的控制、聚合反应放热温度的控制、液体成型树脂适用期的调控。

摘要:作为细观尺度上描述各向异性非均质材料塑性变形行为的重要方法，晶体塑性模型能够基于晶体材料的微观组织结构预测其宏观力学性能，在航空航天金属的力学性能设计及评估中展现出应用前景。本文总结了晶体塑性模型的发展历程和不同变种，从流动准则、硬化模型和内部状态变量演化3个角度对比分析了唯象晶体塑性模型与基于物理机制的晶体塑性模型的特点与差异；然后介绍了基于疲劳指示参数和寿命评估准则的晶体塑性有限元在金属疲劳寿命预测领域的应用尝试，以航空航天常用金属疲劳裂纹萌生寿命预测为例，给出了部分应用实例表明不同模型的预测能力和适用性；最后展望了晶体塑性模型和应用的未来发展趋势和有待加强的研究方向。

摘要:基于一种适用于平纹涤纶增强橡胶复合材料的各向异性超弹性本构模型，将应变能分解为橡胶基体应变能、织物纤维拉伸应变能与织物增强橡胶剪切应变能3部分，并根据单轴拉伸试验数据确定了本构模型参数。编写了有限元材料子程序进行仿真分析，并与试验数据对比验证了本构模型的合理性。该模型从宏观出发，能更好地表征复合材料编织物在拉伸过程中由于大变形所引起的非线性各向异性力学行为，具有结果准确、简单实用等优点，为织物增强橡胶复合材料的设计应用提供了理论依据。

摘要:针对普通泡沫夹层复合材料层间性能较弱的问题，提出在泡沫上预先打孔的方法，在泡沫芯材中形成胶钉从而提高泡沫夹层材料的力学性能，并对穿孔泡沫夹层复合材料的低速冲击性能进行了研究。通过手糊和真空辅助成形工艺制备穿孔泡沫夹层复合材料试验件，对其进行不同能量的低速冲击试验，记录接触力、冲头位移和能量吸收率等力学响应，并采用目视检测和超声C扫无损检测两种方法确定冲击损伤的范围，探究胶钉密度、打孔深度和泡沫槽宽等变量对穿孔泡沫夹层复合材料低速冲击阻抗性能的影响。试验结果表明，随着冲击能量的增加，最大接触力、最大冲头位移和残余变形均增加，凹坑深度和内部损伤面积也增大，同时结构的能量吸收率也有所提高；适当地增加胶钉密度和泡沫槽宽能提高穿孔泡沫夹层材料的低速冲击阻抗性能，而泡沫孔深度对其冲击性能的影响较小。

摘要:为研究缝线对缝合复合材料T形连接件拉脱承载能力的增强机理，建立了未缝合复合材料T形连接件的有限元模型，数值分析结果与已有实验数据吻合较好。同时根据缝合复合材料T形连接件在宽度方向上的平移对称性，通过在模型边界加入特定的边界条件建立了缝合T形连接件的简化模型来模拟结构的渐进损伤过程。在此基础上，进一步研究了缝线的位置和横截面积对T形连接件在拉脱载荷下力学性能的影响。结果表明：缝线位置越靠近三角区，缝线对结构最大承载能力的影响越大。当筋条和蒙皮缝合的位置处于三角区边缘时，较细的缝线会减弱结构的承载能力，而较粗的缝线则起大幅增强作用。

摘要:为了探究复合材料波纹腹板梁在坠撞过程中的吸能性能，对复合材料波纹腹板梁试验件进行了动态冲击压溃试验研究，得到了试验件的损伤破坏形貌以及载荷和能量的历程曲线。基于ABAQUS/Explicit平台二次开发得到了模拟复合材料波纹腹板梁冲击压溃过程的仿真分析模型，模型采用了改进的Hashin损伤判定准则和Choi-Chang准则综合判断单元失效，并结合Cohesive界面单元，可较为真实地反映所研究复合材料层合结构的各向异性和渐进损伤特性。通过数值模拟得到了能量评估参数比吸能（Specific energy absorption， SEA）和平均压溃载荷，与试验结果进行了对比分析。基于仿真分析模型，本文进一步研究了不同波数的复合材料波纹腹板梁的吸能能力。数值模拟结果表明：波纹腹板梁在冲击载荷作用下发生了渐进压溃失效；平均压溃载荷的相对误差较小，验证了模型的有效性；在腹板单波长度不变的情况下，波纹腹板梁的长度对抗冲击吸能的影响较大。当波纹腹板梁长度较小时，结构容易失稳，无法有效地吸收能量。

摘要:为了优化具有空间渐变几何特点的梯度点阵结构，促使有限材料在宏观结构中实现合理分布，提出结合动态聚类的两尺度并发拓扑优化方法。在整个优化过程中，微结构分区方式可以通过K-means聚类方法基于当前的宏观单元应变能进行聚类更新，获得比静态分区更为合理的微结构分布方式；并引入微结构转角变量，根据结构主应力方向来布置微结构转角，获得更为合理的宏观结构传力路径。数值算例表明，相较于传统指定材料区域的静态分区方法，该方法可以更为有效地进行材料分布，充分利用材料的各向异性，提升结构性能。

摘要:对于欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题，由于其复杂的非线性几何方程，以位移为基本变量进行求解时，通常只能采用如多重打靶、微分求积等数值方法求得梁上离散点的位移值。本文研究了欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题变分法求解理论。通过假设多项式形式的梁的曲率试函数以及常数中心线应变，基于欧拉-伯努利悬臂梁的基本假设，推导出了相互耦合的位移函数的精确表达式，并基于变分法理论和三角函数级数展开，推导出欧拉-伯努利梁的非线性控制方程组。利用迭代法对非线性控制方程组中的未知参数进行求解，最终得到欧拉-伯努利悬臂梁的位移函数的解析表达式。利用有限元计算结果对提出的变分法求解理论进行验证，并分别计算了欧拉-伯努利悬臂梁在自由端集中力及位移约束情况下的大变形。算例表明，基于本文的变分法求解理论，利用6个未知参数，即能够精确预测欧拉-伯努利悬臂梁在自由端集中力及位移约束下的超大挠性变形，该研究成果为欧拉-伯努利悬臂梁的超大变形问题提供了新的求解方法。

摘要:2E12为国产新研铝合金材料，拟用于飞机机身蒙皮结构。损伤容限特性是该材料应用于型号的关键指标之一。按损伤容限设计要求，本文设计了3组典型的机身壁板结构试验件，包含了单跨裂纹、双跨裂纹和裂纹修理3种情况，首先完成了裂纹扩展和剩余强度数值分析，随后进行了验证试验，同时与2024铝合金试验件进行了对比分析和试验。研究结果表明：新研2E12铝合金材料损伤容限性能较好，能够满足型号设计要求；相对于单裂纹扩展，多裂纹的存在显著提高了裂纹扩展速率，多裂纹的总寿命缩短约为30%；裂纹扩展分析结果与试验结果误差小于10%；各试验件剩余强度结果一致性很好，分析结果与试验结果的差别约为2.3%。

摘要:为解决切削加工有限元仿真模型求解速度与精度难以平衡的问题，提出了一种适用于三维有限元模型的网格动态细化算法。该算法的主要功能包括网格细化区域判断、网格细化以及新旧网格物理场传递。采用Python语言对Abaqus软件进行二次开发，将该算法应用于Ti2AlNb钛合金车削加工仿真之中，并最终通过实验验证了仿真模型的准确性。与采用局部网格细化的仿真模型计算结果对比，采用网格动态细化技术的仿真模型求解切削力误差增加了7.3%，求解最大应力误差增加0.2%，求解速度提升174.2%。实现了在保证仿真计算精度的基础上，有效提高运算速度。

摘要:针对固定翼无人机纵向轨迹跟踪控制问题，基于反馈线性化和模型跟随控制设计基础控制器，实现无故障情况下闭环系统的稳定和轨迹渐近跟踪控制。考虑固定翼无人机的执行器可能发生不同类型及大小的故障，分别针对各种不同故障模式设计与之对应的补偿控制器。为综合解决执行器故障的多重不确定性问题，采用加权融合与自适应控制相结合的方式设计综合控制器结构，并对与故障相关的控制器参数进行估计。最后，通过在基础控制器设计中添加H∞补偿项，以抑制故障补偿控制器参数估计误差对闭环系统输出跟踪性能造成的不利影响。理论分析和仿真结果表明，所提出的控制方案不仅能保证闭环系统的稳定性，而且在发生不确定执行器故障的情况下，固定翼无人机姿态控制系统输出能渐近跟踪给定的参考模型输出，通过设计适当的H∞补偿器参数可以改善故障补偿控制过程中的瞬态性能。

摘要:针对传统蚁群算法用于移动机器人路径规划时存在初期盲目性搜索、收敛速度慢以及容易陷入局部最优的问题，提出一种蚁群改进算法。首先根据各节点相对于起始点和目标点连线之间的距离，对初始信息素不平均分配，使其呈正态分布，降低算法搜索初期的盲目性，加快最优解的搜索；其次改进挥发因子，采用双挥发因子原则，控制信息素的挥发，既降低局部最优的可能，又能加快收敛速度；对冗余路径作进一步优化处理，使得路径更优。仿真结果表明，本文蚁群改进算法相对比传统蚁群算法以及其他蚁群改进算法收敛速度更快，收敛性更稳定。

摘要:针对复杂多变的未来战场环境，对空防御系统需要实现对多个目标进行武器分配。由于传统静态武器目标分配（Static weapon target assignment， SWTA）模型受到很多因素的限制，无法适应战场态势的快速变化。为了解决多导弹的动态武器目标分配（Dynamic weapon target assignment， DWTA）问题，将对空防御过程离散为多个阶段，并根据战场实时态势数据构建了DWTA的数学模型，提出了一种改进的粒子群优化算法，引入了武器转火时间窗等约束条件，在算法中考虑拦截概率和导弹耗费等多个指标。最后通过大量仿真实验，验证了粒子群算法进行多导弹目标分配的合理性和有效性。

摘要:通过对卫星太阳电池阵输出电流影响因子进行分析，提出了一种基于人工蜂群 （Artificial bee colony，ABC） 算法优化BP神经网络的太阳电池阵输出电流预测方法。将太阳入射角、卫星太阳电池阵工作温度、卫星星时等遥测量变换后作为神经网络输入，进行输出电流预测。考虑到神经网络对初始权值及偏置敏感的特点，采用ABC改进算法对神经网络初始参数进行优化。该模型可用于卫星太阳电池阵电流输出能力分析、太阳电池阵预警及异常检测等。实验测试表明，模型能够取得较高预测精度，同星预测均方根误差（Mean squared error， MSE）为0.10 A，跨星预测均方根误差为0.12 A，其精度明显优于传统数据拟合方法。利用该模型及本文提出的预警策略进行预警，对于7年5个月的正常卫星数据没有发生误报，对于某异常卫星数据能够及时进行预警。

摘要:针对连续下降运行（Continuous descent operation，CDO）中的航空器冲突预测与解脱策略问题，构建了四维航迹（Four-dimensional trajectory，4DT）预测模型，实现飞行冲突的准确预测；以燃油消耗量、冲突时长为优化目标，以航空器在连续下降运行时的飞机速度、下降轨迹角（Descent path angle，DPA）为优化变量，基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现飞行冲突解脱。最后以某终端区内多机CDO飞行为例进行冲突预测和解脱，分析了优化目标权重系数对空域内平均耗油量和优化变量影响。结果表明，给出的解脱算法可以实现终端空域内的多机无冲突连续下降运行。与优化前相比，20架飞机的平均耗油节约了11 kg/架，空域内飞机之间的飞行冲突累积时间从984 s减少到0，即消除了飞行冲突。研究结果有助于实现空域内多机无冲突连续下降运行，提高CDO在繁忙机场的实施率和运行效果。

摘要:通过对侧风作用下的飞机受力进行分析，建立了轮胎-道面相互作用理论模型，得到了侧风作用下两者相互作用的主要影响因素，并进一步基于有限元分析软件ABAQUS建立了侧偏轮胎-道面有限元模型，研究了轮胎不同侧偏角度以及跑道不同积水厚度等因素对于飞机轮胎与道面相互作用的影响规律变化情况。研究结果表明：飞机在跑道滑行时在侧风作用会产生偏离跑道中心线的趋势，道面对轮胎的侧偏力是影响飞机质心偏离跑道中心线距离的重要因素；轮胎侧偏角增大导致轮胎接地非对称性增强，轮胎迎水面的区域长度也呈逐步增大趋势；轮胎迎水面的动水压强呈非对称分布，动水压强较高的区域出现在轮胎的偏转侧，并且最大值接近于1 MPa，此时易出现滑水风险；而随着跑道道面水膜厚度的逐渐增加，道面相应的侧向摩擦因数也在减小，当水膜厚度达到机场运行管理规定中临界值13 mm时，道面摩擦因数仅为干道面时的一半，大大增加飞机偏出跑道风险。

摘要:为研究中高应变率下NRP和掺高粘剂的SBS两种改性剂对AC-13型沥青混凝土动力性能的影响，采用直径74 mm SHPB装置进行了4个气压下的冲击压缩试验，获得了不同种类改性沥青混凝土的破坏形态及应力-应变曲线。研究表明：沥青混凝土动态应力-应变曲线分为弹性变形、塑性强化和塑性破坏3个阶段，破坏形态分为裂缝、破损、块裂和碎裂4种；两种改性剂均能改善沥青混凝土的抗冲击性能，并且对峰值应力和冲击韧性的应变率敏感性有一定影响，在不同应变率范围内两种改性剂对冲击韧性增强作用不同，NRP对峰值应力增强作用优于掺高粘剂的SBS；应变率超过130/s时，沥青混凝土出现弹性模量退化现象，NRP对弹性模量有提高作用。

摘要:准确模拟过冷大水滴（Supercooled large droplet， SLD）云雾水滴质量分布是最新的结冰适航条款要求，也是当前冰风洞试验技术难点。以14CFR 25部附录O规定冻毛毛雨水滴累计质量分布曲线为目标，在冰风洞中开展过冷大水滴结冰条件模拟研究。基于水滴质量分布要求进行大水滴云雾与小水滴云雾匹配性分析，并在FL-61风洞喷雾系统现有条件下开展大水滴喷嘴喷雾性能测量，将生成的具有不同液态水含量（Liquid water content， LWC）和体积中值直径（Medium volume diameter， MVD）特征的云雾参数组合，在试验段中心位置生成了水滴质量分布曲线接近附录O规定的冻毛毛雨条件。研究结果表明，采用分别模拟相应水滴质量分布的大水滴和小水滴云雾，再进行组合喷雾能够较好地预测和指导在冰风洞中构造大水滴云雾，同时验证了在冰风洞内能够采用两种喷嘴模拟水滴质量为双峰分布云雾条件的可行性。

摘要:风荷载是超大型冷却塔设计的控制荷载，塔筒内部风荷载取值仅考虑了良态风工况。为研究台风作用下超大型冷却塔内吸力分布特性，采用多重嵌套的中尺度天气研究预报（Weather research and forecast，WRF）模式对台风“鲇鱼”进行高时空分辨率模拟，并借助最小二乘法优化技术拟合得到近地面三维风速剖面。以山西潞安电厂220 m世界最高冷却塔为对象，结合中-小尺度耦合模式嵌套技术对超大型冷却塔进行台风和A类地貌下大气边界层良态气候风的近地面三维风场CFD模拟。在此基础上，探讨了塔内绕流特性、能量分布、阻力系数以及风阻的差异和产生原因，对比分析了冷却塔内表面风压系数三维分布特征，最后给出台风作用下超大型冷却塔内吸力的取值建议。结果表明，采用WRF-CFD耦合模式可以有效模拟台风下超大型冷却塔近地三维风场，考虑0%、15%、30%及100%百叶窗透风率下台风致内吸力系数取值分别为-0.61、-0.36、-0.34和-0.42。

摘要:为了探究小扰动作用对动力学系统不变量的影响，研究El-Nabulsi指数模型和El-Nabulsi幂律模型下非保守系统的近似Noether不变量。根据Hamilton原理，并以非标准Lagrange函数作为其作用量泛函，建立非保守系统的El-Nabulsi型动力学方程。在此基础上，依据泛函在无限小变换下的不变性，给出非保守系统在小扰动作用下的近似Noether不变量。当未受扰动时，则给出精确Noether不变量。证明了El-Nabulsi指数模型和El-Nabulsi幂律模型下非保守系统的近似Noether不变量定理。本文方法为研究非保守系统动力学提供了一个新的思路，算例亦显示结果之有效性。