大型风洞设计建设中的结构力学问题

在我国大飞机、高速飞行器等研制需求背景下,急需设计建造大型低温高雷诺数连续式跨声速风洞。风洞结构形式复杂,运行工况多变,所涉及的与结构力学相关的科学问题十分突出。本文在国家自然科学基金委员会第185期"双清论坛"研讨成果的基础上,阐述了与大型风洞结构相关的多物理场耦合作用、气动弹性实验模型结构设计、流固耦合诱发结构振动、结构优化设计方法和特种装备动力学方面的进展和成就,凝练了风洞设计建设中的结构力学关键科学问题。     

大型风洞设计建设中的关键科学问题

先进大型风洞是支撑飞行器自主研发,引领空气动力学及其相关学科创新发展的战略性基础设施。围绕大型风洞设计建设中的关键科学问题,本文在国家自然科学基金委员会主题为"大型风洞设计建设中的关键科学问题"的第185期双清论坛研讨成果的基础上,针对我国即将设计建造的四座大型风洞的重大需求,分析了设计建设所涉及的材料、结构、制造和试验测量等方面面临的基础科学难题和技术挑战,凝炼了面向大型风洞设计建造和试验测量重大需求未来3—5年的重大关键科学问题。     

大型风洞气动弹性试验模型/支撑制造、感知与控制的科学问题

飞行器气动弹性风洞试验模型与支撑机构的一体化设计制造、风洞试验模型与支撑机构的气动弹性响应与复杂实验环境的精确感知以及风洞试验模型与支撑结构的高品质精准控制,是大型低温高雷诺数风洞、大型连续式跨声速风洞、大型低速风洞、大尺度高温高超声速风洞的共性关键技术,对于充分发挥风洞作用,有效服务未来新型飞行器研制具有极其重要的意义。涉及到复杂产品的材料结构功能一体化设计与制造、复杂刚柔混合体的非线性动力学、高动态多维物理信息的感知与分析以及空气动力学与飞行力学耦合控制等问题,是未来大型风洞试验亟待优先解决的若干关键共性技术之一。在大型风洞建造的同时,只有通过研究大型风洞气动弹性试验模型/支撑的制造、感知与控制的若干基础科学问题,解决若干大型风洞试验所需的共性关键技术,方能使大型风洞充分发挥其应有的科学与工程价值。     

浅谈叉车主体结构模态与减振设计

随着叉车研制领域不断取得新的成果,振动带来的叉车寿命和舒适度危害日渐受到业界重视,基于此,本文就叉车主体结构试验模态展开分析,并提出了叉车主体结构减振设计,希望减振设计所应用的"反问题"方法、STAR MODAL软件能够为相关业内研究人员带来一定启发。     

大型机械设备振动系统故障诊断仿真研究

大型机械设备组成结构复杂,容易产生故障,通过对大型机械设备的振动系统故障诊断,提高大型机械设备的稳定运行性能。传统的故障诊断方法采用海量振动样本特征数据聚类分析方法进行故障分类和诊断,诊断性能受到振动数据样本采集和环境的特征的限制,故障检测效果不好。提出一种基于大型机械设备振动系统故障特征专家系统构建的故障诊断模型,并采用abaqus软件进行仿真分析。构建故障诊断专家系统,包括对模糊数据库、模糊知识库和模糊推理机的构建,设计故障诊断的神经网络模糊控制学习算法,通过设计人机结构,实现对大型机械设备振动系统故障的准确推断决策。利用abaqus软件在计算机上建立测试虚拟样机,实现故障诊断在线模型仿真,了解复杂机械系统设计的故障运行性能。仿真结果表明,该系统能有效提高对大型机械设备振动系统的故障诊断能力,实现智能故障诊断控制和自适应故障处理,在机械状态监测等领域具有较好的应用价值。     

发展空间科学是建设世界科技强国的重要途径

习近平总书记在2016年提出了建设世界科技强国"三步走"的战略,为我们设立了宏伟的目标。要想实现这个目标,我们国家在前沿基础研究领域就必须加大投入,实现重大突破。长期以来,作为发展中国家,我国在空间科技领域的投入,大都用于应用卫星,比如气象卫星、通信卫星等,而在空间科学卫星领域少有投入。纵观世界科技发展,重大基础前沿的突破逐渐依赖于国家重大科技工程,其一是建设地面大科学装置,如加速器、大型天文望远镜等;其二就是在空间科学领域里的投入,发射科学卫星。1957年以来美国等航天强国在空间科学领域里多次获得诺贝尔奖就充分说明了这一领域在实现基础前沿领域重大突破的作用。由此可见,发展空间科学是建设世界科技强国的一个非常重要的方面和实现途径。     

大型风洞部段自动柔顺对接技术研究进展

大型风洞是高速飞行器研制与试验过程中重要的地面模拟实验设备,其试验段与挠性喷管段的自动对接技术是风洞建设和使用中的关键技术。本文分析了国内外在大尺寸部件自动对接领域的研究现状,针对风洞试验段自动对接过程提出了超大尺寸对接部段相对位姿自动检测技术,超高负载试验段位姿高精度调整技术和试验部段柔顺对接技术3个关键技术,分别介绍了3个关键技术目前的研究进展,并对未来的研究问题进行了展望。     

对机械结构振动特性设计及验证系统研制的论述

客观讲,但凡存在质量和弹性的机械机构,在运动状态下都会产生振动,振动会影响机械设备正常运转,甚至会对机械设备产生毁灭性的影响,为了解决这个问题,专家们针对机械结构的振动特征进行了大量研究。机械结构振动特征设计方法是解决这一问题的一种有效手段,采用这种方法能够改善振动在机械运行状态的负面影响。本文对机械结构振动特征设计进行了简单分析,并论述了设计验证系统研制的相关研究。     

试论国家意志与创新文化和科研团队建设

改革开放以来,国家实行科教兴国、人才强国、建设创新型国家战略,特别是"国家中长期科学和技术发展规划纲要"的出台及十六个重大科技专项计划的实施,重点解决经济社会发展与国家安全等领域中重大科技问题的战略意图和国家意志非常明显,体现了中华民族科技领域的自信,杰出人才和重要成     

自然科学与社会科学交叉视角下的服务科学研究与发展

本文基于"服务科学:跨学科研讨"的第166期双清论坛研讨成果,围绕"服务科学"主题,从信息、管理、经济等多个方面对服务科学相关的国家需求、研究进展、研究热点、研究趋势进行了深入剖析,并从学科交叉的角度,分别从面向现代服务业的服务计算、服务新业态下的特制服务规律及计算、数据驱动的服务资源组织与协调、信息技术变革与服务经济融合发展、自然科学和社会科学学科交叉等方面凝炼了服务科学领域的主要科学问题,以期促进我国现代服务业的跨越式发展。     

大型风洞全场智能感知的研究进展

先进大型风洞是支撑飞行器设计验证的战略性设施,由于先进飞行器的复杂气动外形、非标准化结构,给其全场分布式参数测量带来了巨大挑战,包括模型表面应力场、应变场、温度场、气流分布,以及模型周围流场空气动力学结构和速度场信息,而且还需要解决测量数据的正确性验证问题。本文讨论了柔性传感器测量技术和非接触光学的流场测量技术,利用大面积、柔性传感器获取飞行器表面的物理场分布,PIV技术获得飞行器周围流场结构或信息,实时、定量显示飞行器全场物理场信息,并与计算模拟或飞行数据库进行相互融合与支撑,实现飞行器气动特性在线感知。全场测量技术将全面提升风洞试验的数据采集能力,突破传统测量系统难以实现全场感知的局限,并实现风洞试验的定量测量与大规模数据的处理与分析,为大型风洞智能运行奠定基础。     

大型客机复合材料襟翼刚度设计技术

本文针对复合材料襟翼刚度设计的问题,提出基于机上约束因素(机翼匹配、结构间隙、气动性能),确定了襟翼的刚度指标。并通过研究滑轨的优化布置、限位装置布置、襟翼弯曲扭转刚度、壁板的稳定性和局部刚度等问题,提供了襟翼刚度设计计算分析方法以指导设计。在大型客机设计行业(或领域)起到指导性作用。该方法、流程和理念已充分应用于大型客机的设计和工程实践中,通过提高结构刚度效率,显著减轻了结构重量,对飞机的燃油消耗率降低和运营经济效益改善有巨大帮助。     

某直升机尾传动轴支座高频振动排故方法

正本文针对某直升机尾传动轴高频振动问题,提出针对该问题的科学排故思路及安装结构调频的解决方案。在直升机动力学设计领域起到解决实际振动工程问题作用。如付诸现实将产生提高尾传动轴使用寿命以及保障飞行安全的经济效益。点评人:邵林峰,直升机动力学专业,工程师。某型直升机在地面开车进行尾传动轴动平衡检查时发现动平衡严重超标,且经过轴相位调整、串件、更换新轴后仍然无法调整至合格,后来经过若干试验和计算分析,最终完成故障定位并提供重量代价较小的结构更改方案,经验证成功解决该振动问题。本文介绍了该尾传动轴振     

超分子聚合物科学与材料前沿问题——第73期“双清论坛”综述

设计、制备功能化超分子聚合物是当今高分子科学的研究热点和前沿。国家自然科学基金委员会于2012年5月19—21日在杭州召开了以"超分子聚合物科学与材料前沿问题"为主题的第73期双清论坛。会议围绕超分子聚合物结构构筑、聚合过程与功能调控等关键科学问题进行了深入探讨,旨在推动我国超分子聚合物科学与材料研究的发展,同时凝练该领域需要深入研究的关键科学问题,包括发展超分子聚合新的驱动力、深入研究超分子聚合过程与理论、实现超分子聚合物的特殊功能并发展成特殊聚合物材料。最后,本次论坛提炼了本研究领域的研究重点和国家自然科学基金委员会今后资助的重点与方向,对未来5—10年进一步推动我国超分子聚合物科学与材料研究具有重要推动作用。     

装备采购绩效评价问题研究

绩效评价作为评价体系的重要内容,已经成为美国为代表的西方国家检验采办政策、优化采办系统、提高采办效益的重要手段并发挥了重要作用。如何运用绩效评价这一"指挥棒"提高采购管理水平和促进装备建设又好又快发展,是装备采购领域迫切需要回答的重大课题。本文总结了装备采购绩效评价的基本认识、现状问题,结合我国实际情况,研究设计了我开展装备采购领域绩效评价的总体思路、主要范围、组织模式,并提出了相关的措施建议。     

自然科学与人文科学大数据——第六届中德前沿探索圆桌会议综述

大数据是知识经济时代的战略高地,是国家和全球的新型战略资源。作为思维的革命性创新,大数据为科学研究带来了新的方法论。第六届中德前沿探索圆桌会议以"自然科学与人文科学大数据"为主题,在"生物医药大数据"、"物理、化学与地球科学领域大数据"、"人文与社会科学领域大数据"和"大数据处理技术与方法"4个领域进行研讨,总结了大数据对于科学发现的重要作用、意义以及面临的重大问题,形成了关于发展科学大数据研究的相关建议。     

离散数学课程资源建设的探索与实践

随着网络化和信息化程度的不断深入,我国传统的教学模式面临严峻的挑战。教育部先后启动了精品课程建设工作、"精品开放课程工作"、微课及慕课等,其共同点就是要建设优质教学资源,解决"高等教育人才培养还不能完全适应经济社会发展需要的突出问题"。离散数学是计算机科学中的一门专业核心基础课,在计算机科学与技术领域有着广泛的应用,且是多门专业课程必不可少的先行课程。通过该课程的课程资源建设,可以更好地服务于教师的教学和学生的自主学习,从而提高离散数学的教学效果,并对后续相关课程产生积极的促进作用。     

预防医学发展的国家战略需求及其关键前沿基础科学问题

第192期双清论坛"预防医学发展的国家战略需求及其关键前沿基础科学问题"围绕慢性病流行病学、营养与健康及环境与健康三个主题展开研讨。在慢性病流行病学领域,专家强调大型自然人群队列在支撑精准预防国家战略上的重要意义以及利用大队列、大数据、系统流行病学方法开展基因-环境交互作用的研究。在环境与健康领域,着重讨论了环境污染与健康损害结局的多样性、环境暴露的表观跨代传递及子代对环境应答的调控机制。在营养与健康领域,专家建议尽快研究和建立符合我国人群特点的预防慢性病的膳食模式并强调营养的个体化,另外,我国的抗微生物药物耐药性问题突出,需要政府、公众和专业人员共同努力加以解决。此次双清论坛结合国家战略需求,总结了预防医学和公共卫生发展的关键前沿基础科学问题,为《"健康中国2030"规划纲要》的实施提供了科学证据。     

中国科学院重大科技基础设施建设的回顾与思考

作为科技发展的重要基础条件,重大科技基础设施是国家科学技术水平和综合实力的重要体现。中科院目前承担着23个国家重大科技基础设施的建设和运行工作。其中,13个已建设施运行稳定、高效,取得了一批重要科研成果,涉及基础研究、应用研究和社会保障众多领域,并在促进高新技术发展、科技成果转化、国家大型科研基地建设和国际合作发挥了重要作用;设施建设采取积极探索"边建设、边运行"模式,同时加强协同创新,与地方或其他单位共同建设;中科院还积极参与国家重大科技基础设施"十二五"规划工作,为国家建言献策,未来将在国家重大科技基础设施建设和运行中继续发挥骨干引领作用。     

大众创业 万众创新背景下的创新共同体模式研究——以大科学中心为例

大科学工程作为20世纪中叶以来科学技术发展的重要里程碑,是涉及科学、技术、工程、产业诸多领域的多学科、多目标的复杂系统工程。基于大科学工程,国家大科学中心依托大的科学工程或大科学装置集群发展而来,实现科技前沿领域的突破和发展。通过探讨国内大科学中心目前主要建设进展,借鉴美国、英国、德国等发达国家经验,以期为国家大科学中心的未来发展趋势提出相关对策建议。