哈工大随机试验报告

2024-05-16

哈工大随机试验报告（共4篇）

篇1：哈工大随机试验报告

年季学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目 :学生所在院（系）:管理学院

学生所在学科 :企业管理

学生姓名 :段雪婷

学号 :13S010128

学生类别 :学术型

考核结果阅卷人

第1页（共页）

篇2：火炮虚拟随机试验技术研究

为此,本文以某型地面牵引火炮为研究对象,考虑火炮系统的结构参数及输入参数的随机性,将虚拟样机技术与随机模拟方法相结合,开发了某型火炮系统的虚拟随机试验平台,并对发射过程进行了动态仿真,实现了装备行为特征的有效模拟。

1火炮系统虚拟样机模型

根据对火炮动力学的分析,基于多体动力学理论,将火炮系统简化为后坐部分、摇架(包括防盾)高低机轴、高低机蜗杆、回转部分(包括方向机、上架和高低机外壳)、下架(包括支撑底盘和运动体)左大架和右大架共8个刚体。将火炮各部分Proe模型通过MECHANISM Pro接口导入MSC AD-AMS,在ADAMS中直接赋予实体模型质量和各体转动惯量,并根据火炮多体系统拓扑关系(如图1),添加各种约束、运动和力元。后坐部分与摇架以滑动铰连接,摇架与上架以转动铰进行连接,上架与下架、下架与两大架之间都以转动铰连接。大架与地面之间的作用定义为单边碰撞;驻锄与地面之间为点一一平面约束,考虑节点约束后,火炮系统共有13个自由度。炮膛合力通过编制P-T样条插值曲线施加,由于复进机力、驻退机力和平衡机力比较复杂,利用FORTRAN语言编译外挂子程序施加;高低机力和方向机力用扭转弹簧阻尼器代替,弹簧的刚度和阻尼分别等效高低机、方向机的刚度和阻尼;下架和大架之间的约束力等效为大架扭簧;两个驻锄与地面各存在2个线弹簧阻尼器;接触摩擦力由扭簧或线弹簧代替。

B0—下架;B1,B2—左、右大架; B3—上架;B4—摇架;B5—后坐部分

2 火炮系统结构参数随机化处理

2.1 火炮系统的力学(结构)参数及随机性

火炮虚拟样机仿真能否解决工程中的实际问题,既取决于简化的力学模型的准确性,同时又取决于模型中原始结构参数及物理参数的准确性。对火炮而言,总体结构参数包括:各部件的质量、转动惯量和质心空间的相对位置,起落部分的刚度阻尼,回转部分的刚度阻尼, 下架大架的刚度及连接刚度阻尼等。

在结构力学系统的模型建立过程中,可能遇到的随机性可大致归纳为以下几个方面:(1)材料特性的随机性。由于制造环境、技术条件、材料的多相特征等因素影响,使材料的弹性模量E、泊松比μ、质量密度ρ等具有随机性:(2)几何尺寸的随机性。由于制造的安装误差使结构物的几何尺寸如梁、柱的横截面面积、惯性矩、板的厚度等具有随机性;(3)结构物理性质的随机性。由于系统的复杂性而引起系统阻尼特性、摩擦系数、非线性特性等具有随机性[2]。

刚度是指金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。刚度的大小取决于零件的几何形状和材料特性,以及载荷的大小,由于载荷,材质和加工过程的离散性,同样设计同一型号的机械零件在实际工作中的变形量是不同的,应该视为随机变量。零件变形的分布一般服从或近似服从正态分布规律,其概率密度函数为:

undefined,

μ,σ分为均值和标准差。

由于几何参数的随机性、材料密度的不均匀性及装配误差等,也必然造成零部件质量偏心位置偏心。

2.2 随机模拟方法

在20世纪60年代,出现了随机结构研究的一个方向:随机模拟法。其思想是利用Monte Carlo模拟技术,对随机变量进行抽样,按照随机变量已知的概率分布根据实验要求的精度,通过在计算机上产生大量随机样本,并对每个样本进行确定性数值计算。对于每一组样本可以得到反映量的确定值,再对确定量的众多确定值进行统计分析,计算结构的随机反应和可靠度等。随机模拟的实质是用随机变量的抽样估计随机变量的总体,其模拟精度与试验次数有关。ADAMS/Insight是一个多参数、多目标的实验设计与分析模块,在综合考虑各种随机因素影响的情况下,提供多种实验方法对复杂多体系统进行动力学优化分析,并对所得结果进行回归分析,寻找多目标与多参数之间的映射关系。应用该模块,用户可以进行多种参数化设计,规划和完成一系列仿真试验,从而精确地预测所设计的复杂机械系统在各种工作条件下的性能。ADAMS/Insight提供蒙特卡罗试验方法,选择此方法,在输入设计变量的均值及方差数据后,系统将会自动产生服从要求分布的设计变量矩阵以供试验设计进行取值。

3 火炮虚拟随机试验

3.1 火炮虚拟随机试验平台建立

建立虚拟随机试验平台,主要有以下步骤:(1)定义设计变量,基于火炮虚拟样机,在ADAMS/View下将高低机刚度和阻尼、大架刚度和阻尼、方向机刚度和阻尼、后坐部分质量上下偏心和左右偏心、摇架耳轴位置偏心定义为设计变量;(2)定义设计目标,将影响射击精度的因素弹丸出炮口瞬间的炮口垂直速度、俯仰角速度、角位移、横向线速度和线加速度以及影响射击稳定性的火炮跳高定义为设计目标。(3)在ADAMS/Insight模块下,利用蒙特卡罗方法对各设计变量进行随机抽样,产生服从要求分布的随机数。(4)选择影响因素及定义研究目标,根据研究的需要,可以定义一个或多个研究目标,并从候选的设计变量中选择可能影响此研究目标的影响因素,以研究结构参数对研究目标的影响。

3.2 虚拟随机试验实例

在此平台上以炮口垂直位移为研究目标,从设计变量中选取高低机刚度和阻尼、大架刚度和阻尼、后作质量上下偏心为影响因素,并用蒙特卡罗方法产生服从各参数分布的随机数。假设各参数都服从正态分布[3],分布特性如表1所示。对火炮射击过程进行1 000次随机试验,得到的炮口垂直位移β随试验次数的变化曲线(弹丸出炮口瞬间)如图2所示。从图2中可以看出,由于考虑了结构参数的随机性,仿真结果呈现随机性变化,而传统的基于确定性虚拟样机的仿真只能得到确定的结果。因此,随机仿真更接近装备行为的实际特性。图3是炮口垂直位移β的直方分布图,从图中看出其近似服从正态分布,利用MATLAB工具对其进行假设检验:

[muhat,sigmahat] = normfit(β),

[H,P]=jbtest(β),

得: muhat=1.0395,sigmahat=0.052 4;

H=0, P=0.732 5>0.5;

从而验证了正态分布的成立,并得到了均值和均方差。因此,可以得到当结构参数服从正态分布随机变化时,炮口垂直位移变化也服从正态分布,这对于分析结构参数对火炮性能的影响规律有很大价值。

4 结论

在火炮动力学分析中,力学参数、结构参数的准确性很重要,由于制造误差及测试误差的存在,笔者在火炮虚拟样机建模中考虑了结构参数的随机性,实现了火炮虚拟随机试验,获得了炮口振动参量的特征。并对仿真结果进行了统计分析,为研究装备行为特征的统计评估及虚拟条件下预测装备质量有一定参考价值。火炮系统总体结构参数的合理匹配与优化问题一向是火炮设计人员关心的热点,然而由于火炮系统结构组成和发射原理的复杂性,设计人员很难直接找出一组合适的设计参量使其满足总体性能指标。基于笔者所建立的火炮虚拟试验平台,可以进行无限多次的虚拟试验来研究结构参数的优化问题,大大降低物理样机试验的成本。

摘要：为了实现装备的虚拟随机试验,运用虚拟样机技术和多刚体理论,建立了火炮系统动力学模型;基于模型考虑装备系统结构及参数的随机性、离散性,将随机模拟方法与虚拟试验技术结合,借助MSC=Insight模块开发了火炮虚拟随机试验平台。基于平台进行了火炮虚拟试验,并对实验结果进行了统计分析,实现了装备行为特征的有效模拟。

关键词：火炮,虚拟样机,蒙特卡罗方法,随机试验

参考文献

[1]狄长春,杜中华,马吉胜.虚拟随机试验技术及装备行为特征的统计评估.振动与冲击,2007,26(4):116—118

[2]何柏岩,冯屺,王树新.计及不确定性的多体系统动力学研究.河北工业大学学报,2005;34(4):7—14

篇3：哈工大随机试验报告

关键词：纳米碳；与肥料混拌；节肥增产

中图分类号：S-3文献标识码：A文章编号： 1674-0432（2014）-10-23-1

1 试验设计

试验材料：哈尔滨工大集团华农纳米科技有限公司提供纳米碳粉与稻农自购掺混肥进行混拌；试验落实：该试验落实在华民乡朝阳村、龙鲜村、莫呼村和广厚乡一村、三村，共计4个村16户623亩；技术核心：将微纳米碳按照肥料3‰的比例与化肥混拌，在水田耙地前一次性施入做底肥，通过缓释技术将植物生长所需肥料的营养成分固定到土壤中，并使其释放周期延长到90～120天，这样不仅提高了化肥当季利用率，而且还节省化肥使用量30%，免追肥，减少了肥料残留对土壤和地下水的污染：试验调查见表1、2、3。

表1 华民乡朝阳村后马场徐宝山水稻生育进程月日

表2 华民乡龙鲜村东治安焦宝福水稻生育进程月日

表3 华民乡朝阳村后马场徐宝才水稻生育进程月日

2 试验测产

2.1 华民乡朝阳村后马场徐宝山水稻地块

品种为龙粳37，华民徐宝山处理施肥：底肥二铵、尿素、复合肥35公斤（微纳米碳粉包衣肥），追肥硫酸铵5公斤；对照施肥：底肥二铵、尿素、复合肥50公斤，追肥6月11日追硫酸铵12.5公斤；6月20日追硫酸钾5公斤+复合肥15公斤。提前成熟3天，处理亩产494.2公斤，对照463.9公斤，亩增产30.30公斤。

2.2 华民乡龙鲜村东治安焦宝福水稻地块

品种为龙粳21；处理实测2平方米1.495公斤，折亩产498.6公斤；对照实测2平方米1.245公斤，折亩产415.2公斤。华民东治安五队焦宝福处理施肥：底肥亩施二铵20公斤+尿素15公斤+3.5公斤碳粉；追肥亩施尿素15公斤；对照施肥；底肥亩施复合肥20公斤；追肥亩施尿素40公斤。成熟期一致。实测处理亩产量为495.1公斤，对照419.9公斤，增产75.2公斤。

2.3 华民乡朝阳村后马场徐宝才水稻地块

品种为早稻花香；试验处理实测2平方米1.345公斤，折亩产450.2公斤；对照实测2平方1.345公斤，折亩产440.2公斤；华民后马场徐宝才处理施肥：底肥亩施复合肥35公斤（其中复合肥22公斤；尿素5公斤；硫酸铵8公斤；碳粉1.5公斤），追肥0；对照施肥：底肥复合肥25公斤，追肥第一次追尿素15公斤，第二次追硫铵20公斤。提前成熟7天。处理亩产量为441.9公斤，对照433.2公斤,亩增产8.70公斤。

2.4 华民乡朝阳村后马场高永试验户口述

高永，华民乡朝阳村后马场稻农，种植水稻品种为龙粳31。处理施肥70公斤，其中硫铵5公斤，加碳粉；产量为827.5公斤；对照施肥85公斤，比对照多施15公斤，产量为770公斤（稻农高永所述施肥量和产量按大亩计算），每晌共节本增效1450元。

3 试验小结

从表4不难看出：应用微纳米技术的所测产或调研的4户水稻均有不同程度的增产。其中徐宝山水稻亩增产30.30公斤，提前成熟3天；徐宝才水稻亩增产8.70公斤，提前成熟7天，而且处理无青苔，对照青苔明显；焦宝福水稻亩增产75.20公斤，但值得一提的是，焦宝福在应用微纳米肥地块亩追尿素15公斤；高永水稻按大亩计算增产55.5公斤，他是2013年9月22日收的水稻，直接卖的潮粮，但它属于实测，公顷增收节资1450元。

表4 华民乡各村应用微纳米肥产量汇总表地单位：公斤

4 效益分析

对照田施肥量。底肥：尿素100公斤/公顷+二铵150公斤/公顷+硫酸钾100公斤/公顷；返青肥：硫酸铵肥150公斤/公顷+尿素50公斤/公顷；分蘖肥：复合肥100公斤/公顷+硫酸钾50公斤/公顷；传统施肥成本：尿素300×1.1=330元/公顷；二铵300×1.5=450元/公顷；硫酸铵300×0.7=210元/公顷；复合肥200×1.5=300元/公顷；硫酸钾300×1.5=450元/公顷；传统施肥总成本= 1740 元/公顷。

示范田施肥量。微纳米碳长效肥量=尿素150公斤/公顷+二铵105公斤/公顷+硫酸钾105公斤/公顷+复合肥70公斤/公顷+微纳米碳粉21.5公斤/公顷=451.5公斤/公顷；微纳米肥成本=451.5公斤/公顷×3.4元/公斤（混后成本）=1535.1元/公顷；传统施肥总成本1740 元/公顷-微纳米碳长效肥成本1535.1元/公顷=微纳米碳长效肥可节省化肥成本204.9元/公顷。示范田水稻产量7147.5公斤/公顷；对照田水稻产量6390公斤/公顷；增产量757.5公斤/公顷；增产收益=2045.25元/公顷（按每公斤2.7元）。每公顷水稻总增收=节肥收益204.9元+ 增产收益2045.25元= 2250.15元（折亩增收150元）

作者简介：安伟东，龙江县华民乡政府农业站，助理农艺师，研究方向：农业技术推广工作。

摘要：纳米碳材料能通过高度活化植物所需的各种养分促使植物生长发育，达到节肥，增产，增效，减排的作用。

关键词：纳米碳；与肥料混拌；节肥增产

中图分类号：S-3文献标识码：A文章编号： 1674-0432（2014）-10-23-1

1 试验设计

表1 华民乡朝阳村后马场徐宝山水稻生育进程月日

表2 华民乡龙鲜村东治安焦宝福水稻生育进程月日

表3 华民乡朝阳村后马场徐宝才水稻生育进程月日

2 试验测产

2.1 华民乡朝阳村后马场徐宝山水稻地块

2.2 华民乡龙鲜村东治安焦宝福水稻地块

2.3 华民乡朝阳村后马场徐宝才水稻地块

2.4 华民乡朝阳村后马场高永试验户口述

3 试验小结

表4 华民乡各村应用微纳米肥产量汇总表地单位：公斤

4 效益分析

作者简介：安伟东，龙江县华民乡政府农业站，助理农艺师，研究方向：农业技术推广工作。

摘要：纳米碳材料能通过高度活化植物所需的各种养分促使植物生长发育，达到节肥，增产，增效，减排的作用。

关键词：纳米碳；与肥料混拌；节肥增产

中图分类号：S-3文献标识码：A文章编号： 1674-0432（2014）-10-23-1

1 试验设计

表1 华民乡朝阳村后马场徐宝山水稻生育进程月日

表2 华民乡龙鲜村东治安焦宝福水稻生育进程月日

表3 华民乡朝阳村后马场徐宝才水稻生育进程月日

2 试验测产

2.1 华民乡朝阳村后马场徐宝山水稻地块

2.2 华民乡龙鲜村东治安焦宝福水稻地块

2.3 华民乡朝阳村后马场徐宝才水稻地块

2.4 华民乡朝阳村后马场高永试验户口述

3 试验小结

表4 华民乡各村应用微纳米肥产量汇总表地单位：公斤

4 效益分析

篇4：随机振动试验包络计算方法

在型号产品中, 同一产品可应用于多个型号, 而各型号对产品提出的环境试验条件也不同。如果采用不同的环境试验条件进行交付试验, 一是容易混淆出错, 二是已交付产品如需换型号使用, 则必须重做相应的环境试验, 浪费人力、财力和时间。如果根据该产品的不同使用环境做出最大的试验条件包络, 则可以将同一产品的环境试验条件最大限度的统一。

本文主要介绍环境试验项目中随机振动试验包络的计算方法。

1 计算公式

已知两频率点的谱密度, 可由公式 (1) 求这两点间的斜率[1], 此处注意斜率负号的取值:

式中:mi表示i点的斜率;PSDi表示第i点的谱密度;fi表示第i点的频率。

已知i频率点谱密度值和斜率, 可由公式 (2) 求得另一频率处的谱密度值[2]:

2 包络计算方法及应用实例

某产品同时应用于两个不同运载型号, 随机振动要求如表1 所示。

随机振动谱线如图2 所示。

由表1 和图2, 要得到同时适用于型号A和型号B的随机振动曲线的包络, 则只需得到交点2、3的频率及谱密度值即可。

交点1的f1=960 Hz, P S D1=0.07 g2/Hz。根据公式 (2) 可得交点2的谱密度 (f2=980 Hz) :

设交点3的频率为f3, 谱密度为PSD3, 将点1和3为两个端点的直线及斜率代入公式 (1) , 可得:

同理, 将交点3 和4 为两个端点的直线及斜率代入公式 (1) , 可得: