光致弯曲驱动曲梁的挠曲线方程求解

针对新型光致形变聚合物的特点,根据光致弯曲驱动曲梁的平面弯曲模型,引入光致应变、光致轴力和光致弯矩的概念,建立了光致弯曲驱动曲梁平面弯曲变形的挠曲线方程。在半圆形曲梁一端固定,另一端分别为轴向约束、径向约束、轴向加径向约束的三种情况下,求解出光致弯曲驱动曲梁在光照后的驱动力及其变形。数值算例求出了一端固定一端轴向和径向约束的半圆梁在紫外线光照前后的变形量和驱动力大小,结果表明,该聚合物可望用作微机械系统的执行部件,为光致形变驱动提供了理论支持。     

碳纳米管增强功能梯度复合材料薄板建模与分析

碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)增强功能梯度薄板的超高弹性模量、低密度及纤维结构等特点,使其具有广泛的应用前景,但是材料组成结构的复杂性给建模带来了难处。基于Reissner-Mindlin假设,建立碳纳米管增强功能梯度复合材料薄板结构的线性有限元模型,分别分析CNT增强体的分布形式、体积率、边界条件及结构的几何尺寸等因素对该功能梯度复合材料薄板结构性能的影响。通过四边简支及均匀面载荷下的板结构响应数据验证了所建模型的准确性。利用所建模型对CNT增强功能梯度薄板结构进行了几何线性的计算与仿真。研究表明:随着CNT增强体体积率的增加,FGM薄板的形变量减小;X型分布的功能梯度板的形变量最小,O型分布的薄板形变量最大,均一及V型分布产生的形变量大小介于两者之间;当薄板宽厚比小于50时,FGM板变形量趋于稳定且较小。     

复杂多边形蜂窝结构等效弯曲刚度研究

研究了一种复杂多边形蜂窝结构的等效弯曲刚度。将蜂窝结构简化为正交异性薄板,首先计算薄板在均布弯矩载荷下的变形能,同时利用载荷平衡条件计算蜂窝各胞壁变形能之和,然后利用能量等效原理得到蜂窝结构等效弯曲刚度的解析表达式。蜂窝结构等效弯曲刚度随胞壁夹角及长度的变化非常明显,两正交方向的耦合弯曲刚度会随着胞壁夹角及长度的变化出现反转,等效弯曲刚度的绝对值会随着胞壁高度及厚度的增大而增大。最后利用有限元分析结果反推了蜂窝结构的等效弯曲刚度,验证了理论分析方法的正确性。     

基于大挠度理论的减振器阀片精确变形模拟和研究

为获得筒式减振器环形阀片弯曲变形的大挠度表达式与半径的关系,基于圆薄板大挠度理论,提出了薄板变形问题表达式内在统一的表示,结合针对环板外边缘挠度的大挠曲变形解析式与小挠曲变形方程,推导出环形阀片大挠曲变形与半径相关的混合解法解析式与变形修正系数。利用ABAQUS有限元软件对环形阀片进行了仿真分析,验证了混合解法解析式的精确度。分析了基于混合解法的叠加阀片弯曲变形,对叠加阀片的等效厚度与弯曲变形刚度进行了研究,得出的解析式与结论可用于减振器阀片的设计、调校与仿真分析。     

集中载荷作用下双模量圆板弯曲计算

双模量圆板在集中载荷作用下发生弯曲变形时,会形成各向同性的拉伸和压缩区。因此,可把双模量圆板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用弹性理论建立了双模量圆板在集中载荷作用下的静力平衡方程,利用此静力平衡方程确定了双模量圆板的中性面位置。在此基础上,建立了集中载荷作用下双模量圆板的弯曲微分方程,求得了圆板的挠度表达式。通过算例讨论分析了双模量对圆板弯曲变形的影响,得到了圆板材料拉压弹性模量相差较大时,其挠度计算不宜采用相同弹性模量经典薄板理论,而应该采用双模量薄板理论的结论。     

迫弹无线电引信保险机构的研究

研究迫击炮弹无线电引信的安全和解除保险机构,分析其设计特点:发射时可靠解除保险与勤务处理的矛盾、实现第二环境保险和提供延期解除保险的设计较难,要设计具有故障保险的特性.通过引信总体对该机构提出的主要战技要求进行分析,研究了安全和解除保险机构,对电保险机构进行仿真研究.     

易熔合金引信弹道安全的气动热力学建模仿真

为使易熔合金引信可靠延期解除保险以保证弹道安全,需要根据弹丸速度确定在安全时间和距离内引信易熔合金的熔点。以瑞士厄利空2ZLa/353式35 mm 双管自行高射炮爆破燃烧榴弹 KZVD 引信为例,从工程的角度出发,简化了外弹道,在初始弹速为1175 m/s 和误差范围为±15 m/s 的条件下,采用气动加热理论对榴弹外弹道起始阶段弹头驻点的温度进行了理论建模计算和仿真验证,通过分析相应弹速下的弹头驻点温度确定出满足安全距离要求的易熔合金熔点温度。仿真结果表明,理论计算与仿真试验确定出1160-1190 m/s 初始弹速范围内的易熔合金熔点温度的结果一致,因此可以利用该热力学模型并根据弹道安全要求来设计相应熔点的易熔合金引信,所用方法可以为高速飞行弹体的热力学研究提供参考。     

槽道板结构的应力分析方法

分析板翅式换热器和微换热器的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,解析计算槽道板结构的弯曲变形和弯曲应力,然后将这种分析法拓展到多层槽道板结构,进而利用有限元方法对其进行对比验证分析.结果表明,应用小挠度薄板理论和弹性支承结构模型分析槽道板结构的变形和应力具有较好的精度,为微小型装置或具有槽道结构设备的应力分析提供一种有效的方法和依据.     

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。     

基于薄膜比拟和克里金插值的软组织扭转模型

建模速度快和高精度的软组织模型能提高虚拟手术仿真的真实感,提出一种基于薄膜比拟和克里金插值的虚拟软组织扭转模型。该模型采用薄膜比拟法求出棱线上任意关键样本点的变形量,利用克里金插值计算任意棱线内任意一点的变形量。在PHANTOM OMNI力触觉交互设备上,搭建实验仿真系统,实现了虚拟小肠的扭转变形仿真。实验结果表明,该模型运行速度快、计算精度高、形变逼真、力触觉反馈准确可靠。     

基于滑移线理论计算板料弯曲变形力

板料弯曲变形力一般都是根据材料力学方法计算,而滑移线法常用作分析理想刚塑性材料平面变形问题。通过对板料弯曲变形区应力状态分析,利用滑移线理论建立滑移线场,并根据滑移线场推导变形区的应力分布方程。基于变形区应力分布方程计算板料弯曲变形力,进一步对变形力进行修正,修正后的计算结果与根据弯矩求得的结果吻合较好。     

Crushing analysis of braced metal rings using the equivalent structure technique

This paper presents a development of the equivalent structure technique to account for some of the effects of strain-hardening in structures undergoing plastic bending. The lateral compression of symmetrically deforming braced rings is analysed and the results compared with corresponding experimental data. The effects of strain-hardening on the analytical results both in the small deformation post-collapse régime and at large deformations prior to the onset of unstable deformations are discussed.     

多片叠合节流阀片的设计及应力分析

通过单片节流阀片力学模型,建立弯曲变形微分方程,利用边界条件得到阀片弯曲变形方程解,再借恒等变形得到阀片弯曲变形精确分析计算公式和弯曲变形系数.然后,通过对叠合阀片弯曲变形和最大应力的分析,得到多片叠合节流阀片当量厚度的计算公式及其所受最大应力与单片当量厚度阀片最大应力之间的关系,并定义阀片应力系数和厚度系数.在此基础上给出按设计厚度要求将节流阀片拆分为n片的设计原则.应用上述方法进行实例设计和应力分析,并利用ANSYSY软件进行仿真.对比结果表明,叠合式节流阀片的设计原则、当量厚度和应力计算方法是准确和有效的.     

一种模拟塑性成型过程的新方法—模拟块技术及其应用

提出一种模拟塑性成型过程的模拟块技术。用它进行齿轮锻件的模锻模拟时，把齿轮分成内外两部分，每一部分使用一个模拟块。两部分通过一个接口传递数据。每个模拟块在各自的型腔内自动进行形状和尺寸变化的模拟。不必关心模块的内部工作细节，只须注意表示其几何形状和尺寸变化的边界参量即可。详细介绍了基于ＵＢＥＴ原理的轴对称矩形模拟块的建立、使用性能及其在正反向模拟中的用途与应用实例。     

静电驱动MOEMS保险机构的设计与试验

为了提高引信状态控制的安全性,增强其抵抗引信内、外强电磁干扰的能力,提出了一种应用于微小型引信安全系统的硅基微光机电保险机构。该机构采用光纤作为过程能量传输的载体,通过静电驱动方式实现对光纤光路错位与对准的控制,达到引信安全与解除保险的目的。设计了MOEMS保险机构的总体结构和耦合光路,并对它进行SOI+DRIE工艺设计和加工。通过开展静电微驱动器性能测试试验和光路性能测试试验得出,静电微驱动器能够实现130μm的大位移输出,MOEMS保险机构的解除保险时间和恢复保险时间分别为13 ms和5 ms,光能传输效率为46.1%。所设计的MOEMS保险机构能够满足功能要求,具备天然的抗电磁干扰能力,有效提高了引信的本征安全性。     

用有机玻璃的记忆性研究塑性变形的应变分布

有机玻璃是一种具有形记忆性的热塑性材料。本文利用有机玻璃对圆柱体镦粗和直齿圆柱齿轮精锻的变形状态进行模拟实验,将变形后的试样没子午面剖分,在一个剖分面上划上网格,然后使其恢复原状,利用恢复后的网格尺寸变化反向计算应变分布。     

Inclusion of elastic deformation in rigid-plastic finite element analysis

A rigid-plastic finite element method combined with the effect of elastic deformation is proposed. In the present method, elastically and elastic-plastically deforming elements are mixed with rigid-plastically deforming elements in the deforming material. In this formulation based on an implicit scheme, the nodal forces for the rigid-plastic elements are equilibrated with those for the elastic and elastic-plastic elements at the end of each deformation step. The nodal forces for the elastic and elastic-plastic elements are derived by considering the effect of rigid-body rotation during deformation increment. The elastic-plastic element is transformed into the rigid-plastic one during the loading when the elastic strain increment is small. The reverse transformation is carried out in the unloading. This leads to a comparatively small computing time and the improvement of the calculated results. Plane-strain bending of a plate with a round punch is simulated by the present method under a mixed condition of elastic, elastic-plastic and rigid-plastic elements in the plate. Deformation behaviour in early stages of bending is successfully calculated. The calculated amounts of springback are in reasonable agreement with the experimental ones for aluminium plates because the stress distribution in the elastic regions without achieving yielding around the edges of the plate is taken into consideration.     

温度载荷下夹芯板蜂窝微结构构型与尺度对结构刚度的影响研究

建立了求解正交各相异性材料等效性能的能量法。数值模拟实验中,在材料组分比一定的情况下,通过缩放因子改变单胞尺寸,研究同种蜂窝微结构对结构力学性能影响的尺度效应;同时验证了不同多孔材料微结构构型对结构刚度的影响;在稳态温度载荷的作用下,热变形引起弯曲变形,利用微结构的构型差异和尺度效应共同作用实现结构最大挠度的控制。     

纯弯曲过弯矫直等价原理及其试验验证

矫直是大口径埋弧直缝焊管生产过程中处理直线度不达标管件的关键性技术,研究矫直过程中的变形规律是合理确定矫直工艺参数的理论基础。根据矫直过程中弯曲小变形的特点,提出初始当量应变的概念,借此建立平面曲梁初始曲率分布与应变分布之间的联系。基于弹塑性小变形纯弯曲工程基本假设,导出平面曲梁小变形反向纯弯曲的几何方程和弹复方程,进而理论上论证曲梁过弯矫直与直梁纯弯曲之间的等价关系,从而给出过弯矫直等价原理,即曲梁矫直所需弯矩载荷与同材质、同形状的直梁弯曲成待矫曲梁形状所需载荷的等价关系。用三点弯曲和四点弯曲及其反向弯曲试验证实过弯矫直等价原理的正确性,为过弯矫直工艺方案和控制策略的确定奠定了理论和试验基础。