探测小行星将是未来几十年内航天界的研究热点.现有资料表明小行星多为疏松多孔的碎石堆结构,易受探测活动的影响而破碎瓦解,因此对其探测必须先进行动力学建模,研究探测活动与小行星结构的相互作用,确保探测任务顺利执行.在中国即将开展小行星探测任务的背景下,调研分析了散体动力学的研究和发展情况;并根据国内外的相关研究,对目前碎石堆小行...
在火星探测任务的进入飞行过程中,开展气动测量将获取大量宝贵的气动特性数据,一方面可以验证进入探测器气动外形,掌握其准确的气动特性,另一方面,可以积累详实的火星大气数据,为后续任务提高落点精度等飞行性能提供支持.本文针对火星探测器进入飞行任务,基于弹道重建和嵌入式大气数据传感系统(flush air data system,FADS),提出火星探测器进入...
火星探测的制动捕获机会唯一,是影响任务成败的关键.从限制性三体问题出发,推导了火星引力球、作用球与希尔球半径的计算公式,比较了三者的特点与适用范围,并结合作用球的定义与物理意义,给出了一种火星探测制动捕获段的工程定义.在作用球范围内建立了火星制动捕获段动力学模型,给出了对捕获轨道精度产生影响的各项误差源.通过蒙特卡洛仿真,定量...
差分干涉测量技术是获取深空探测器高精度角位置信息的重要技术手段.本文以中国深空网在嫦娥3号(CE 3号)任务中首次应用为背景,论述深空网测控模式差分干涉测量技术的测量模型,相对于传统的短时交替观测模式,该方法能够全时段确保目标航天器的遥测、遥控通信,克服短时交替引起的航天器遥测信息中断以及应急遥控指令无法发送的问题.基于CE 3号环...
在一般的多体系统动力学研究中认为运动关节是理想运动副.然而,实际中的运动关节不仅含有间隙与摩擦,还有间隙引起的关节元素之间的接触碰撞、局部变形和磨损.多体系统动力学中的关节效应不仅引起了系统的振动和噪声,减小了系统的可靠性和寿命,而且损失了系统的精度和稳定性.为此,对近十几年多体系统动力学中关节效应的研究进行了详细分析,总结...
放电等离子体对流动的控制机理可按热效应和非热效应分为两大类,其中放电等离子体的热效应对流场中激波结构有着明显的控制作用.目前在放电等离子体热激励对激波控制的数值模拟过程中,通常采用等效热源的方式来实现放电的热效应,数值模拟和实验的结果显示放电产生的局部温度可达到上万度.如果数值模拟的过程中没有考虑到气体等压比热随温度的非...
内分液流型调控管依靠微尺度网孔阻气通液的毛细力学特性,调控气液两相间歇流型以实现传热强化.基于Lockhart--Martinelli分相模型以及Zuber--Findlay漂移流动模型,建立描述内分液竖直管内流体动力特性的一维数学模型.采用模型求解实验工况,计算结果与实验结果误差均在20%以内.计算发现,液速对流动现象起决定作用,而气速影响通过丝网的渗透程度....
针对波状基底上含不溶性活性剂液滴的铺展过程,引入受活性剂浓度影响的分离压模型,应用润滑理论建立了液滴高度和活性剂浓度演化方程组,通过数值计算方法得到了分离压作用下含活性剂液滴过程的演化特征.研究表明:分离压作用下的液滴演化时间显著缩短,铺展速率加快,铺展前沿处衍生出的子波结构明显减少,铺展更加稳定;分离压对液滴铺展稳定性的影...
在一种新型化学非平衡流解耦算法框架下,将WENO5M格式用于化学非平衡流动的流场计算.为了验证所发展算法的准确性,对多个典型算例进行了计算.首先计算了Oran的反射激波诱导爆轰实验,并考虑了不同化学反应机理和网格收敛性的影响,得到的计算结果与实验和其他文献给出的计算结果符合很好,并且由于采用了一种最近提出的氢氧燃烧机理,模拟得到的实验...
利用微纳米压痕实验测定β-HMX单晶(010)晶面和α-RDX单晶(210)晶面的力学性能参数和微观破坏特征,并利用数值拟合确定了含能单晶的部分本构参数.通过微纳米压痕实验连续刚度法(CSM)得到HMX单晶和RDX单晶的弹性模量和硬度,RDX单晶的硬度和模量都大于HMX单晶,其硬度值均表现出一定的尺寸效应.利用原子力显微镜(AFM)分析了HMX单晶和RDX单晶的微观破...
传统离散元方法在处理破裂问题时,采用界面上的准则进行判断,裂纹只能沿着单元边界扩展.当物理问题存在宏观或微观裂隙时,在界面上应用准则具有其合理性;而裂纹沿着单元边界扩展,使得裂纹路径受网格影响较大,扩展方向受到限制.针对上述情况,可以基于单元破裂的方式,构建连续-非连续单元法,并应用于岩石裂纹扩展问题的模拟.该方法在连续计算时,将...
吕德斯效应是多种金属和合金材料由于屈服阶段的不均匀变形而在材料表面产生条带状褶皱的现象,它会使冲压件表面质量降低.为了防止它的出现,对吕德斯效应进行研究变得非常重要.采用小视场(15 mm×15 mm)下三维数字图像相关方法对小尺寸低碳钢试件在单轴拉伸载荷作用下的变形场进行测量,实际观测了小尺寸试件的吕德斯效应,结合理论模型解释了其形...
用解析法分析了单纤维从聚合物基体中的拔出过程,采用弹性-塑性内聚力模型模拟裂纹的扩展和界面失效,确定了临界纤维埋入长度,该值区分两种不同长度的纤维拔出过程.在纤维拔出过程,界面经历不同的阶段.纤维埋长小于临界长度时,界面的脱粘载荷与纤维的埋长成正比;超过临界长度后,界面的脱粘载荷近似为常数.分析了界面参数对脱粘载荷的影响:增加界...
从无阻尼欧拉-伯努利梁振动方程解析解出发,推导了有限长梁的关于谱系数的时间-空间平均能量和功率流表达式.在此基础上,从泛函分析观点,探讨了弯曲运动场:衰减振动、行波模式分解关于能量、功率泛函的正交性.结果表明:弯曲衰减振动模式和行波模式关于功率流、机械能时间-空间平均是相互独立的,即关于场能和场功率互不干涉,满足叠加原理;衰减振...
在处理区间参数结构动力响应问题时,现有的分析方法大多局限于一阶区间分析方法.如果参数的不确定量稍大,采用一阶区间分析方法对结构动力响应范围进行估计可能会失效,所以需要考虑二阶区间分析方法.但是采用基于区间运算的二阶区间分析方法得到的结果将会对动力响应范围过分高估.为了克服以上缺点,首先基于二阶摄动法得到结构动力响应广义函数....
航天器的矢径可以分解为矢径模和单位矢量的乘积,利用该性质将传统轨道动力学方程分解为矢径模和矢径方向的动力学方程组,实现了航天器位置信息的分离;针对两个方程分别采用常数变易法和四元数描述方法,将轨道动力学模型转化为线性无奇异的方程组,同时得到了7个新轨道变量,且建立了新轨道变量与惯性系下航天器位置速度信息以及轨道六要素之间的...
求解玻尔兹曼(Boltzmann)模型方程的气体动理学统一算法(unified gas kinetic scheme,UGKS)是为模拟存在显著稀薄气体效应流动而建立的.在该方法中,如果速度空间离散采用传统的离散速度坐标法(discrete ordinate method,DOM),将会导致相容性条件得不到严格满足,从而引入数值误差.本文从理论分析及数值试验两方面说明了该数值误差,正比于来流马赫...
针对桩与连续梁组合这一基础形式,研究了梁-桩-土竖向耦合振动特性.首先,将桩假设为一维黏弹性杆件,采用平面应变模型模拟桩侧成层土对桩的动力作用.同时,桩顶对梁的支撑简化为竖向点支撑.然后,分别根据一维杆件纵向振动理论和Timoshenko梁理论给出桩和梁的竖向振动控制方程并求解,进而借助离散傅里叶逆变换获得在梁上瞬时激振下梁和土层以上桩...
采用反应力场分子动力学方法模拟了梯恩梯(2,4,6-trinitrotoluene,TNT)冲击压缩过程.冲击压缩完全时,体积压缩至原体积40%,梯恩梯分子分解完毕,体系压力达到峰值.随后稀疏波反向拉伸致大量原子或分子基团飞溅至下游,同时压力开始卸载.密度及粒子速度剖面显示压缩波后方密度较大,粒子基本处于静止状态,且压缩波内存在较大的粒子速度梯度.早期化学...
空间机动技术是实现空间操作任务的基础,具有重要的研究价值.研究了连续推力作用下航天器转移轨道设计问题,提出了一种基于虚拟中心引力场的轨道设计方法.该方法有两大特点:(1)能够将机动轨道设计问题转化为虚拟中心引力场参数的优化问题,简化了设计过程;(2)对轨道形状或推力方向、大小不做任何假定,能够应用于一般情况下的机动轨道设计.将该方...
简要介绍了第八届全国动力学与控制青年学者学术研讨会的会议举办情况,对参加此次学术研讨会的各位专家、学者所做的报告内容进行了综述,并给出一些建设性的意见和建议.
2014年以来,许多同志为《力学学报》,《力学与实践》,Acta Mechanica Sinica,《力学进展》和Theoretical&Applied Mechanics Letters审阅了大量的稿件,付出了辛勤的劳动.由于他们的工作,使刊物的质量得以提高,读者、作者与编者也都从中获得教益.五刊编委会在此谨向广大审者致以诚挚的谢意!(名单按姓氏拼音排序,截止日期2014年12月31日)
随着人类深空探测的发展,国内外航天领域的研究越来越聚焦于以火星、小行星等近地行星为目标天体的探测问题.深空测控的精度对所有深空探测任务都是至关重要的,火星探测任务设计中特别关注探测器被火星捕获段,小行星探测任务设计中特别关注飞向小行星的过渡轨道、环绕小行星飞行、对小行星的附着、采样、撞击等操作.在Acta Mechanica Sinica 201...
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