张晓天
- 作品数：15 被引量：28H指数：4
- 供职机构：北京航空航天大学宇航学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学自动化与计算机技术一般工业技术更多>>
- 航天器结构设计与分析软件发展
- 2023年
- 复杂轨道航天器、运载器以及航天动力系统的设计与分析中引入的三维结构设计及力学仿真软件能够对大型复杂航天器进行高效率、低成本且快速迭代分析,在静力学、结构动力学、疲劳分析方面的显著优势大大提升了航天器设计的可靠性。以目前航天科研部门主要使用的计算机软件为对象,通过介绍典型航天器、运载器,综述了各软件的主要功能以及应用情况,梳理了国内外各软件的发展脉络与发展趋势。
- 赵胜璞王睿青张晓天金平蔡国飙
- 关键词：有限元分析航天器设计
- 基于节点分离Lagrange有限元方法的超高速碰撞碎片云数值模拟被引量：6
- 2010年
- 提出了一种基于节点分离概念的Lagrange有限元冲击破碎分析的算法,采用节点分离技术实现了网格断裂,并用畸变侵蚀技术处理严重畸变单元。利用C++编程实现了节点分离计算模型的创建和畸变侵蚀,结合LS-dyna的重启动分析功能,编程调用LS-dyna求解器以及畸变侵蚀程序实现了破碎分析。分别用节点分离的Lagrange有限元算法、SPH无网格算法对超高速碰撞问题进行了数值模拟,并与文献中的实验结果和Euler有限元数值模拟结果进行了对比。结果表明,节点分离算法具有计算速度快、数值稳定、边界明确等优点,能准确有效模拟超高速碰撞问题。
- 张晓天贾光辉黄海
- 关键词：碎片云有限元超高速撞击
- 梯度开孔泡沫材料超高速撞击仿真与特性研究
- 具备优异力学性能的轻质泡沫铝可用于超高速撞击防护。由于超高速撞击局部性强的特点,泡沫材料的细观结构对其性能有直接影响,梯度泡沫金属在中高速冲击载荷下表现出优异的能量吸收特性,为了研究其超高速撞击防护吸能特性,本文基于Vo...
- 张晓天王睿青陆乘阳马小宇赵胜璞
- 关键词：多孔材料超高速撞击
- 一种集成通用高超声速飞行器气动工程预测系统被引量：1
- 2012年
- 本文建立了一种面向高超声速飞行器的集成通用气动预测系统.通过引入CAD/CG建模技术实现了复杂飞行器3D几何模型的快速准确建模,并可以利用网络上的共享模型资源直接计算.引入FEM技术和自由网格生成算法,实现了复杂飞行器模型的快速网格生成.设计并开发了通用面元几何分析程序,建立了外法线快速矫正方法.基于面元气动分析理论开发了面元气动分析求解器,实现了面元气动计算和整机气动参数整合,能计算飞行器的气动力、力矩和气动导数.通过软件集成调用技术,将几何建模、面元划分、面元分析、面元气动计算以及后处理集成在统一的软件系统中,实现了高超声速飞行器气动参数的全自动计算与分析.HTV-2和航天飞机的仿真计算结果表明了该系统的有效性.
- 张晓天张冉李惠峰
- 关键词：高超声速飞行器计算机辅助设计有限元法
- 卫星解体碎片生成数值模拟
- 2014年
- 提出卫星解体碎片生成的数值模拟方法,对卫星模型解体实验问题进行了数值模拟研究。有限元重构方法是一种有限元与SPH方法的结合,能够模拟获得孤立碎片的特性数据。通过在SPH模拟结果中重构有限元单元,能够有效区分碎片云中的置信孤立碎片和非置信孤立碎片,结合图论方法能够获得每个孤立碎片的单元构成及其尺寸、速度矢量和质量等信息。进而通过数据统计能够获得碎片分布信息。解体碎片数值模拟数据与实验数据具有较好的一致性,表明了该方法的有效性。
- 张晓天贾光辉
- 关键词：数值模拟FEMSPH
- 航天器单层板结构弹道极限的支持向量机预测模型被引量：2
- 2014年
- 提出了一种基于非线性不可分支持向量机(SVM)方法的航天器单层板结构弹道极限预测模型。利用实验数据对SVM进行训练,建立穿透点和未穿透点的分隔面,进而预测新结构弹道极限特性。SVM的训练问题是以实验点分类正确性为约束,预测置信度最大化为目标的二次规划问题,用Lagrange对偶方法有效求解了该训练问题,并通过附加Lagrange乘子的上限约束处理不可分数据集。引入二次核函数将线性SVM推广到非线性,有效实现了实验点的分类。利用超高速碰撞实验数据对SVM弹道极限预测模型进行了验证,计算对比表明SVM方法有效预测了弹道极限,并且精度高于NASA JSC单层板弹道极限方程。对分离面方程分离变量,建立了基于SVM的弹道极限方程显式表达式。
- 张晓天谌颖贾光辉
- 关键词：航天器支持向量机
- 基于缩放实验的Whipple结构撞击特性
- 2013年
- 针对航天器空间碎片防护问题,基于缩放实验方法,开展了7km/s以上超高速碰撞仿真研究.建立了单板和Whipple防护结构的仿真模型,并对铝-铝撞击问题和镉-镉撞击问题进行了多工况仿真.通过实验结果与数值仿真的对比,表明了数值仿真技术的正确性,并从仿真角度验证了缩放实验方法的有效性.对缩放实验方法的适用性进行了仿真验证,结果表明该方法对弹丸形状适用性较好,对3～4 km/s以上撞击速度的适用性较好,但对Whipple防护结构后板存在一定误差.分析了Whipple结构后板的失效模式,提出了失效模式的不连续性导致了缩放实验方法的误差.最后通过数值仿真计算了Whipple结构7 km/s以上弹道极限特性,提出了失效模式的不连续性造成了在该速度段弹道极限曲线的分叉现象.
- 张晓天贾光辉
- 关键词：超高速碰撞数值仿真
- 增材制造技术在载人航天工程中的应用与展望被引量：4
- 2023年
- 近年来,增材制造技术在载人航天工程中的应用迅速发展。对熔融沉积成型技术、激光选区熔化技术、线材电弧增材制造技术、热喷涂增材技术、月壤增材制造技术等用于载人航天工程的增材制造技术及这些技术的应用领域进行了总结。对增材制造技术在在轨制造飞行器替换件、制造大型桁架等难以在地面制造或发射的部件、制造飞行器复杂部件等应用领域进行了总结。提出未来载人航天工程技术的增材制造中应发展适合载人航天工程的材料体系,应研究微重力环境下的增材制造技术,同时未来还应发展相关工艺。
- 刘洋周建平张晓天
- 关键词：载人航天增材制造航天器航天应用
- 超高速撞击解体模拟中的碎片识别技术
- 建立了一种用于超高速撞击解体数值模拟的碎片识别技术。在经典的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法基础上引入有限元网格;建模阶段通过立方体填充构建单元形心与粒子的...
- 张晓天
- 关键词：光滑粒子流体动力学有限元超高速碰撞
- 文献传递
- 基于FE重构方法的冲击破碎仿真被引量：2
- 2011年
- 提出了一种结合FE和SPH的3D冲击破碎问题仿真方法——FE重构法。通过立方体FE单元填充的方式对任意几何体进行离散,并建立粒子-形心重合模型,然后将用LS-dyna软件对粒子模型进行SPH撞击仿真;基于每一个步长的仿真结果,进行FE单元的重构,并结合失效准则进行失效分析,最终得到FE与SPH混合的仿真结果。针对超高速碰撞问题应用FE重构法进行了仿真验证,仿真结果中用FE单元代表未破碎材料,SPH粒子代表破碎材料,可以清晰刻画材料的破碎过程。通过仿真和实验的对比,表明了该方法的可靠性和有效性。并通过对FE与SPH方法的计算公式和计算步骤的分析,论证了FE重构方法与FE转化SPH方法的等价性,为FE重构方法提供了进一步的支持。
- 张晓天贾光辉黄海
- 关键词：超高速撞击有限元SPH数值仿真碎片云
