弹体落水过程中附加质量变化影响研究

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附加质量法检测精度的对比分析

附加质量法检测精度的对比分析作者：徐梦璇丁亮清来源：《企业技术开发·中旬刊》2013年第06期摘要：依据糯扎渡水电工程中附加质量法测定大坝堆石体密度的实例，简述了附加质量法的基本原理，对比坑测法分析了在不同锤击距离产生的激振力对附加质量法检测结果的影响。

关键词：附加质量法；堆石体密度；锤击距离中图分类号：TV223.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0017-02针对糯扎渡水电工程堆石体大坝高强度填筑、大方量和长时间、多料源填筑施工作业，为了保证堆石坝施工质量和工程进度，需要在施工过程中对填筑质量进行实时跟踪检测、控制施工质量、及时反馈和处理不合格部位，确保坝体填筑质量。

坑测法是堆石体密度检测的传统方法，结果准确，但检测效率低、代表性差、费时、费力、耗资大，且具有破坏性。

附加质量法具有快速、实时和相对准确的特点，目前该方法已经在多个堆石坝工程中成功运用。

为进一步提高在附加质量法检测精度，以坑测法的检测结果为参照值分析了不同锤击距离产生的激振力对附加质量法检测结果的影响。

1 附加质量法的基本原理不同坝料具有物理力学性质的差异以及同一坝料在不同的工况下也有物理力学性质的差异，这为采用附加质量法测试堆石体密度提供了物理前提。

堆石体刚度（K）和堆石体参振质量（m0）是反映堆石体物理力学性质的两个重要参数，也是求解堆石体密度（ρ）的关键环节。

因此，测量堆石体刚度（K）和堆石体参振质量（m0）的基本思路是：从模拟地基基础振动模式入手，引入质弹模型，采用附加质量的办法求解K和m0。

附加质量法是将一定面积以下的堆石体等效为单自由度线性弹簧振动体系，理想的单自由度线性弹簧振动体系，完全弹性体的弹簧一端固定，另一端连接质点m，依据单自由度弹簧体系的振动理论，将附加质量和压板等效为一根弹簧，实际构造的数学模型与理想模型的差别在于弹簧体上，弹性堆石体是具有质量和体积的，而理想模型弹簧体是没有质量和体积的，为了解决这个因素，将振动单子改成一个可随时改变的等差质量Δm体—附加质量，测出各级质量下所对应体系的垂向自振频率f，根据f与Δm的关系，即可求得压板下的参振质量m0。

潜射导弹运动特性的分析与测试

潜射导弹运动特性的分析与测试王聪王学孝徐世昌张嘉钟(哈尔滨工业大学,哈尔滨,150001D摘要针对潜射导弹水下发射力学环境,在给定推力作用下,对导弹模型水下运动的速度特性以及运动轨迹进行了分析O对导弹水下推力,运动过载以及弹体结构应变等参数进行了试验测试,并取得了理论分析和试验测试结果的一致性O关键词力学特性,测试,水下发射,导弹OAnalysis and Testing On Dynamic PrOpertyOf Submarine-launched MissileWang Cong Wang XueXiao Xu Shichang Zhang Jiazhong(~arbin Institute of technology,~arbin,150001DAbstract In consideration of the dynamic ambient,this paper analyzes the velocity property and the trajectory of a missile under defined thrust.And the parameters of underwater thrust,mo tion overload and airframe structure strain of the missile model are measureed at the same time, and theoretical and testing results come out in consistence.Key WOrds Kinematic property,testing,Submerge launching,Missile.1前言潜射导弹由于其良好的生存性而受到人们广泛重视O动力发射在很大程度上可以提高导弹的运动稳定性,但是在水下点火发射时存在严重的分离,多相耦合等力学环境问题O因而人们要求对导弹结构静态及动态强度进行准确的校核O随着计算机,有限元以及系统仿真技术的发展,理论分析在一定程度上可以获得比较好的计算结果,但对结构复杂并在水下发射的导弹而言,计算结果的精度尚不能满足工程实际应用的要求O因此,试验测试仍然是结构强度分析的主要手段O针对导弹水下发射过程中的壳体结构强度及动力学问题,利用潜射导弹缩比模型,通过理论计算对导弹在水下的运动特性进行预测O在此基础上进行了该模型的水下运动响应测试试验,具体测量了导弹模型水下点火发射过程中发动机推力时间历程,过载以及壳体特定部位的应变等参数,并分析了发射过程的激振特性,结构强度及运动特性等O理论与试验结果取得了良好的一致性,为一类潜射导弹的总体设计提供了参考依据O2导弹运动过程仿真分析为了进行导弹模型水下运动仿真计算,作以下基本假设:a D不考虑地面及水面的边界条件,把流场视为无穷远;b D对于点火瞬间的加速过程进行了简化,从模型离轨瞬间开始进行仿真计算;c D由于D收稿日期:2001 0 10王聪:男,38岁,博士,主要从事航天器结构动力学,振动与控制,结构系统动态分析与测试技术等研究试验所采用发动机的药量相对较小,忽略燃烧过程中的质量变化以及由此引起的重心移动;d )认为侧向和横向扰动对纵向运动的影响足够小,考虑水下航行体多数情况下,采用小扰动线性化方法可在工程上给出足够高的精确解,本例将导弹水下运动过程视为一个常微分方程组的初值问题,各项初始条件对应于弹尾离轨时刻,计算至无动力段速度衰减到接近0为止,基于地面坐标系导弹运动方程为mU -=-A I U 2-TcoSO -PSin6(1)mU6-=A O yU 2O -A 6yU 26e-A c yUc-/22(U -O -UO-)-/26c --TSinO -PcoS6(2)J c - =A O m U 2O -A 6y I e U 26e -A c m Uc -/26(U -O -UO -)-/66c - -B(hSin0-I b coS0)-Th (3)0-=c;I -=UcoS6;y -=USin6;(4)式中6 轨迹倾角,7CC(下同),6=0-O(0为俯仰角;O 为迎角);A I 弹体阻力系数,A I =1/2PSC I ,C I 0.1~0.25,实际阻力系数与表面材质有关;A O y 弹身法向力系数,A O y =1/2PSC O y ,C Oy =2;A 6y 尾翼法向力系数,因尾翼安装角为0,故6=O;A c y 该系数代表由俯仰角速度引起的法向力变化;A O m 弹身俯仰力矩系数,A O m =1/2PSC Oy I GN ,其中I GN =I G -I N ,I G 为重心(距导弹头部距离);定常情况下弹身法向力主要集中于头部的曲线段,I N 为弹身法向力的压力中心,约取弹头长的5/17;A 6y 尾翼俯仰力矩系数;A c m弹体赤道抑制力矩系数;/Lj 考虑非定常力的流体附加质量,/22/m近似取1.0,/26/m 近似取0,/66/J 近似取1.1;T 发动机推力;B 静浮力;P 为负浮力,P =G -B;J 弹体绕重心的纵向运动转动惯量,经实际测试约为10kg m 2;I e 尾翼焦点至重心的距离;I b I G -I F ,I F 为浮心;h 重心相对于弹体轴线的下沉,此处为0,计算用相关参数取值如下,水密度P =1020kg /m 3,导弹最大外径D =0.16m ,S =TD 2/4m 2,弹体长度l =2m ,浮心(距导弹头部距离)I F =0.963m ,浮力34.5kg ;质量m =32.8kg ;根据实际测试,发动机推力0~1.5S 取786N ,1.5~1.6S 线性衰减到0,发射架前后支点距离0.6m ,导弹纵轴线位于水面以下3.2m ,在此基础上导弹运动特性理论计算结果见图1~2,图1为重心位置I G =0.985m 的MATLAB 计算结果,图2为重心位置I G =0.970m 的MATLAB 计算结果,图中上面曲线为导弹质心运动速度,下面曲线表示导弹质心高度轨迹,图1重心位于0.985m时的弹道仿真结果图2重心位于0.970m 时的弹道仿真结果计算结果表明,如果重心处于浮心后15mm 以外,弹道会逐渐扬起,重心越靠后,弹道越高,重心在浮心之前或重心与浮心接近的情况下,弹道在有动力段基本保持水平,而在无动力段持下降趋势,在水阻力作用下9当速度衰减到足够小时9弹体会在浮力的作用下浮起G 以下试验定性地说明了这一现象G3导弹模型水下发射测试与分析发动机作为导弹水下发射的动力源9其推力也是实际导弹结构动态特性的主要激励形式9因而必须对发动机推力进行测试G 同时测试导弹壳体结构过载\应变等输出参数的时间历程9以考查在发动机纵向推力激励作用下9导弹模型结构的动态响应大小9检验导弹在水下运动时实际动力学状态G 供测试用的导弹模型由头部\前舱\中舱\测量舱及发动机舱等组成G 考虑相似性9在导弹模型头部及前舱段中加有配重9应变测量舱段采用有机玻璃材料G 中舱段内装有自行设计的内置式测试记录装置及电源9在发动机与弹体之间装有推力传感器G 测试模型结构见图3G图3导弹水下运动测试系统测试时将导弹模型水平状态固定在专用发射架上放入水池9正确调整导弹初始姿态9保持导弹模型纵轴线位于水面以下3.21深处G 在t =0时刻9通过点火控制器启动测试记录装置9到t @3.3S 时发动机自动点火9t @4.8S 发动机工作结束9到t @10S 时记录仪工作结束G 回收导弹模型并尽快取出测试记录设备9检查记录设备是否正常有效9进而利用专用设备提取各通道信号9对数据进行分离以备进一步处理G基于同一模型重复进行了3次水下点火试验9结果具有良好的重复性G 典型发动机推力测试结果如图4所示G 由图可见点火开始时刻9会产生较高的推力脉冲(幅值>1666N )9但持续时间很短(约21S )9所以能量较少G 在发动机工作结束时9呈现出较大的卸载脉冲G 在1.5S 工作期间9发动机的推力幅值逐渐减小9平均值约为786N G相应于发动机推力的变化9导弹模型件出现加载和卸载峰值G 弹体结构过载的时间历程如图5所示9从图中可以看出9在发动机点火以前9过载幅值图4发动机推力时间历程曲线图5纵向过载时间历程曲线为09在发动机点火及工作结束时刻9过载峰值较高9分别达到30g 和50g 9在发动机工作其间存在与发动机推力正比的过载量G 同时存在一定的交流分量9是由于发动机白噪声激振以及导弹模型结构随机动响应的结果G 而在t 2以后9无动力运动段的加速度时间历程主要反映了结构系统的动态响应特性G图6积分后得到的速度时间历程曲线对图示5所示沿运动方向的过载进行积分9可得到图6所示的运动速度时间历程曲线G 与计算不同的是发动机开始点火时刻为t 3.3S在1.5S的发动机工作期间导弹运动速度曲线相当接近而在无动力段稍有误差这是由于理论计算的简化试验过程中结构动态影响以及测试信噪比相对较低造成的O同时从试验过程录像资料可以看到导弹在有动力段基本保持水平运动当速度足够小时导弹在浮力的作用下浮起O总之试验与以上计算结果取得了较好的一致性表明所进行的理论分析与试验测试方法是可行和有效的O 4结论本文就导弹模型水下有动力发射运动特性进行了建模与理论计算并利用模型结构件进行了实际水下点火发射试验测得了模型导弹水下发射时的发动机推力和结构过载的时间历程曲线进一步得到了运动特性曲线O理论和试验结果取得了较好的一致性表明了所进行的理论计算与试验方法的有效性O在一定程度上掌握了导弹模型结构在实际工作状态下的动力学及运动学特性为一类潜射导弹的结构系统动力学设计提供了有价值的依据O参考文献1陶敏杨耀文刘正兴.结构在水下运行过程中的自振特性及动力响应研究.上海交通大学学报1997 31(7D. 2吴旭光.水下自主航行器动力学模型.西安:西北工业大学出版社1999.3仲峰泉陆夕去庄礼贤.火箭水下发射复杂流场的近似数值模拟.宇航学报2000 23(2D.4刘庆茂.复杂结构水下模态试验研究.导弹与航天运载技术1997 (4D:23~29阿里安5G运载火箭恢复发射2002年3月1日阿里安5G运载火箭于格林尼治时间1时7分在法属圭亚那库鲁航天发射中心顺利完成了第8次正式发射任务成功地将欧空局的EnviSat卫星送入了大约800km高的太阳同步轨道O EnviSat卫星质量约8.1t尺寸为4m>4m>10m是目前欧洲研制的最重也最为复杂的卫星也是欧洲继20世纪90年代成功发射ERS-1和ERS-2之后发射的第2代地球环境监测卫星卫星造价21亿美元O欧空局原计划2001年10月发射这颗卫星但由于去年7月12日第7枚商用阿里安5G运载火箭进行双星发射时上面级发动机不稳定燃烧导致卫星未进入预定轨道为此阿里安空间公司暂时停止了阿里安5G火箭的发射O阿里安空间公司还将在2002年进行另外4次阿里安5运载火箭发射任务其中包括两枚阿里安5改进型火箭阿里安5ESV和阿里安5ECA的首次发射O这两种火箭由于采用了性能更优的上面级因而运载能力也获得了显著提高前者采用改进的可贮存推进剂EPS上面级单颗地球同步轨道卫星的发射能力达到8t而后者采用ESC-A低温上面级同种轨道的卫星发射能力提高到10.5t O(孙雅平摘自Internet D波音公司德尔它3火箭计划2004年退役据波音公司透露该公司目前还有9枚可供使用的德尔它3运载火箭其中7枚已与波音卫星系统公司签署了发射合同另外两枚火箭计划2003年分别为美国国家航空航天局和ICO公司发射一颗GOES气象卫星和一颗ICO移动广播通信卫星O2004年之前德尔它3运载火箭将逐步退出航天发射市场O波音公司自从1995年开始研制德尔它3运载火箭1998年8月该型火箭进行首次发射时遭遇失败次年5月第2次发射时再遭失败直到2000年8月23日第3次试射时才获得成功至今未完成任何的商业发射任务O波音公司与原来的休斯空间与通信公司(现为波音卫星系统公司D~劳拉空间系统公司和阿尔卡特空间公司等签有德尔它3火箭发射合同但由于德尔它3火箭的地球同步转移轨道(GTO D运载能力与即将投入使用的德尔它4中型普通型火箭相当前者的GTO运载能力为3.8t而后者的为4t因而波音公司准备尽快淘汰德尔它3火箭O与上述公司签署的卫星发射合同如果在2004年之前未能履行完毕波音公司将使用德尔它4火箭继续履行合同或者取消合同O(赵颖供稿D。

物体在带自由表面的流体中作任意运动的附加质量的开题报告

物体在带自由表面的流体中作任意运动的附加质量
的开题报告
1.研究背景：
物体在流体中运动时，会受到环境流体的阻力和影响，这些影响可
能会导致物体的质量发生变化。

在自由表面流体中，物体所受到的影响
更为显著，其质量增加的现象被称为附加质量效应，这一现象普遍存在
于自由表面的流体中，对物体在流体中运动的特性和稳定性等都有着重
要影响。

因此，了解物体在自由表面流体中附加质量的变化规律，有助
于掌握流体力学的基本知识，为相关工程设计和实践提供理论依据。

2.研究目的：
本文旨在探究物体在自由表面流体中作任意运动时的附加质量效应，分析物体速度、形态和流体密度等因素对其产生的影响，深入探讨附加
质量效应的特点和机理，进而为相关领域的工程设计和实践提供理论支持。

3.研究方法：
本项研究首先将建立物体在自由表面流体中运动时的数学模型，通
过偏微分方程求解，得到物体的运动轨迹和附加质量大小。

然后，针对
不同物体形状和流体密度等因素，分析其对附加质量效应的影响，通过
数值模拟和实验验证相互印证。

4.研究意义：
通过本次研究，可以深入理解物体在自由表面流体中运动时的动力
学特性，揭示附加质量效应的机理和特点，有助于相关领域工程设计和
实践的开发和改进。

同时，本项研究成果还可为流体力学理论研究和应
用提供重要参考。

5.研究进度：
目前，本项研究已经完成了数学模型的建立和求解，正在进行物体形态、流体密度等因素的影响分析，同时将进行数值模拟和实验验证，最终形成完整的研究报告。

弹性体和带空泡体的附加质量动态数值计算

ｍｓｃｎｑｅｉａｏｔｌｅｈｒｂｅｄｅｓｏｐｔｉｎｗｅｊｃｏｅｇｌｏｅｒｌ — ｅｈｔｈｉｄｐｄｔｓｖｅｐｏｌｍｏａｄｄｍａｓｍｕａｏｈｎｏｅｔｍｖｉｙｒｆｍｅｅｕｓｅｏｏｔｆｃｔｂｓｉｒｄｄｏｓａ
ｔｈｅｍｏｅｄＲｙｅｇｌｓｅａｉｔｎｍｏｅ．Ｔｅｓｕｙｏａｉｏｄｅｓｎｉａｅａ，ｔｅａｔｃｉａｄｌａａｌｉｈＰｅｓｔｖｔｉｄ１ｈｔｄｎｃｖｔｆｗａｄｄｍａｓｉｄｃｔｓｔｔｈｔ－ｐｓｎｃａｏｙｌｈａ
第２卷第期７４
文章编号：０６—９４（００）４－０４０１０３８２１０３９— ６
计
算
机
仿
真
２１年４００月
弹性体和带空泡体的附加质量动态数值计算
弓三伟陆宏志邹正平卢凤翎，，，
（．北京航空航天大学能源与动力工程学院，１北京１０９；０１１２．中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京１０７００６）摘要：附加质量是水下航行器水动力特性中的重要参数，于弹性体和带空泡状态下的附加质量计算还有一定的困难。采对用基于动网格技术的三维非定常粘性ＣＤ程序解决了物体在流场中刚体运动和弹性变形所引起的附加质量计算问题。通Ｆ
ａｄｆｒｔｉｅａｌｌｓｈｓａｓｃａｉｎｅｉｔｂｔｅｅｆｏｔｃｖｔｔｎｂｂｌｅｇｈａｄｔｅｔｓｅｓｎｓｘｍｐｅａｃｏｅｐｙｉｌａｏｉｔｘｓｓｅｗｅｎｔｒｎａａｉｕｂｅｌｎｔｎｈｒｖｒｅｏｈｃｓｏｈｉｏｎａ

采用ANSYS计算进水塔地震动水附加质量的方法研究

摘
７１００６５）
要：进水塔内外的动水压力在塔体地震作用中占有重要比例，因此在进水塔地震作用效应的动力分析中必须
考虑塔体和内外水体的动力相互作用。在ＡＮＳＹＳ中动水压力是以附加质量的形式通过其内置的质量单元
ｕｎｉｔＭＡＳ１．ａｃｔｓｏｎｈｅｔｔｏｗｅｒｂｏｄｙ．ｎｌｅＭＡＳｓ２１ｕｎｉｔｉｓｗｉｈｔ６ｄｅｇｒｅｅｓｏｆｅｅｄ０ｍ．ＴｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔａｄｉｔｄｉｏｎａｌｉｎａｓｓＬ：￣ａｎｄｉｎｅｒｔｉａｍｏｍｅｎｔｓｃｎａｅｂ
ＳｔｕｄｙｏｎＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｄｄｉｔｉｏｎａｌＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＭａｓｓ
ｏｆＩｎｔａｋｅＴｏｗｅｒｉｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅｂｙＡＮＳＹＳ
ｉｄｔｉｏｎａｌｍａｓｓｅｓｉｓｉｎｖｏｌｖｄ．ｅＮａｍｅｌｙ．ｈｏｗｈｔｅｄｄａｉｉｔｏｎａｌＨｌ鹊ｓｃａｌｌｍａｔｃｈｔｈｅｉｒｄｅｃｉｆｏｎｏｆｈｔｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅａｃｔｉｏｎ．ＱｕｉｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｗｉＵｂｅｒｅｓｕｌｔｅｄ

弹簧铁块在液体中浮力的变化

弹簧铁块在液体中浮力的变化在液体中，弹簧铁块浮力的变化是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。

首先，我们需要了解弹簧铁块的基本原理和浮力的基本概念。

弹簧铁块是一种特殊的物体，其内部含有弹簧结构，能够在外部施加压力时产生弹性形变。

当弹簧铁块被放置在液体中时，它会受到两个力的作用：重力（向下的力）和浮力（向上的力）。

首先，我们来讨论重力。

弹簧铁块的重力是由其质量和重力加速度决定的。

无论弹簧铁块是否在液体中，其重力都是存在的。

接下来是浮力。

浮力是液体对物体向上托的力。

当弹簧铁块在液体中时，它会受到周围液体的压力，这些压力的总和就是浮力。

当弹簧铁块在液体中时，浮力的变化会受到以下几个因素的影响：1. 液体的密度：液体的密度越大，弹簧铁块受到的浮力就越大。

这是因为密度大的液体对弹簧铁块的压强更大，产生的浮力也更大。

2. 弹簧铁块的形状：弹簧铁块的形状会影响它排开液体的体积，进而影响浮力。

一般来说，形状规则、体积较大的物体在液体中受到的浮力更大。

3. 弹簧铁块在液体中的深度：弹簧铁块在液体中的深度增加，受到的浮力也会增加。

这是因为随着深度增加，液体对弹簧铁块的压强也会增加，从而产生更大的浮力。

4. 弹簧铁块的状态（是否被压缩）：如果弹簧铁块被压缩，那么它排开液体的体积会减少，导致浮力减小。

这是因为弹簧铁块被压缩后，其体积变小，排开液体的体积也相应变小。

综上所述，弹簧铁块在液体中浮力的变化是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。

了解这些因素可以帮助我们更好地理解和应用浮力原理，为工程、物理、化学等领域的研究和应用提供更多有价值的信息。

系统附加质量和附加刚度对模态试验结果的影响1

系统附加质量和附加刚度对模态试验结果的影响王大鹏蔡骏文（中国航天科工集团某院 100074）摘要：以飞行器尾翼的模态特性试验为例，分析系统附加质量和附加刚度产生的机理及其对模态试验结果的影响，并对减小这种影响的方法进行了讨论。

关键词：模态试验；附加质量；附加刚度1. 引言在模态试验中，由于目前试验手段的局限性，由激振器动圈质量、激振器内部弹簧、以及激振器的安装方式、激励位置而造成的系统附加质量、附加刚度给模态试验结果带来了一定的测量误差。

对于飞行器的弹体特性试验来说，这种影响比较小，可以忽略；但对于飞行器的尾翼特性试验来说，由于尾翼质量比较小，特别是舵面，质量在1千克左右，此时系统附加质量和附加刚度对其模态试验结果的影响就比较大。

2.飞行器尾翼模态试验结果表1列出了对于飞行器的同一片尾翼，用不同的激振器、激振器连接杆进行模态特性试验得到的试验结果。

从表中我们可以看出，用20公斤推力的激振器测量的尾翼一阶弯曲频率比2公斤推力（A型）的激振器测量得到的尾翼一阶弯曲频率要低大约5Hz，比2公斤推力（B型）的激振器测量得到的尾翼一阶弯曲频率要高大约1Hz；而对于舵面旋转模态试验来说，用20公斤推力的激振器测量的舵面旋转频率比2公斤推力（B型）的激振器测量得到的舵面旋转频率要高大约13Hz。

这说明系统附加质量和附加刚度对尾翼的特性试验结果造成了比较大的影响。

表1 飞行器尾翼的模态试验结果一弯模态频率(Hz) 旋转模态频率(Hz)激振器动圈质量（克）激振器类型备注66.5 122 100 2公斤推力激振器(A型)激振器连接杆为刚度比较大的钢杆61.2 103 352公斤推力激振器（B型）激振器连接杆为刚度比较小的细铜杆62.2 116.8 200 20公斤推力激振器激振器连接杆为刚度比较小的钢丝柔性杆本文就以飞行器尾翼的模态特性试验为例，具体分析这些附加质量、附加刚度的产生原因和作用机理，讨论如何设法减小其对模态试验的影响，使试验结果尽量靠近结构的真实固有频率。

降落伞附加质量的计算方法

降落伞附加质量的计算方法黄伟【摘要】The canopy force is an important parameter of the parachute opening process. Calculating ca-nopy force is based on drag character performance of the canopy and added mass method, by modeling recov-ery system dynamic equation, and computing the load change during parachute opening. Thus, the precision of the added mass is crucial for the parachute opening force calculation. In the past, the researching added mass was based on the assumption of ideally inflated canopy shape, using the added mass coefficient method, how-ever, the research of the establish method of the added mass coefficient has never been developed. This paper gives a description of the added mass of parachute, including its concept, spacecraft-parachute system motion equation, numerical calculation, and two engineering calculation methods for canopy added mass i.e. inner mass method and inflation radius method. Through the comparison between the two engineering calculation methods, the inflation radius method can be used to calculate the radial and axial added mass of parachute, so it is better to use the method to determine the added mass for engineer.%降落伞开伞充气过程中，伞衣的载荷是一个重要的参数。

大坝填筑坑测干密度与附加质量法测干密度相关性研究

大坝填筑坑测干密度与附加质量法测干密度相关性研究【摘要】某水电站大坝坝型为混凝土面板堆石坝，为确保大坝堆石填筑质量，堆石填筑密度采用传统的灌水法和附加质量法共同检测。

但实际施工中因堆石的岩性、粒径及成分复杂多变，以及附加质量法本身条件的限制，实际施工中测试精度有一定得偏差。

本文就附加质量法干密度测试精度与传统的灌水法进行比较，找出在特定的条件下两者之间的一般关系。

【关键词】大坝填筑；坑测干密度；相关性0.工程概况某水电站混凝土面板堆石坝坝顶高程1626.00m，坝基最低高程1471.00m，最大坝高155m。

坝顶长525.328m，坝顶宽12m，坝底最大宽度455m，坝顶上游侧设4.2m高混凝土防浪墙，墙顶高程1627.20m。

坝体从上游向下游依次分为垫层区（2A）、过渡区（3A）、主堆石区（3B）、下游干燥堆石区（3C）、下游堆石排水区（3D），在周边缝下设特殊垫层区（2B）。

在面板上游面下部设上游铺盖区1A及盖重区1B。

1.附加质量法附加质量法又称为△m法，其基本原理为：第一，将测点抽象为“质弹体系”振动模型；第二，用附加质量法测量测点处的地基刚度K和地基土参振质量m0；第三，用体积相关法求解地基填筑体的湿密度ρ；第四，用等体积法求取测点地基填筑体的干密度ρ；第五，利用湿密度ρ和干密度ρ求解含水率ω。

本工程附加质量法的主要设备配置：WYS密度检测仪、频率27Hz～100Hz 拾震器、半径25cm，重量80㎏的圆形钢质承压板5块、50kg击震锤等。

2.传统灌水法灌水法又名坑测法，适用于各类土。

其试验过程为：第一，找平需要试验的部位，安放套环；第二，将塑料薄膜铺设在套环底部，然后将套环注满水至与套环顶面齐平并计算水质量m；第三，排出套环内水，取出薄膜，在套环内挖坑取样，计算取样质量m；第四，在试坑内铺设薄膜，注水至与套环齐平，计算水质量m。

据此计算试样湿密度ρ；ρ=·ρ式中：ρ——试坑土的湿密度，g/cm3；m——注入套环内水的质量，g；m——试样的质量，g；m——注入套环和试坑内水的质量，g；ρ——水的密度，g/cm3；3.现场试验检测附加质量法测点按单元面积进行控制，粗堆石料按面积2000m2一个测点进行控制，细堆石料按面积500m2一个测点进行控制，并保证每个填筑单元布置一个测点。

弹体出水附加质量计算及对阻尼系数的影响分析

中图分类号：Ｕ６６４．１１３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－７９５３（２０１３）０６－０１８７－０５
潜射弹体在出水过程中必须考虑流体的影响，弹体结构在流体中的振动特性须计及附连水质量的影响。弹体出水过程属于流固耦合问题，
析解验证方法的计算精度，然后提出考虑附加质量变化的结构运动方程，并得出由于附加质量随
时间变化引起的阻尼力的变化项。在此基础上，
程和结构运动方程，采用数值方法对方程进行解耦计算，如有限元法、边界元、光滑粒子法。对于工程计算来说，强耦合法计算过程耗时、费力，且计算精度受建模质量和求解方法的影响较大。弱耦合方法将流体作用简化成力的形式，加到结构运动方程中，如简化成阻尼力、附加质量力等。弱耦合法计算过程简单，在工程中应用广泛Ｊ。弱
它的固有频率分别是Ａ。。，ＡＡ眈， …。式中：Ａ。。是对应０阶固有频率。Ａ。ｉ的物理含义是单位时间内阶振型变化的次数。刚体加速运动（包括刚体平动和转动）对应的振型在任何时刻均不发生变化，因此Ａ。。＝０；各阶干模态矩阵分别是 ‘ 们， ‘ ¨， ‘ ， …， ‘ ，同理， ‘ 。 ’ 对应刚体
收稿日期：２０１３— ０８— ０８修回日期：２０１３— ０８—１７

水下炮弹流体力学特性及其抗阻优化分析

水下炮弹流体力学特性及其抗阻优化分析在海洋环境中进行水下作业和军事行动是一个具有挑战性的任务，其中水下炮弹作为海洋中的重要武器装备之一，其流体力学特性和抗阻优化成为研究的重点。

本文将探讨水下炮弹的流体力学特性，并提出一种抗阻优化的方法。

1. 水下炮弹的流体力学特性水下炮弹在水中运动时，受到水的阻力、浮力和惯性等力的作用。

首先，水的阻力是水下炮弹运动过程中最主要的阻力来源。

阻力大小受到水下炮弹的速度、体积、形状等因素的影响。

其次，浮力是水下炮弹所受到的竖直向上的力量，与炮弹本身的体积和密度有关。

此外，惯性也是水下炮弹运动中需要考虑的一个因素，它是由于炮弹自身的质量和运动状态所产生的。

2. 水下炮弹的抗阻优化方法为了降低水下炮弹的阻力，提高其速度和机动性，需要进行抗阻优化。

一种常用的方法是通过改变炮弹的形状来减小阻力。

例如，采用流线型的设计能够减小炮弹在水中运动时所受到的阻力，提高其速度。

此外，减小炮弹的表面粗糙度也可以降低阻力。

通过表面的涂覆和光滑处理，可以减少摩擦力，提高炮弹的流线型。

另外一种抗阻优化的方法是通过改变炮弹的材料来降低阻力。

采用低阻力的材料，如减阻涂层或者涂层增塑剂，可以减小炮弹在水中的阻力。

这些材料能够减少摩擦力，提高炮弹的流线型，从而降低阻力。

此外，水下炮弹还可以通过控制其射程和速度来实现抗阻优化。

通过优化炮弹的发射角度和火药的装药量，可以使炮弹在水中运动时尽可能地减小阻力。

3. 水下炮弹流体力学特性及抗阻优化的实例研究为了验证以上提到的水下炮弹流体力学特性及抗阻优化方法的有效性，进行了一系列实例研究。

通过数值模拟分析和实验验证，得出了以下结论：首先，炮弹的形状对其流体力学特性有着重要影响。

采用流线型的设计，能够显著减小阻力，提高速度和机动性。

其次，采用低阻力的材料可以有效地降低水下炮弹的阻力。

涂层增塑剂能够减小表面摩擦力，增加流线型。

最后，通过控制射程和速度，可以实现水下炮弹的抗阻优化。

带空泡运动物体的附加质量研究

学位论文作者签名：黄旋
日期：2009 年 3 月 2 日
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In this work, a method of determining the added mass by “measuring” hydrodynamic force of a cavity swaying or rolling vehicle in numerical “tunnel” is proposed. Reasonable mathematical model and numerical simulation method are introduced in accordance with the characteristics of periodic swaying or rolling movement of a cavity vehicle, realize the solution of vehicle’s behavior of fluids dynamic; then according to the equation of motion, a method of separating the force of the added mass and calculating the added mass are brought up; investigate added mass of an underwater cavity running vehicle.

弹珠水球比赛中选手可以利用水的浮力来改变球的轨迹

弹珠水球比赛中选手可以利用水的浮力来改变球的轨迹在炎炎夏日里，人们总是寻找各种方式来消暑解热。

弹珠水球比赛作为一种流行的水上运动，吸引了众多参与者的热情。

在这个比赛中，选手们不仅仅需要运用力道和技巧，还可以利用水的浮力来改变球的轨迹，增加比赛的趣味性和挑战性。

一、浮力对于弹珠水球比赛的意义在弹珠水球比赛中，浮力是一项非常重要的物理现象。

根据阿基米德原理，浸入液体中的物体会受到由下向上的浮力作用。

对于弹珠水球比赛来说，选手们可以通过掌握浮力的特点，巧妙地改变弹珠在水中的轨迹，从而获得更好的成绩。

二、浮力对球的轨迹的影响1. 下沉与上浮当选手将弹珠从水面上方投入水中时，弹珠所受到的浮力会使得其有一定程度上的上浮。

这就是为什么我们在游泳池中看到的弹珠水球会“浮”在水面上的原因。

而投入水中后，根据弹珠的材质、形状以及水的密度等因素，弹珠会因为浮力的作用，有时上浮，有时下沉，呈现出各种有趣的轨迹变化。

2. 轨迹弯曲除了上浮或下沉外，浮力还可以使得弹珠的轨迹发生弯曲。

当弹珠与水发生相互作用时，浮力会对其施加一个垂直于水平运动方向的力，从而使得弹珠的轨迹产生偏转。

这一特性为选手们提供了改变球的运动轨迹的有利条件，使得比赛更具挑战性。

三、利用浮力改变球的轨迹的方法1. 角度控制选手可以调整他们投掷弹珠的角度来改变球的轨迹。

当抛出弹珠的角度较小时，浮力的作用相对较小，球的轨迹更为直线。

而当角度较大时，浮力的作用更加明显，球的轨迹则会曲线上升或下沉，更具变化性。

2. 技巧运用选手可以通过一系列的技巧来应对浮力对球轨迹的影响。

例如，利用旋转投掷的方式，使得弹珠受到的浮力作用更加均匀，从而增加球的稳定性和控制力。

另外，选手还可以在投掷弹珠时进行微小的调整，以适应不同的水质、水温以及风向等因素对浮力的影响。

3. 设备改进为了更好地控制球的轨迹，在弹珠水球比赛中，选手们也在不断尝试改进设备。

例如，使用具有特殊造型的弹珠，通过改变其重心分布来增加浮力的影响，从而获得更好的比赛成绩。

弹体高速入水特性实验研究

弹体高速入水特性实验研究张伟;郭子涛;肖新科;王聪【摘要】进行了速度在35～160 m/s的平头、卵形和截卵形弹体入水实验,利用高速相机记录了弹体入水和空泡扩展的详细过程,得到了3种弹体在入水初期的水中弹道轨迹和空泡形状,并比较分析了弹体头部形状对入水弹道稳定性的影响.结果表明,平头弹体在水中飞行有良好的弹道稳定性,截卵形弹体往往由于受力不均衡在入水后期发生偏转,卵形弹体则在入水前期即发生偏转.假定弹体入水过程中的阻力系数为非定值,修改了柱形弹体水中速度衰减数学预报公式,同时根据能量守恒建立了平头弹体入水的空泡形状模型,计算结果与实验结果吻合良好.%Water-entry experiments were conducted in the velocity range 35 ～ 160 m/s for the projectiles of the three different geometries including flat nose, truncated-ogival nose and ogival nose. A digital high-speed camera was used to record the detailed processes of water entry and cavity expansion and obtain the hydro-ballistic trajectories and cavity shapes in the early stages of water entry for the projectiles of the three different geometries. And the effects of the nose shapes on the hydro-ballistic stabilities were compared among the projectiles of the three different geometries. Comparisons indicate that the flat nose projectile has good hydro-ballistic stability in the water, the truncated-ogival nose projectile will deflect in the late stage of water entry which is resulted from the deflecting force on the projectile nose, by contrary, the ogival nose projectile will deflect in the early stage of water entry which has the worst stability. By considering the cavitation number was a velocity-dependent factor, a modified mathematical modelwas proposed to predict the velocity attenuation of cylindrical projectiles and a cavity dimension model was presented based on the energy conservation. The calculations are in good agreement with the experimental results.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2011(031)006【总页数】6页(P579-584)【关键词】流体力学;弹道稳定性;速度衰减;高速入水;空泡形状【作者】张伟;郭子涛;肖新科;王聪【作者单位】哈尔滨工业大学超高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学超高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学超高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学超高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】O353.4对入水问题的初期研究始于20世纪20～30年代，二次大战促使对入水问题的研究拓展到入水过程中的空泡现象和水下弹道等各个方面。

附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究

1、孙洋，赵德有.附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究.大连理工大学2007摘要：在进行船体总振动预报时,通常都采用刘易斯的附加水理论对船体舷外水的影响进行计算,该方法简单实用,但在计算扭转振动的附加水质量时并不适用,为此,本文将探讨这一问题。

本文首先介绍了船体总振动理论及刘易斯附加水理论,依据所介绍的理论,采用有限元分析软件ANSYS对一艘11800t的集装箱船进行了船体总振动计算,所得结果为之后的研究打下了基础。

刘易斯附加水理论简介F.M.刘易斯于1929年提出了一种方法,他假定半沉入水中的圆柱体周围的水流状态与全沉入水中的相同,利用己知速度势得到附加水质量计算公式。

在流体力学中,已知全沉入水中的无限长圆柱在水中作垂直振荡时,其二因次速度势为随圆柱单位长度微段振荡的流体质量,即圆柱单位长度的附水质量由此可见,沉没在水中的圆柱体单位长度的附加水质量就等于该段圆柱排开水的质量。

根据刘易斯的假定,可以得到半沉入水中的无限长圆柱单位长度的附加水质量为目前,在对集装箱船的水平弯曲一扭转藕合振动进行振动预报时存在以下问题:(1)在方案设计阶段,目前为止尚无经验公式可以用来对这种祸合的振动形式进行估算;(2)在详细设计阶段,对于船体结构部分可以采用薄壁梁模型或三维有限元模型等进行模拟,在计算机技术高速发展的今天,采用更为精确的三维有限元模型进行计算已经变得非常普遍;对于舷外水的影响,一般都采用刘易斯的附加水质量计算公式,这种方法考虑了航道宽、水深、船体结构周围流体的三维流动的影响,给出了系列图谱,使用起来很方便也相对比较准确,但是该方法只给出了船体六节点以下垂向和水平振动的附加水质量计算公式,对于船体水平弯曲一扭转祸合振动的附加水质量并无计算公式,通常在计算水平弯曲一扭转祸合振动时是按照水平振动的附加水质量公式进行附加水计算的,这样将会导致振动固有频率的计算结果出现一些偏差,进而有可能发生有害振动,因此有必要采用更精确可靠的方法对用刘易斯附加水公式计算出的船体水平弯曲一扭转藕合振动固有频率进行修正。

系统附加质量和附加刚度对模态试验结果的影响

武器系统本文2003-04-17收到作者系中国航天科工集团公司三院研发中心工程师~高工表1飞行器尾翼的模态试验结果一弯模态频率(HZ >旋转模态频率(HZ >激振器动圈质量(克>激振器类型备注66.51221002k g 推力激振器(A 型>激振器连接杆为刚度比较大的钢杆61.2103352k g 推力激振器(B 型>激振器连接杆为刚度比较小的细铜杆62.2116.820020k g 推力激振器激振器连接杆为刚度比较小的钢丝柔性杆系统附加质量和附加刚度对模态试验结果的影响王大鹏蔡骏文摘要以导弹尾翼的模态特性试验为例!分析系统附加质量和附加刚度产生的机理及其对模态试验结果的影响!并对减小这种影响的方法进行了讨论"主题词导弹尾翼的模态特性附加质量附加刚度模态试验引言在模态试验中由于目前试验手段的局限性由激振器动圈质量~激振器内部弹簧~以及激振器的安装方式~激励位置而造成的系统附加质量~附加刚度给模态试验结果带来了一定的测量误差对于导弹的弹体特性试验来说这种影响比较小可以忽略但对于导弹的尾翼特性试验来说由于尾翼质量比较小特别是舵面质量在1千克左右此时系统附加质量和附加刚度对其模态试验结果的影响就比较大 1导弹尾翼模态试验结果表1列出了对于导弹的同一片尾翼用不同的激振器~激振器连接杆进行模态特性试验得到的试验结果从表中我们可以看出用德国20k g 推力的激振器测量的尾翼一阶弯曲频率比2k g 推力(A 型>的激振器测量得到的尾翼一阶弯曲频率要高大约1HZ 比2k g 推力(B 型>的激振器测量得到的尾翼一阶弯曲频率要低大约5HZ 而对于舵面是旋转模态试验来说用20k g 推力的激振器测量的舵面旋转频率比2k g (B 型>推力的激振器测量得到的舵面旋转频率要高大约13HZ 这说明系统附加质量和附加刚度对尾翼的特性试验结果造成了比较大的影响本文就以导弹尾翼的模态特性试验为例具体分析这些附加质量~附加刚度的产生原因和作用机理讨论如何设法减小其对模态试验的影响使试验结果尽量靠近结构的真实固有频率 2系统附加刚度和附加质量的产生机理导弹尾翼的具体结构简图如图1所示尾翼主要由两部分组成第一部分为根部固定在导弹弹身上的尾翼安定面第二部分为与舵机轴相连的舵面导弹尾翼的模态试验结果表明尾翼的前两阶模态分别是尾翼翼面绕尾翼根部转动的尾翼一阶弯曲模态和舵面绕舵轴转动舵面旋转模态对于这两阶模态由试验系统引起的附加刚度和附加质量的产生机理其实是相同的下面就以尾翼一阶弯曲模态图1尾翼结构图图2尾翼一阶弯曲模态试验安装图图3试验安装简化模型为例9分析附加刚度和附加质量产生的机理9对于尾翼的舵面旋转模态可以由此类比分析O在进行尾翼模态特性试验时9尾翼的根部固定在钢梁上9尾翼同激振器的连接是通过激振器连接杆连接在一起9具体的安装图如图2所示O进行尾翼一阶弯曲模态试验时9激励位置选在安定面的外缘9即图1中A位置O根据激振器的结构以及图2所示的试验系统安装图9对于尾翼一阶弯曲模态我们可以得到图3所示的简化模型O在图3所示的模型中9将尾翼安定面简化为一个扭簧KI1和转动惯量为I组成的结构9尾翼的真实固有频率就是由扭簧KI1和转动惯量为I组成结构的固有频率O扭簧KI2由激振器连接杆与尾翼连接部分的刚度组成9 M是激振器的动圈质量与激振器连接杆质量之和9K1是激振器的内部弹簧的刚度O实际上9该试验系统的附加刚度主要由K I2和K1产生9K I2取决于激振器连接杆的柔度9激振器连接杆越柔软9KI2越小9K1是激振器的一个技术指标9一般比较小S 系统附加质量主要由M产生O图4为仅由KI1和转动惯量I0组成的系统9系统运动方程为II0"+K I1"=0(1)尾翼一弯的实际固有频率为If真实=12#K I1I。

子弹垂直入水冲击过载数值仿真方法

子弹垂直入水冲击过载数值仿真方法
刘雨;王雨时;闻泉
【期刊名称】《探测与控制学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】针对子弹入水冲击过载影响子弹正常作用的问题，提出了采用ANSYSY/LS-DYNA 软件研究子弹垂直姿态入水冲击的数值仿真方法。

该方法可以反映出子弹的入水过程，得出子弹不同入水速度的冲击过载响应值。

仿真结果表明：在垂直姿态入水过程初期，子弹的入水姿态不会发生明显变化，入水冲击过载峰值与入水速度之间为线性关系，随入水速度的增大而增大。

【总页数】4页(P64-66,71)
【作者】刘雨;王雨时;闻泉
【作者单位】南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094【正文语种】中文
【中图分类】TJ430
【相关文献】
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2.水声对抗子弹入水冲击响应仿真 [J], 邦志辉;刘荣忠;郭锐;张俊
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4.90°锥头弹丸不同速度下垂直入水冲击引起的空泡特性 [J], 黄振贵;王瑞琦;陈志
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附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究的开题报告

附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究的开题报告一、选题背景在船艇设计与运营中，水质量（包括海水、淡水、河水等）是影响船体总振动固有频率的一个重要因素。

船体总振动固有频率是指船体在没有外界激振下，自身固有振荡的频率，是衡量船体结构刚度和质量分布的一个重要参数。

如果船体总振动固有频率过低，则容易受到外界激振而发生共振，对船体结构和船员安全造成威胁。

因此，研究附加水质量对船体总振动固有频率的影响，具有重要的理论和实际意义。

二、研究目的本论文旨在研究不同水质量对船体总振动固有频率的影响规律，为船艇设计和运营提供理论指导。

具体研究目标如下：1. 建立船体总振动固有频率计算模型，并验证模型的有效性。

2. 分析不同水质量对船体总振动固有频率的影响规律及其机理。

3. 探讨如何通过改变船体结构和质量分布控制船体总振动固有频率的大小。

三、研究方法本论文的研究方法主要包括实验研究和数值模拟两个方面。

1. 实验研究：采用水池试验的方式，测量不同水质量下船体总振动固有频率的大小，利用这些实验数据建立回归模型，分析不同水质量对船体总振动固有频率的影响规律。

2. 数值模拟：利用ANSYS等软件，建立三维有限元模型，分析不同水质量下船体的动力学特性，包括振动模态、振动形态、振荡频率等，并通过数值模拟研究如何改变船体结构和质量分布，从而控制船体总振动固有频率的大小。

四、论文结构本论文主要包括以下几个部分：1. 绪论：介绍论文选题的背景、目的和研究方法。

2. 相关理论：介绍船体总振动固有频率、水质量对船艇振动的影响机理等相关理论。

3. 实验研究：介绍水池试验的具体操作方法、记录实验数据的过程，然后利用回归模型分析不同水质量对船体总振动固有频率的影响规律。

4. 数值模拟：建立三维有限元模型，通过数值模拟研究不同水质量下船体的动力学特性，并探讨如何改变船体结构和质量分布控制船体总振动固有频率的大小。

5. 结论与展望：总结研究成果，分析研究中存在的问题和不足，提出未来研究的展望和方向。