侧向载荷下圆柱壳体断裂的ALE法数值模拟

为了了解侧向爆炸冲击载荷下圆柱壳体断裂过程,采用任意拉格郎日-欧拉方法、爆轰产物采用JWL状态方程对侧向爆炸冲击载荷作用下圆柱壳体断裂过程进行了数值模拟和分析．模拟结果表明,圆柱壳体爆炸断裂所需炸药量与壳体壁厚为递增线性关系,且这个线性关系的斜率随壁厚不同而改变．在其他条件相同的情况下,壳壁越厚,增加炸药量爆炸时壳体单元最大应力增加越慢．     

保护罩破坏机理的分析及改进设计

为了研究分离装置中保护罩内部破坏原因,针对一种保护罩结构,应用应力波在介质中传播的理论,对保护罩内部破坏机理进行分析.理论分析结果与试验结果一致.同时利用有限元程序LS-DYNA对保护罩破坏过程进行数值模拟,得到与理论分析和试验结果相吻合的结果.最后,根据理论分析结果,提出一种保护罩改进设计方案,并通过数值模拟说明改进设计方案是合理的.     

复合材料高温强度测试分析及数值模拟

对碳纤维环氧树脂复合材料T300/AG80的力学性能进行了测试与计算.采用QBT-70-400x高低温测控系统与万能试验机相结合,得到了材料在不同温度下的拉伸破坏强度和有效弹性模量,分析了温度对材料力学性能的影响,并结合试件破坏断口形貌分析了试件的损伤模式及破坏机理.以试验所得纵横向有效弹性模量为基础,参考其它实测热物理参数,用有限元方法对试件拉伸过程进行了数值模拟分析,将计算结果与试验结果相对比,数据基本吻合.分析试验和数值结果可知,温度升高所带来的温度应力和环氧树脂软化分解是材料力学性能下降的主要原因,但受温度影响的试件破坏模式的差异对材料力学性能的影响也很明显.     

Nd:YAG激光辐照碳纤维复合材料的质量烧蚀

通过实验研究了连续Nd:YAG激光辐照下碳纤维环氧树脂复合材料的质量烧蚀规律.结果表明:当激光功率密度大于10 kW/cm2时,材料烧蚀质量与激光辐照能量成正比关系;在同样激光辐照能量下,半径为0.65 mm的激光辐照引起的复合材料的质量烧蚀率比半径为5.5 mm的激光辐照的结果大一倍;激光功率在燃烧阈值附近时,燃烧现象引起质量烧蚀率的波动.     

爆炸分离装置中保护罩安全性能分析

运用冲击动力学理论,对爆炸分离装置中保护罩结构断裂现象进行理论分析;建立爆炸分离过程的物理模型,分析保护罩内侧裂纹产生机理;导出了保护罩壳体安全系数η的解析表达式.同时,根据量纲分析得到相同的结论.并分析了各个参量对保护罩安全性的影响权重.分析表明提高壳体材料的强度极限和失效应变有利于提高保护罩壳体的安全性.     

线式分离装置可靠性验证与评估方法研究

研究提出一种针对线式分离装置的可靠性验证与评估新方法,基于爆炸冲击动力学原理给出圆筒与平板升降法试验临界药量等效转化关系,并将可靠度评估问题转化为对参数假设检验问题,用小样本平板低刺激量成败型试验数据,实现对高可靠性水平线式分离装置发火可靠度下限的验证与评估。     

封隔器胶筒的分析与优化设计

为了解封隔器胶筒及金属构架的受力情况并进行优化设计,用Marc非线性分析软件对该结构进行了分析计算,通过改变结构主要尺寸了解尺寸对分析结果的影响,采用响应面方法进行拟合．以封隔器胶筒最大主应力及金属构架的最大Mises应力作为综合目标,以合理的尺寸范围作为约束条件,建立优化设计模型,然后用二次规划方法求出最优设计,从而得到优化的结构．优化的胶筒最大主应力只有初始值的32％,金属构架的最大Mises应力基本不变,密封性能基本没有变化．     

宇航火工分离装置爆炸分离数值模拟

为了了解火工分离装置结构动态响应特性,借助于非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA中的ALE算法,对宇航线式火工分离装置在条形凝聚态炸药接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行了数值模拟,描述了爆轰物质的流动以及金属圆柱壳的破口形状、塑性区域随时间增加的变化情况,得出了冲击加速度与爆炸中心距离为近似线性关系.结果表明ALE算法能很好地模拟宇航线式火工分离装置爆炸分离时流体与固体相互耦合的问题,并预测材料在爆轰波冲击下的非线性动态响应.     

基于多种语言混合编程的优化软件设计

针对爆炸结构的设计及优化,采用APDL、Matlab和VC 语言混合编程的方法优化软件的设计,不但可以方便地实现优化算法和设计友好的用户界面,还能实现数值模拟计算程序与优化程序联合使用,可以有效地缩短程序设计时间.对LS-DYNA分析计算结果的整理及结构材料信息文件的修改给出了解决办法,实现了全自动优化过程,提高了优化效率.优化软件的设计实例表明了该方法的可行性和有效性.     

螺栓法兰连接结构的拉压不同刚度动力学模型

由于螺栓法兰连接结构轴向拉压刚度不同,针对这一特性引入拉压刚度不同的双线性弹簧单元,提出两自由度拉压不同动力学机理模型,使用区域法进行了动力学响应的解析推导;同时开发了自适应递归过零检查算法对模型的冲击响应进行数值计算.理论分析与数值模拟结果均表明,拉压不同刚度动力学模型在横向冲击荷载作用下产生横纵耦合振动响应,且输出了比线性梁模型更大的变形以及内力响应,说明线性梁模型获得的荷载结果可能偏小,这一结论对于提高螺栓法兰连接结构的安全可靠性具有重要意义.