水下爆炸载荷作用下加筋板的动态响应分析

利用Abaqus计算不同水下爆炸载荷作用下加筋板的动态响应,并与RAMAJEYATHILAGAM得出的试验值进行对比,以保证计算分析过程的正确性.计算得到的位移-时间历程曲线可以为加筋板的优化设计提供参考,从而提高其水下爆炸的抗爆能力.     

复合材料加筋板后屈曲快速计算方法研究

为了提高使用材料的稳定性和有效性,针对航空航天飞行器中的典型结构复合材料加筋曲板的屈曲及后屈曲问题,根据等效宽度法的解析表达式,提出了一种快速计算方法,用MATLAB实现了屈曲临界载荷的数值解。改进方法与参考文献试验结论和有限元仿真有很好的一致性。研究了筋条高度变化对扭转刚度、弯曲刚度的影响,以及筋条高度与极限载荷、等效宽度之间的关系,为加筋板的实际工程开发和应用提供了便捷方法。     

基于ANSYS/LS-DYNA的加筋板入水冲击仿真

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件数值模拟入水冲击问题,重点研究平板类结构体入水冲击数值仿真和冲击荷载作用下的结构动力响应;首先采用ANSYS前处理器建立平板和十字加筋板入水冲击数值模型,然后通过LS-DYNA求解器数值计算入水冲击的动力响应,并分析比较了各个模型计算得到的位移、等效应力、压力等变量变化,最后得出以下结论,加筋板具有吸收更多人水冲击能量的作用,且耐撞性更强,结构更偏于安全.     

水下爆炸冲击载荷作用下舵的动态特性

利用Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)有限元方法求解爆炸冲击过程中的流固耦合问题:采用ALE算法描述流体和炸药模型,采用Lagrangain方法描述舵结构模型,不同介质间的界面采用接触罚函数耦合算法。应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA仿真模拟舵遭受TNT炸药爆炸冲击作用的全过程,得到舵的应力云图、位移云图,典型位置压力时间历程,加速度时间曲线等冲击响应。计算结果表明:利用A L E方法可以预估舵在水下爆炸冲击载荷作用下的损伤情况,为舵的抗冲击设计提供依据。     

加筋短板后屈曲特性分析与试验研究

作为飞机结构的基本元素,加筋短板有较为宽广的非线性后屈曲区间.通常采用工程计算方法作为加筋板的设计依据,未充分利用结构的后屈曲强度.为研究加筋短板的后屈曲特性,求解加筋短板的后屈曲路径以及极限载荷,采用GMNIA(Geometrically and material nonlinear analysis with imperfections)仿真分析方法预测了加筋短板的极限载荷,得到了反映后屈曲路径的载荷—应变曲线,并与试验进行对比分析.研究结果表明,加筋短板初始屈曲发生在蒙皮的自由边,长桁是后屈曲的主要承载部位;有限元仿真的极限载荷与试验破坏载荷的相对误差为0.46％,有限元仿真的后屈曲平衡路径与试验吻合较好.因此,采用GMNIA仿真分析方法能够准确的分析加筋短板的后屈曲特性,达到减轻结构重量、提高结构效率的目的.     

金属加筋板压缩稳定性分析的随机缺陷法

为使金属加筋板稳定性分析更加真实可靠,在分析中引入随机的初始几何缺陷,采用一致缺陷法通过ANSYS对金属加筋板进行压缩稳定性有限元分析,总结一致缺陷法的优缺点,进而提出一种考虑加筋板初始几何缺陷的随机缺陷法并进行试验.结果表明:一致缺陷法对非线性变形分析有一定的引导作用,使非线性变形朝着特征值屈曲模态的方向发展;随机缺陷法将结构的初始缺陷看作是随机的,缺陷大小和分布无法预测,更能反映加筋板真实的工作性能.编写加筋板自动建模程序和随机缺陷自动分析程序,从而大大提高分析效率,使随机缺陷法用于设计成为可能.     

爆炸载荷下薄板异常动力响应模式及载荷特征影响研究

薄板在爆炸冲击载荷作用下的动力行为复杂,具有大变形、瞬时性、高度非线性等特点.当冲击波冲量较小时,薄板容易发生异常动力响应.然而,爆炸冲击波特征对薄板异常动力响应的影响尚不明晰.为此,本文采用经实验数据验证的自主开发爆炸载荷模型,首先成功地模拟了方形薄板的反直观异常动力响应;然后通过数值仿真研究了冲击波负压描述方法、正压衰减系数等对薄板异常动力响应的影响;最后,发现了在距离当量比一定时,随着爆炸距离的增加薄板依次发生继发直观、反直观、混合、始发直观四种行为模式,并分析了不同行为模式下响应历程与塑性耗散能之间的关系.     

基于支持向量机的加筋板健康监测

故障样本缺乏是制约智能监测发展的重要原因。支持向量机(SVM)基于结构风险最小化原则,对小样本决策具有较好的学习推广性。将SVM的多类分类算法用于航空航天结构中的加强筋结构健康监测,并与BP神经网络进行对比研究,取得了满意的效果。试验表明:在小样本条件下,SVM具有比BP网络更好的分类性能。     

X形夹芯激光焊接夹层板碰撞性能分析

基于传统加筋板架设计出一种新的能量吸收单元——X形夹层板,用Dytran分析X形夹层板在低速冲击载荷作用下的碰撞损伤特性;通过分析结构的极限撞深、碰撞力及能量吸收等结果,与传统加筋板进行比较分析,评估夹层板的耐撞性能;同时分析不同结构型式和结构尺寸参数(蒙皮板厚度、夹芯层壁厚、夹芯层高度及夹芯层的夹角等)对夹层板结构耐撞性能的影响.     

热力载荷作用下复合材料板-铝合金板接头 钉载分配与钉孔周边应力分布

采用试验和有限元方法研究复合材料板 铝合金板单搭接接头在热和力载荷共同作用下的钉载分配和钉孔周边应力分布。将仿真模型得到的钉载分配结果与试验结果进行对比发现：温度升高后,靠近加载端承载最大的螺栓载荷分配比例增大,相应位置钉孔周边应力水平也有较大幅度的增加。对比未考虑热残余应力模型发现：考虑热残余应力模型与试验结果最相近;同样温度时热残余应力的存在使应力水平提高10%左右,说明在热载荷作用下考虑热残余应力的必要性。复合材料与金属接头钉孔周边应力分布呈“枫叶”状。     

受剪复合材料加筋平板筋条剥离分析

为研究筋条-蒙皮界面强度对复合材料加筋平板剪切承载能力的影响,采用基于接触属性定义的粘聚区模型分析蒙皮-筋条界面损伤的萌生和扩展,采用基于二维Hashin准则的渐进损伤模型计算复合材料层板失效.仿真结果与试验吻合较好,验证基于接触属性定义的粘聚区模型用于整体复合材料加筋板筋条剥离分析的工程实用性.计算结果表明:为充分发挥复合材料加筋板的承载潜力,筋条-蒙皮界面应具有较高的强度.     

基于边光滑有限元法的剪切变形板几何非线性分析

为改善在计算板的几何非线性问题时有限元法系统过硬的数值缺陷,提高计算精度,在考虑剪切变形的yon Karman假设下,基于全拉格朗日描述方法,将边光滑有限元法应用于板的几何非线性分析.计算公式基于1阶剪切变形理论,并采用离散剪切间隙有效地消除剪切自锁.在三角形单元的基础上进一步形成边界光滑域,在每个光滑域内对应变进行光...     

热风炉热风竖管底板结构强度有限元分析

为设计更薄的热风炉热风竖管底板,解决试验结果和经验公式计算结果无法反映其实际受力情况的问题,用ANSYS分析某底板的结构强度.根据该底板的结构几何模型建立有限元模型,采用SOLID 185单元划分网格.分析中不考虑固定支座处的滑动;设定砖载荷、上部竖管自重载荷、内压载荷、温度载荷等边界条件.对底板、底板下部筋板、筒体和筒体外围筋板的应力与位移分布的分析表明:底板及其筋板与竖管筒体连接处易出现应力集中现象;在热膨胀和内压的作用下,最大位移出现在底板下部筋板与筒体交界处、筒体自由边界处和筒体外围筋板的上部.计算结果表明该底板能满足结构强度要求.     

高炉炉墙探测棒的传感器布设研究

通过建立内嵌探测棒的高炉炉墙温度与炉墙厚度在线监测模型,并对其不同高炉炉墙厚度时的温度场进行稳态数值仿真,得出探测棒在不同高炉炉墙厚度时中轴线温度曲线的变化规律。根据探测棒中轴线温度曲线的变化规律,通过温度最大误差、平均误差等指标分析了三种不同的传感器布设方案,确定了传感器在探测棒上的布设数量和布设方案,实现了实时准确测量探测棒的温度场分布情况,结合探测棒长度数据进而推算出高炉炉墙的温度场分布情况,为指导高炉的正常运转和保证高炉长寿奠定了基础。     

基于MSC.Patran的浮筏冲击响应分析计算系统的设计实现

利用MSC.Patran和MSC.Nastran进行浮筏系统的冲击动响应分析计算是一项烦琐而复杂的过程,定制开发浮筏冲击动响应分析计算系统具有重要的应用价值.描述了系统的设计框架及功能模块,介绍了系统的具体实现及工作流程.为了充分利用已有的数据资源,系统中实现了MSC.Patran与已有浮筏数据库系统的交互.通过一个工程示例,说明了系统的有效性.     

Failure of Au RF-MEMS switches subjected to dynamic loading

The dynamic failure of Au RF-MEMS was investigated over a wide range of loading rates by three different experimental setups: a drop weight tower, which induced a maximum peak acceleration of 600g (g: acceleration of gravity), a Hopkinson pressure bar with a maximum peak acceleration of 300,000g, and a pulsed laser loading technique with a maximum peak acceleration of 1.8 × 10⁸g. In the drop weight tower the total load pulse duration was in the milliseconds range – much longer than the 28 μs resonant period of the devices – and no failure of any kind occurred in the RF-MEMS devices or their substrate. At 90,000g (generated in the Hopkinson bar) no damage in either the substrate or the devices was observed. However, at 200,000g, which corresponds to a loading duration of a few microseconds, i.e., comparable to the device resonant period, 10% of the switches failed although postmortem imaging showed no damage to the substrate. Damage increased after this acceleration and at 300,000g 20% of the switches failed, but, in addition, significant failure in the quartz substrate was recorded. Lastly, the pulsed laser loading technique, which has a loading pulse duration of a few tens of nanoseconds, was applied to accelerate the Au switches to 1.8 × 10⁸g, and the probability of failure at this loading ranged from 50% to 80%. At even larger accelerations, 10⁹g, the probability of failure was 100%. The results of this study establish the severity of dynamic failure in MEMS, despite their small mass, and its dependence on the level of acceleration which spanned about 7 orders of magnitude.     

输油臂强度分析和应力测试

为分析复杂装配体输油臂的强度,采用有限元线性接触技术,在输油臂最大展开状态下对各实体进行连接,独立划分各个实体的网格,计算输油工况下输油臂的强度,解决复杂装配体输油臂有限元网格划分的难题.通过模拟加载方式,模拟输送油料质量及油料输送的动载荷,进行输油臂结构应力测试,验证输油臂有限元分析方法和结果的合理性,为输油臂设计与制造提供参考.     

Use of pressure insoles to compare in-shoe loading for modern running shoes

The primary objective of this paper was to compare in-shoe loading for different models of running shoe using measurements of force distribution. It was hypothesised that a shoe designed with minimal focus on cushioning would demonstrate significantly higher peak forces and rates of loading than running shoes designed with cushioning midsoles. Loading was compared using in-shoe peak forces for six footwear conditions. It was found that peak rate of loading at the heel provided clear distinctions between shoes. In support of the study hypothesis, the shoe with minimal focus on cushioning had a significantly higher rate of loading than all but one of the other test shoes. Data collected for midfoot and forefoot areas of the foot highlighted the importance of considering loading across the foot surface. The results of the present study demonstrate that pressure insoles provide a useful tool for the assessment of loading across the foot plantar surface for different footwear conditions. There are numerous models of running shoe for individuals to select from, with limited information available regarding the performance of the shoes during running. The current study demonstrates differences in loads across the foot plantar surface during running, indicating differences in performance for different footwear models.