子弹冲击下TiNi固支梁的结构动态响应特性研究

采用改装的霍普金森压杆装置结合数值模拟对伪弹性TiNi合金固支梁的结构动态响应特性进行了研究。结果表明,在子弹冲击下,撞击点和固定端附近首先发生相变,并随着载荷增加,进一步产生相变铰,梁演变为二杆铰接机构。由于轴力作用,此处相变铰为拉伸侧的单边铰。与传统塑性铰不同,卸载后相变铰完全消失,梁回复原状没有残余变形。此外,对固支边界条件的实现及其对实验结果的影响进行了专门研究。     

含缺陷的固支梁受冲击载荷作用的实验研究

本文报导了含缺陷的固支梁受圆柱形飞射物撞击的实验过程和实验结果,分析和讨论了输入能量、切口深度、质量比等参数对非完善梁塑性动力响应特性的影响。     

固支圆板安定性的实验研究

本文利用机动法求解固支圆板在循环集中力作用下的安定问题,得到了安定载荷的理论解;利用激光全息的实验方法研究固支圆板的塑性累积现象,测得了安定载荷的上下限,并对实验结果进行了分析研究.     

煤层瓦斯流动的固－气耦合数学模型及数值解法的研究

本文根据煤层瓦斯流动时，固体变形与瓦斯流动的基本理论，提出了耦合数学模型，并证明该耦合数学模型解的存在性和光滑性，给出了这一非线性数学模型的数值解法。     

非线性流固耦合问题的ALE分步有限元数值方法

推导了一种基于ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian,即任意的拉格朗日-欧拉）描述下的带有自由液面不可压液体与运动结构非线性耦合问题的一种有限元数值计算方法,在时间域上采用分步格式计算,这种方法与混合插值方法比较其优点是速度和压力可使用同阶线性插值,给数值计算带来很大方便,将所得到的方法应用到结构与TLD（调谐式（液体阻尼器）装置之间的耦合问题,数值计算结果验证了本文所推导的方法。     

含固支端梁的解析解

采用弹性力学的应力函数法求含固支端梁的应力和位移时,无法严格满足固支端的实际边界条件,需要采用简化的固支边界条件。本文对已有的简化固支边界条件进行了改进,基于新的简化固支边界条件,推导出了四种含固支端梁的应力和位移的解析解,并进行了相应的数值计算,对几种固支边界条件进行了讨论。由本文方法得到的上表面受均布载荷作用悬臂梁的位移u和v的解析解与有限元解的最大误差分别为3.0%和1.0%,两端固支梁的应力σx的解析解与有限元解的最大误差为5.3%。通过理论与数值结果的比较表明,本文改进的固支边界条件是对固支端一种很好的简化。     

平面问题中悬臂梁固支边界条件的简化方法

弹性力学在处理梁的固支边界条件时,基于应变分量积分得到的位移表达式通常比较复杂,无法精确满足固支边界条件,因而只能求得近似解。本文采用固支边界中点的位移约束,结合最小二乘法重新定义了固支边界条件,实现了对梁的位移的准确求解。比较不同边界条件提法的差异,将有助于学生灵活掌握边界条件的简化方法,为开展研究性教学提供素材。

     

四边固支矩形薄板自由振动的哈密顿解析解

在哈密顿体系中利用辛几何方法求解了四边固支矩形薄板自由振动问题的解析解。首先,从基本方程出发,将问题表示成Hamilton正则方程,然后利用辛几何方法导出本征值问题,从而得到本征函数解,使之满足边界条件;再由方程组有非零解的条件,最终推导出四边固支矩形薄板的自振频率方程,得到频率的解析解。计算了不同长宽比情况下四边固支矩形薄板的频率,结果与已有文献完全一致。该解法有望推广至更多尚未得到解析解的矩形板的振动问题。     

线性与非线性流固耦合动力学数值方法的进展及应用

本文综述了线性与非线性流固耦合问题数值方法的进展及工程应用。讨论了四种数值分析方法：(1)混合有限元–子结构–子区域数值模型,以求解有限域线性流固耦合问题,如流体晃动,声腔–结构耦合,流体中的压力波,化工容器的地震响应,坝水耦合等;(2)混合有限元–边界元数值模型,以求解涉及无限域的线性流固耦合问题,如大型浮体承受飞机降落冲击,船舰的炮击回应等;(3)混合有限元–有限差分(体积)数值模型,以求解不涉及破浪和两相分离的非线性流固耦合问题;(4)混合有限元–光滑粒子数值模型,以求解涉及破浪和两相分离的非线性流固耦合问题。文中推荐分区迭代求解过程,以便应用现有的固体及流体求解器,于毎一时间步长分别求解固体及流体的方程,通过耦合迭代收敛,向前推进以达问题求解。文中选用的工程应用例子包含气–液–壳三相耦合,液化天然气船水晃动,人体步行冲击引起的声腔–建筑结构耦合,大型浮体承受飞机降落冲击的瞬态动力回应,涉及破浪和两相分离的气–翼耦合及结构于水上降落的冲击。数值分析结果与可用的实验或计算结果作了比较,以说明所述方法的精度及工程应用价值。文中列出了基于流固耦合的波能采积装置模型,以应用线性系统的共振及非线性系统的周期解原理,有效地采积波能。本文列出了231篇参考文献,以便读者进一步研讨所感兴趣方法。     

裂缝性低渗透油藏流-固耦合理论与数值模拟

根据裂缝性低渗油藏的储层特征,建立适合裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型。将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立裂缝性低渗透油藏的流-固耦合渗流数学模型,并给出其数值解.通过数值模拟对一实际井网开发过程中孔隙度、渗透率的变化以及开发指标进行计算,并和刚性模型以及双重介质模型的计算结果进行了分析比较.     

考虑尺度效应的微梁刚柔耦合动力学分析

不少微观实验已经证实,微尺度领域材料的力学性能存在尺度效应.文章以转动刚体、柔性微梁组成的刚柔耦合系统为研究对象,采用偶应力理论(又称 Cosserat理论)研究微梁动力学特性的尺度效应,运用拉格朗日方程推导出系统考虑尺度效应的一次近似刚柔耦合动力学方程.仿真结果表明,较该文提出的一次近似耦合模型,传统的零次近似耦合模型在刚体作高速旋转时不能正确地描述微梁的动力学行为;尺度效应使微梁振动的振幅减小,频率增大.     

A HIGH-ORDER RIGID-FLEXIBLE COUPLING MODEL OF A ROTATING FLEXIBLE BEAM UNDER LARGE DEFORMATION

对在平面内做大范围转动的中心刚体-柔性梁系统的刚柔耦合建模理论进行了深入研究,建立了系统的高次耦合动力学模型. 该动力学模型考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向伸长变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性耦合变形项,并保留了与非线性耦合项相关的一些高阶项,最终得到了系统的高次刚柔耦合动力学方程. 由此得到的动力学方程不仅能适用于柔性梁的小变形问题,也同样适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理柔性梁大变形问题上的不足. 通过与绝对节点坐标法以及一次近似耦合模型的对比验证了高次耦合模型的正确性.     

DYNAMIC PROPERTIES OF AL-ALLOY FOAM BEAM DAMAGED BY COMPRESSIVE FATIGUE

The permanent residual strain in aluminum （Al） alloy foams induced by compressive fatigue gradually increases with the increasing number of loading cycles. Consequently, the progressive shortening of Al-alloy foam degrades the dynamic material performance by the failure and ratcheting of multi-cells in the foam. In this paper, the dynamic properties of Al-alloy foams damaged by compressive fatigue were studied. The beam specimens with various residual strains were made by cyclic compression-compression stress. The dynamic bending modulus and loss factor were evaluated by using a beam transfer function method. As a result, the dynamic bending stiffness of Al-alloy foam turned out to be decreased due to damage while the loss factor was improved because of the increasing energy dissipation of such factors as cracked cell walls formed during the shortening process of the foam. The loss factor shows a manifest dependence on the fatigue residual strain.     

DYNAMIC ANALYSIS OF LARGE DEFORMATION OF RIGID-VISCOPLASTIC HARDENING SPHERICAL SHELLS IMPACTED BY A MISSILE

This paper studies the dynamic behavior of large deformation of sphericalshells impacted by a flat-nosed missile.By using isometric transformations,thedeformation modes are given.On the basis of Perzyna-Symonds viscoplasticconstitutive equations,the motion equations of the shells are obtained by rigid-viscoplastic variational principle.A comparison made between the numerical resultsand experimental ones indicates that the two groups of results are in conformity witheach other.     

刚粘塑性强化球形薄壳在撞击体作用下的大变形动力分析

本文研究了在平头圆柱体的冲击下，薄球形壳的动力大变形。通过等度量变换，给出了球壳的变形模态。在Ｐｅｒｚｙｎａ和Ｓｙｍｏｎｄｓ的粘塑性本构模型基础上，设材料从Ｍｉｓｅｓ屈服条件，并假定弯矩的膜力不耦合。根据刚粘塑性强化材料的变分原理。给出球壳的运动方程结果与实验进行了比较，二者吻合较好。     

刚性尖头弹垂直撞击金属厚靶板极限速度分析

研究了刚性尖头弹垂直撞击金属厚靶板扩孔冲塞型和延性扩孔型穿孔模式,提出分析最小穿透能量的两阶段工程模型.应用功能原理和圆柱形空腔膨胀理论得到第一阶段侵彻扩孔耗能.考虑靶板背面自由边界的影响,应用Taylor扩孔理论计算延性扩孔型穿孔第二阶段耗能;考虑加速塞块和剪断塞块所损耗的能量,由动量和能量原理导出扩孔冲塞型穿孔第二阶段剪切冲塞耗能.由两阶段总的耗能最小确定第一阶段的侵彻深度,从而得到最小穿透能量的解析解.与铝合金和装甲钢靶板弹道试验数据比较表明,该文两阶段模型的计算结果与试验结果吻合较好.     

DYNAMICAL CALCULATION AND ANALYSIS ON PENETRATION OF TARGET PLATES BY TRUNCATED CONICAL PROJECTILES

In this paper, dynamical calculation and analysis are made on penetration of thinplates by truncated conical projectiles in terms of the needs of fuze designing. The impactvelocity ranges from 200m/s ts to 1000m/s (including both low and high velocities). Thetarget plates include the thin aluminium plate (metal) and the plywood (non-metal).Because a strength effect of target plates is considered in the establishment ofdynamical models, we solved the problem that some previous models were not suitable tolowvelocity impact.for example, M. Zaid and B. Paul＇s models. By comparison ofinertial effect with strength effect, we theoretically proved Zaid and Paul＇s experimentalconclusion."Only when the impact velocity is more that 500m/s can the strength effect beneglected. Otherwise this effect can not be neglected".     

ANCF索梁单元应变耦合问题与模型解耦

索粱结构在土木工程、航空航天等领域有着广泛的应用.在各类索梁动力学建模方法中,由于绝对节点坐标方法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)能够描述柔性体的大变形和大转动问题,因此非常适合大变形索梁结构的动力学建模.对绝对节点坐标索梁单元的应变进行分析可知,弯曲变形会引起单元内部轴向应变的不均匀分布,即单元轴向应变与弯曲应变相互耦合.这种应变耦合效应使单元产生伪应变能,导致单元刚度增大,造成单元失真.分析不同弯曲角下的单元应变及应变能可知,弯曲变形越大,单元失真越严重.通过构造等效一维杆单元重新描述轴向应变,实现了轴向应变与弯曲应变解耦.在此基础上推导广义弹性力,得到了绝对节点坐标索梁单元的应变解耦模型.对解耦前后的两种梁模型进行静力学和动力学仿真,结果表明;解耦模型消除了单元伪应变,相比原模型表现出更好的收敛性和曲率连续性,在相同单元数目下具有更高的精度.同时由于解耦模型降低了单元刚度,因此相比原模型,速度曲线中不再有高频振动.     

VNONLINEAR STABILITY ANALYSIS OF A CLAMPED ROD CARRYING ELECTRIC CURRENT

I.Intr0ducti0nThestabilityanalysisofrodscarryingelectriccurrentsinamagneticfieldhasnoton1ytheimportanttheoreticalvaluebutalsothebackgroundofappIications.lfthecurrentintherodismoderate,wecanneglecttheselffieldeffectsproducedbythecurrentintherodandonlyconsi…     

均布力偶作用下细长梁力学分析

通过铁木辛柯梁理论分析了反向均布表面剪应力-等效均匀分布力偶作用下的等截面均质细长梁挠度和应力分布规律,并与有限元法的计算结果对比发现:当边界条件中剪力不为零时,弯曲挠度和正应力分析必须考虑剪力的影响,即Euler梁理论不能满足分析的要求;若存在剪力为零边界时,可使用Euler梁分析弯曲挠度和正应力;剪应力分布和通常规律一样,仍沿高度方向呈抛物线分布,即使对于剪力为零的横截面也可能存在剪应力,这是由于表面剪应力的影响使得梁的上下表面存在剪应力,并且剪应力在横截面内正负可以发生变化.