复合材料多瓣易碎盖薄弱区结构失效性能研究

针对复合材料多瓣易碎盖薄弱区结构进行失效性能分析,提出了一种设计方法。基于Mises准则,计算了薄弱区结构在不同载荷工况下的失效载荷,同时绘制了强度包络线,并进一步分析了薄弱区的结构参数对其承载能力的影响。结果表明：在其他参数不变的情况下,分别增加薄弱区的搭接厚度和搭接长度,其承载能力均有不同程度的增大。在此基础上,设计了一种复合材料多瓣易碎盖,并进行冲破实验,实际结果与设计冲破压力吻合较好,验证了设计方法的可行性。     

复合材料网格-蒙皮构件缺陷形成机制及控制技术研究

基于缺陷产生机理及多件复合材料网格-蒙皮构件缺陷检测数据统计结果,分析复合材料网格-蒙皮构件常见的缺陷类型及影响制造缺陷的工艺因素与结构因素;采用工艺仿真分析了加压点及压力对缺陷的影响规律,制定了工艺控制措施;通过Ф1 m典型网格-蒙皮构件成型质量及轴压破坏试验验证工艺控制措施有效性及内部质量提高对承载能力的贡献。结果表明:优化网格筋条预压实工艺、提高固化压力能够有效减少复合材料网格-蒙皮构件制造缺陷,提高内部质量及构件承载能力。     

含应力集中复合材料结构损伤容限分析方法研究与应用

为满足复合材料由次承力结构向主承力结构应用扩展的需求,其力学分析方法也需相应的发展。以带孔平板为例对飞行器含应力集中复合材料结构损伤容限分析方法进行了研究,采用3种不同的分析方法对其剩余强度进行计算,并分别将分析结果与试验结果进行比对,得到不同分析方法的计算精度。同时将研究结论应用于航天器一块主承力复合材料壁板开孔的结构强度分析,应用实践表明分析结果正确有效。     

车载导弹发射架结构有限元分析与拓扑优化设计

发射架是车载发射装置的关键承力构件之一，其结构刚度和固有频率等静动力学特性对导弹发射精度具有重要影响。以某车载导弹发射架为研究对象，通过多种行军过载和载弹工况的有限元建模与分析对比，研究发射架的受载特点，提出导弹装填、卸载和发射作业序列规划的一般指导原则。进而对发射架结构进行多工况条件下的拓扑优化，讨论挤压约束、最小和最大尺寸约束对拓扑优化结果的影响。根据拓扑优化构型对发射架进行重构设计，对优化设计进行有限元校核分析。分析结果表明，与原有设计相比，拓扑优化设计后的发射架结构减重超过10%,且几乎所有考虑工况下的刚强度均得到改善，刚度最大增幅达到21.47%,等效应力最大降幅达到31.97%;前6阶固有频率提升超过12%,对于减小发射扰动具有重要意义。     

强动载作用下钢筋混凝土梁板结构面力效应的增量解法

为了研究强动载作用下钢筋混凝土结构的面力效应问题,在钢筋混凝土梁板结构面力效应的增量方法静力分析模型基础上考虑了材料的平均应变速率效应,通过等效单自由度体系建立了能够分析动载作用下考虑面力效应的钢筋混凝土结构动力响应的增量理论分析方法,并编制了相关的计算程序。将理论计算结果与相关试验数据进行了比较,结果表明:本文方法计算出的结果与试验数据吻合较好,面力效应可以大幅提高钢筋混凝土结构的动抗力,计算和设计中不应被忽略。     

一种偏置集中力火箭舱体结构优化设计研究

为解决大型运载火箭助推器舱体结构承受偏置集中力问题,开展舱体结构优化设计研究.首先围绕舱段结构多工况、多约束的设计需求,采用多目标折衷规划实现舱体结构整体传力路径拓扑优化,根据拓扑优化结果设计一种"梁式"舱体结构,对舱体结构开展强度仿真分析,计算结果表明,"梁式"舱体结构可以提高整体承载能力14.2％,最后通过地面静力试验验证了舱体结构优化设计的正确性.     

航天运载器支架式主结构承载性能的有限元分析

航天运载器主结构的功能是把载荷从一种结构传递到另一种结构上.依据对美国可重复使用运载器X-33和Atlas V型火箭上两种典型支架式CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料)主结构的分析,建立了两种支架结构的有限元模型,计算了在支架轴向力、横向力和绕纵轴的扭矩及综合载荷作用下支架结构的形变、压缩比、偏心率和CFRP管件的轴向应力,通过计算结果对两种支架式主结构的承载性能特点进行了分析.     

加工参数对T800碳纤维增强复合材料铣削质量的影响

增大层厚和增加牺牲层加工工序，是控制大型航空碳纤维复合材料构件形变和装配精度的重要手段，然而如何对其牺牲层进行大余量高效铣削的同时确保无撕裂分层损伤面临挑战。表面柔软的玻璃纤维保护层和内部坚硬的碳纤维复合材料牺牲层因二者的材料性能差异较大，在铣削加工过程中很难同时确保二者均无毛边和分层。为此以某大型航空构件使用的T800碳纤维增强复合材料侧面铣削为例，开展了加工参数对材料铣削质量的影响试验研究，通过分别对硬质合金玉米铣刀、金刚石涂层铣刀、碳纤维专用复合铣刀和双刃聚晶金刚石铣刀4种不同结构形式刀具的铣削力、铣削温度以及加工表面粗糙度进行试验研究，分析了不同加工参数对表面加工质量的影响。试验结果表明：加工表面毛边高度随主轴转速的增加有减小的趋势，随进给速度和径向切深的增加有增大的趋势；较高的铣削温度会引起不同方向的纤维断裂位置发生偏移，导致加工表面粗糙度增大；采用锋利的刃形和多微刃铣削方式，在确保内部碳纤维增强复合材料加工质量的前提下，能够显著改善加工表面的毛边现象，使用左右旋微刃结构的刀具可以使铣削过程更加稳定。     

复合材料易碎弹实验测试与仿真分析研究

基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验获取复合材料易碎弹及航空有机玻璃的材料动态力学参数,选择合理描述易碎弹与有机玻璃材料的本构模型;采用显示动力学分析软件LS-DYNA中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对易碎弹侵彻靶板全过程进行仿真分析。通过仿真分析研究易碎弹着靶速度、入射角度对弹体破碎和靶板毁伤的影响规律,对比不同工况下子弹的破碎效果及毁伤性能,分析总结相关规律。结果表明:子弹的破碎效果及毁伤性能随着入射速度的增大提高明显;相同速度下,子弹垂直入射靶板其破碎与毁伤效果均要优于倾斜入射靶板。数值模拟方法及结果为易碎弹的研制提供了一定的理论参考依据。     

复合材料栅格结构设计与分析方法研究

复合材料具有比强度高、比刚度高和可设计性强等许多优异特性。由碳纤维树脂基复合材料成型的栅格结构,通过斜向筋条进行传力,可在保证承载能力的同时显著降低结构质量,具有广泛的适应性,因此在国外航天器结构设计中得到了大量应用。设计了复合材料栅格结构的代表性叉型单元并开展了试验研究,同时创新性地提出了基于修正最大应力准则的复合材料栅格结构渐进损伤分析方法,分析结果与试验结果高度吻合,验证了该方法的准确性,为复合材料栅格结构的设计和分析工作提供了重要方法依据。     

铝合金舟体承载力的数值分析

为克服钢结构空心舟体的缺点,提出一种填充柔性聚氨酯闭孔泡沫铝合金舟体结构。运用有限元软件ANSYS,研究了中心轮式荷载作用下空心和填充聚氨酯泡沫铝合金舟体的承载力,分析了舷板厚度、隔板厚度和泡沫密度对承载力的影响。结果表明:铝合金舟体具有较大的屈曲后承载能力,极限承载力由材料破坏控制;隔板和舷板厚度大于某临界值时,舟体承载力由甲板控制,继续增大隔板和舷板厚度不能有效提高舟体承载力;填充泡沫应采用低密度泡沫,并可忽略其对舟体承载力的影响。     

加强筋的布置对其抗爆性能影响的研究

为探讨抗爆结构设计,采用有限元模拟了典型加筋板结构加强筋迎、背爆面布置下抗冲击过程,分析加强筋的布置对冲击载荷的影响,并与加筋板抗爆实验进行比较。结果表明:加强筋迎爆面布置将使板架在加强筋间的局部区域承受的冲击载荷变大,而使板架承受的角隅汇聚冲击波强度减弱;数值模拟结果与实验结果吻合良好。     

Reliability Analysis of Piezoelectric Truss Structures Under Joint Action of Electric and Mechanical Loading

Based on the finite dement method（FEM） for the dynamical analysis of piezoelectric truss structures, the expressions of safety margins of strength fracture and damage electric field in the structure element are given considering electromechanical coupling effect under the joint action of dectric and mechanical load. By importing the stochastic FEM, reliability of piezoelectric truss structures is analyzed by solving for partial derivative in the process of solving dynamical response of structure system with mode-superposition method. The influence of dectromechanical coupling effect to rdiability index is then analyzed through an example.     

水下爆炸对双壳体结构破坏的数值研究

针对水下爆炸试验困难的问题，利用有限元方法对双层板壳结构在水下接触爆炸作用下的破坏进行数值仿真模拟，得出了爆炸载荷情况下双层板壳结构的破口形状，位移、应力和压力随时间变化曲线等数值模拟结果，对比了相同爆炸载荷下不同板壳结构的响应，为提高舰船和潜艇整体防护能力以及鱼雷战斗部的设计提供了参考依据。     

地下结构震动响应数值方法研究

随着计算机技术的飞速发展，数值计算已经成为模拟在各种介质中的爆炸过程及其近场波动效应的重要研究手段。针对目前爆炸技术在工程的重要应用课题之一，即地下结构在爆炸载荷作用下的震动响应数值方法进行了较深入的研究，研究了适用于松动爆破的爆破震动的等效模型，该模型简单可行，基本反映了爆破震动过程的物理特征。利用该模型对爆炸载荷作用下地下结构的震动过程进行了模拟，分析爆破在介质中激发的瞬态扰动及其传播的特征，如频率特征、振幅变化规律等，通过与实验数据进行对比，解释了近场爆炸现象并为实验提供理论依据。通过场地模拟实验的数值模拟验证了方法的宥效性，为后续工作打下了良好的基础。     

存在时延和拓扑不确定的多弹分散化协同制导时间一致性分析

研究了固定拓扑和切换拓扑两种情况下同时存在通信时延和拓扑结构不确定的多导弹协同齐射攻击制导时间一致性问题。基于图论方法将多弹协同制导时间渐近一致性问题转化为制导时间分歧系统的渐近稳定性问题。基于Lyapunov函数方法分析了固定拓扑下分歧系统的渐近稳定性,得到了能够保证制导时间渐近一致的充分条件。将该方法拓展到动态拓扑结构切换情形,基于公共Lyapunov函数给出了充分条件。分别针对固定和切换拓扑下存在时延和时变拓扑结构不确定下的协同齐射攻击问题开展了仿真验证,得到的结果与理论分析相符。     

计及自动机碰撞的机枪发射系统动力学仿真研究

用有限元法时机枪发射系统进行动力学响应分析时,其自动机构件的碰撞力大小常不宜确定.该文利用多刚体动力学易于解算碰撞力的特点,为有限元提供计算载荷,给出计算实例.证明采用多体动力学和有限元法互相协同的方法对机枪发射系统进行仿真,既有助于提高仿真效率和精确度,也可为进一步参数修改和结构优化提供方便.     

浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。     

轻质易碎结构在气体爆炸泄压防护中的使用研究

为研究轻质易碎泄压结构在建筑物内部气体爆炸防护中的适用性,根据室内气体爆燃压力特性及轻质易碎结构的泄压原理,分析了轻质易碎泄压结构在爆燃压力作用下的动力特性;运用气体爆炸加载实验装置开展泄爆实验,结合现行国家泄爆设计规范,确定了轻质易碎结构在室内气体爆炸泄压防护中的使用原则,并提出了泄压结构泄爆性能检测实验方法。研究表明：对硅酸钙板构成的轻质易碎泄压结构,开启动压随着室内爆燃压力作用时间增大而逐渐减小,可用于气体爆燃压力作用时间较长的情况,使用时应以开启动压为泄爆设计指标,必须进行泄爆性能测试。