薄钢壳物体磁特征建模研究

本文对薄钢壳物体磁特征建模技术进行了研究,给出了一种联合磁矩量法和多层自适应交叉近似法的新方法。该方法可用于处理复杂结构铁磁物体所要求的稠密网格划分。大幅度压缩了磁矩量法系数矩阵的计算量和内存需求。并采用一些典型范例对该方法进行了验证,确可实现薄钢壳物体磁特征的高精度、快速建模,具有较高的实用价值。本文对薄钢壳物体磁特征建模技术进行了研究,给出了一种联合磁矩量法和多层自适应交叉近似法的新方法。该方法可用于处理复杂结构铁磁物体所要求的稠密网格划分。大幅度压缩了磁矩量法系数矩阵的计算量和内存需求。并采用一些典型范例对该方法进行了验证,确可实现薄钢壳物体磁特征的高精度、快速建模,具有较高的实用价值。     

复合材料加筋板失稳分析的工程计算方法研究

为对复合材料加筋板的稳定性和承载能力作简便、快捷的评估,建立一种针对多种组合形式的复合材料加筋板稳定性分析的工程计算方法。基于分段处理法,设计工程计算方法总体框图;基于经典层合板理论,计算各单层刚度系数;利用等效刚度法、有效宽度法等计算方法,建立加筋板的等效刚度矩阵模型和各屈曲模式下的屈曲载荷和破坏载荷计算相关的数学模型参数。设计该工程计算方法的计算程序流程,并利用MATLAB开发软件工具,实现参数化、自动化的屈曲模态判断和屈曲载荷、破坏载荷的预估计算。给出求解算例,将计算结果与试验和有限元分析结果进行对比分析,验证该方法的正确性和精确性。     

导弹仪器支架有限元分析

根据某导弹仪器支架的结构设计方案 ,利用大型有限元结构分析软件 ANSYS,采用梁、板壳和质量单元描述结构主体 ,用局部刚化模拟仪器支架转角和加强处 ,并对其上的仪器设备和电缆的模拟作了有益的尝试。通过细致的网格划分 ,建立了较为合理的结构有限元动力学计算模型 ,对其进行了结构强度和振动模态分析。计算结果预示和验证了仪器支架的结构性能 ,进而为进行结构振动控制设计提供了理论参考依据。     

薄型翼面有限元建模研究

对薄型机翼与大型机翼进行了比较 ,指出薄型翼面建立有限元计算模型时必须要解决板元与梁元的协调问题 .提出了 4种有限元建模方法 ,探讨了薄型翼面的建模问题 .介绍了 4种有限元计算模型 ,给出了计算结果和试验值 ,并进行了结果分析 ,得出了建立薄型翼面有限元计算模型的较好方法     

LY-12靶板在爆炸冲击波作用下损伤的有限元分析

利用有限元理论，通过建模和有限元分析，对LY-12靶板在爆炸冲击波作用下的变形特点及损伤模式进行分析。步骤包括定义材料属性及参数、构建模型并进行网格划分、定义约束、计算结果与试验分析。得出靶板的变形特点和不同点的参数曲线，旨在为装备的改进维修提供依据。     

层叠式梁壳组合结构建模方法分析

针对层叠式梁壳组合结构强度分析问题,基于ANSYS软件开展了7种简化建模方法的对比分析,涵盖了不同网格、连接关系处理等内容。依托仿真结果开展了连接关系处理方式、偏置方式、模拟单元类型等因素对分析结果的影响分析,包括不同建模简化方式对位移、应力及其分布趋势等的影响,总结提炼出典型梁壳组合结构有限元分析建模及结果提取的关键点,为工程应用提供指导。     

基于模态相关性和模型修改的发动机整机模态分析

建立了发动机实体和有限元模型,介绍了计算模态分析和模态相关性分析的一般方法与理论.对某发动机整机进行了计算模态分析,得到其计算模态频率以及相应的振型.通过试验得到试验模态频率及振型,对所建立的试验和计算模型的模态相关性进行了计算和评估,得到计算和试验模态间的MAC矩阵及各自由度上的Co-MAC结果;利用模态相关性结果,修正原始有限元模型,从而提高了其模拟实际结构的精度,并为基于此有限元模型的更高精度动态分析模型的建立奠定了基础.     

复杂空间机构热态刚柔耦合多体动力学建模

借助多体动力学软件建立了复杂空间机构的刚体动力学模型,通过添加控制规律来实现该机构特定姿态的运动。使用有限元方法将非均匀分布的载荷转化为便于添加的节点集中力。采用实体板壳和模态缩减技术将主要承载部件柔性化处理,建立了复杂空间机构的刚柔耦合多体动力学模型,计算并验证可模型的正确性。提出了基于实体板壳一模态综合一载荷移置一刚柔耦合的复杂空间机构的热态多体动力学的建模方法,该建模思路和方法对其他类似机构有指导意义。     

战术导弹内部分支结构动力学建模

基于模型导弹的结构参数,通过有限元方法计算了6种建模方法对应模型的模态,研究了导弹内部分支结构动力学建模的6种方法对全弹模态计算结果的影响.研究发现:考虑分支结构对全弹刚度的影响时,模态计算结果与试验结果较接近;另外细化考虑导弹对分支结构的约束效果时,模态计算结果最接近试验结果.     

某型发动机喷管-排气管系统建模方法

基于有限元分析法,研究某型发动机喷管-排气管系统建模方法.喷管的管束组件由多根螺旋管焊接而成,空间结构复杂,建立有限元模型难度大.将喷管沿轴线方向分为4段建模,采用多层各向异性壳单元模拟喷管管壁,通过偏转单元坐标x轴模拟螺旋角度.基于上述模型的模态分析与试验结果符合较好,模型可以用于振动分析.     

深水爆炸下凸型加筋锥柱壳结构的破坏模式

水深是深潜装备在水中爆炸时结构动态响应的重要影响因素,深水爆炸条件下深潜装备结构的动态响应是深潜装备防护设计的重要基础。以典型深潜装备的防护需求为背景,研究加筋锥柱凸结构在深水爆炸载荷下的破坏模式。进行500 m水深范围内加筋锥柱凸结构的爆炸实验,并利用ABAQUS数值仿真方法得到了多种工况下结构的动态响应过程。根据结构变形量和破坏程度,获得了加筋锥柱凸结构包含肋间壳板凹陷变形、壳板与肋骨协同变形和压溃撕裂破坏的3种破 坏模式,揭示了不同破坏模式之间的演变与转化机理。结果表明：随着水深、冲击因子的增加,加筋锥柱凸结构的变形破坏结果更加严重,破坏模式的演变与转化过程更加复杂。     

重型半挂车车架有限元分析

采用参数化建模方法建立了60t重型半挂车车架有限元模型,采用曲棱四面体等参单元比传统方法提高了建模效率和可修改性以及计算精度.介绍了车架有限元模型的简化方法和不同工况下的力学模型抽象方法,根据计算结果,改进了结构并进行了验算,最后对有限元计算误差产生的原因进行了分析.     

爆炸冲击载荷下固支单向加筋板的动响应及破损特性研究

以半穿甲反舰战斗部舱内爆炸的毁伤与防护问题为背景,研究多根单向加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下变形破坏特点及规律。利用有限元软件LS-DYNA开展爆炸冲击波对固支单向加筋板的毁伤作用数值仿真计算,分析近距离爆炸条件下单向加筋板的破坏过程,得到了在爆炸冲击波载荷作用下单向加筋板的变形破坏模式和典型爆炸冲击波载荷下加筋板变形规律。结果表明：加筋板在整体剪切或塑形大变形条件下,其最大无量纲挠度分别与无量纲冲击载荷和加强筋相对刚度之间呈明显的线性关系;在载荷确定情况下,通过改变加强筋相对刚度和无量纲冲击载荷可以确定加筋板失效模式以及失效模式之间转化的临界区域。     

基于通用CAD几何模型的复杂目标RCS计算

目前复杂目标的建模方法,一般使用自开发的专用程序分解或是部件分解法,这些方法改动繁琐、不通用、计算误差大.为此提出了使用通用计算机辅助设计软件(CAD)建立几何模型和网格划分,最终通过模型转换程序将目标的网格面元数据传递给RCS计算程序.重点研究了复杂目标的通用几何建模、电磁建模和模型转换的方法,以及适合实际工程应用的计算方法.通过仿真和实测数据的比对,该方法适用任意复杂目标RCS计算,具有较高计算精度和效率.     

汽车安全性能检测舱吊装工况下的有限元分析

为了检验设计研发中汽车安全性能检测舱在该工况下的强度与刚度是否满足要求,利用ANSYS Workbench对检测舱进行有限元计算,建立了检测舱有限元模型,确定检测舱材料属性与网格划分方法,通过受力分析得到施加载荷,进而计算出检测舱的应力与应变变化量;通过对有限元分析结果与试验结果进行对比分析,验证所建立的有限元模型的正确性。     

整体中空夹层复合材料隔声性能的有限元研究

采用有限元软件 ABAQUS 研究了整体中空夹层复合材料的隔声性能,根据材料的细观结构特点将其等效为加筋双层板,建立了相应的有限元模型计算了整体中空夹层复合材料的隔声量,通过试验数据的对比,验证了计算的准确性,同时对有限元方法、传统质量定律以及传递矩阵法进行了比较;研究了芯材厚度和夹层填充材料对整体中空夹层复合材料隔声性能的影响;研究表明：提高整体中空夹层复合材料芯材厚度或者采用泡沫作为夹层填充材料均能提高整体中空夹层复合材料的隔声性能。     

舰船磁特征磁矩量法的图形处理单元加速计算研究

磁矩量法(MMM)非常适合用于舰船等铁磁目标的磁场特征建模,因为这种方法不需要对空气等非铁磁区域进行网格划分,然而这种方法需要存储和处理稠密的满阵,计算时间很长,矩阵存储需要非常大的存储空间。联合采用MMM和多层自适应交叉近似(MLACA)法虽然可以显著缩减内存需求和计算时间,但对于求解精细划分网格的问题,计算时间还是太长。将具有强大并行计算能力的图形处理单元(GPU)用于加速具有天然良好并行特性的MLACA法,并给出了相应的并行计算格式,实现了舰船磁特征MMM的大规模并行加速计算。典型算例结果表明,GPU并行计算的加速比超过120倍,对于精细划分为100 000薄壳单元的舰船壳体,其计算时间也仅有约4.3 min. 采用该方法的计算结果与商业有限元软件相比差别小于1%,为舰船磁场的大规模建模提供了一种快速、精确、简便的数值计算工具。     

舰船消磁绕组磁特征数值计算与验证研究

作为商业有限元电磁分析软件的替代,基于磁矩量法、多层自适应交叉近似法和GPU并行计算技术的舰船磁场分析软件MagShip已成功用于舰船磁特征仿真建模。但对舰载消磁线圈磁特征进行数值分析时,需要对临近舰载消磁线圈的船体结构精细划分网格单元。MagShip软件用于这种大规模磁场建模问题时,会存在计算结果不稳定或失真。为了解决这个问题,对MagShip软件进行了改进,使其适合用于舰载消磁线圈磁场特征建模,采取的改进措施包括：采用场单元上的耦合系数多点平均值作为相互临近单元的耦合系数;对临近消磁电缆的铁磁区域进行剖分单元加密;将消磁电缆作用在其临近单元上的磁化磁场多点平均值作为磁化磁场有效值。采用改进后的MagShip软件对于薄铁磁球壳内部和外部线圈、典型舰载消磁线圈等典型算例进行了磁特征建模分析,并与商业有限元软件COMSOL Multiphysics的计算结果进行了对比,发现二者差别约为1%. 表明所提方法是有效的,能够用于舰载消磁线圈磁特征建模仿真的实用化。     

基于遗传算法的货箱多目标优化

为了实现货箱轻量化,建立了货箱有限元模型,通过仿真与试验结果的对比,验证了有限元建模方法的准确性.利用相对灵敏度分析确定轻量化的关键部件,以货箱关键部件的板厚为变量,设计拉丁超立方试验,并基于一阶响应面函数,建立高精度的近似模型.最后,基于近似模型利用遗传算法以货箱质量最小、扭转刚度最大为目标、货箱弯曲刚度与模态性能不降低为约束,建立多目标优化模型.优化结果表明,在满足弯曲刚度的情况下,货箱质量降低19 kg,扭转刚度增大3.5%,模态性能也有提升,轻量化效果显著,为货箱轻量化研究提供思路与方法.     

基于塑性弦线法的深水爆炸下加筋锥柱壳变形模型

为探究凸型加筋锥柱壳在静水压与深水爆炸载荷联合作用下的动态响应,在塑性弦线模型基础上考虑静水压载荷、锥角因素,将问题简化为求解拥有初边界值的波动方程,利用特征值展开将肋间板壳径向位移表示为无穷级数的形式,并对每个特征值计算相应的卸载时间,以此显示冲击波载荷的衰减特性。使用有限元程序Abaqus对半锥角为20°的凸型加筋锥柱壳开展最大深度500 m、最大冲击因子0.79 kg^0.5/m的水下爆炸数值模拟研究,对邻近结合处的柱段、锥段肋间板壳的理论模型计算结果进行验证对比和讨论。研究结果表明：与不计静水压相比,静水压使得肋间板壳刚度减小——最大位移出现时刻延滞,最终径向位移随水深而增大;在不同冲击因子下,理论模型与数值模拟最终径向位移误差最大为21.7%(锥段),最小为2.0%(柱段);由于锥角的存在,肋间板壳位移不再关于中心点对称分布,中心点最终位移较柱段减小40%以上。