泡沫填充蜂窝夹层结构汽车吸能盒吸能特性研究

吸能盒是交通事故中尤其是低速碰撞最先进行溃缩吸能的结构,传统吸能盒一般为薄壁方形管结构,随着设计理念的发展,提升吸能能力最主要的两条路线为泡沫填充和复合夹层结构填充。本文分别将EPP泡沫填充六边形,类四边形和类蜂窝夹层,形成复合型泡沫填充蜂窝夹层吸能盒,采用理论分析与数值仿真的方式,以相应的碰撞评价参数对其进行吸能特性研究。结果表明：泡沫填充蜂窝夹层结构吸能盒大大提升了传统吸能盒的吸能能力,并且采用泡沫填充后,蜂窝夹层结构吸能盒的吸能特性也得到了进一步增强。     

低密度填充蜂窝结构复合材料铣削损伤试验研究

为了研究低密度填充蜂窝结构复合材料加工特性,总结铣削典型形貌特征,提出合理的损伤评价方法并确定优选刀具。通过损伤机理分析,结合低密度填充蜂窝结构复合材料铣削试验,分析加工形貌及其对加工质量影响特性,以蜂窝壁宽度W_s作为指标对不同刀具铣削加工质量进行评价。结果表明,低密度填充蜂窝结构复合材料铣削加工表面损伤特征包括蜂窝壁变宽、填充材料凹坑、蜂窝壁分层以及蜂窝壁毛刺;蜂窝壁变宽是加工表面普遍存在损伤现象,且双层蜂窝壁变宽程度尤为剧烈,对表面质量有重要影响。以蜂窝壁宽度W_s作为损伤评价特征能准确反映加工表面质量,其中PCD铣刀加工表面的蜂窝壁宽度增幅最小,为6.7%,加工表面整洁;玉米铣刀和涂层四刃铣刀加工表面质量较好,纤维残余较少,毛刺和撕裂较小;金刚石磨头加工表面质量差,表面粗糙,容易形成堆积切屑,蜂窝壁宽度增幅最大,为25.6%。因此,PCD铣刀为低密度填充蜂窝结构复合材料最佳刀具。     

铝蜂窝夹层板动力学建模仿真与试验验证

卫星结构中含有大量的铝蜂窝夹层板,振动主要在蜂窝板之中传递.通过构建铝蜂窝夹层板有限元模型,可计算得到其响应特性,进而建立准确的卫星结构有限元模型,为微振动响应分析提供基础.文中基于Y单元,考虑应力作用下的剪切变形,将蜂窝壁视作Timoshenko梁,推导出等壁厚正六边形蜂窝芯层的等效参数.建立了蜂窝夹层板的等效模型,考虑预埋件与胶粘层质量的影响,并计算其固有频率、振型及频响曲线.蜂窝板模型前4阶固有频率与试验结果最大误差为2.29％,振型一致,且频响曲线近似,表明了蜂窝夹层板有限元模型的准确性.     

一种新型离心式气液分离器分离性能的数值模拟与试验研究

为了研究该分离器的分离性能,通过搭建气液两级分离实验台架进行实验测量,同时应用计算流体力学(CFD)方法对分离器内的气液两相流动进行数值模拟.重点研究了流量、气液比、介质粘度、密度、气泡直径及转鼓转速等六个变量对离心式气液分离器分离效率的影响.通过比较数值计算与实验测定结果,验证了数值模拟方法的可行性.分析结果表明,预测的分离效率变化趋势与实测结果在总体上是一致的, CFD可作为离心式气液分离器设计的有效工具.     

金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器动态性能试验与建模

通过对金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器的动力学特性进行试验和理论研究,发现金属橡胶-硅橡胶叠层复合阻尼材料具有明显的非线性迟滞特征,迟滞回线并非椭圆,含有多种阻尼成分.在此基础上,用理论和试验相结合的手段研究金属橡胶-硅橡胶叠层复合材料阻尼器的动力学建模,提出各恢复力成分、物理意义明确的非对称弹性粘性阻尼双折线迟滞恢复力模型.模型中的参数由试验数据辨识,用所建模型重构恢复力-位移迟滞回线,结果表明该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性.     

复合材料蜂窝夹层板低速冲击损伤模拟及实验研究

复合材料蜂窝夹层板因其良好的力学特性及质量轻等优点在工程中得到了广泛应用,但其抗冲击能力较差。本文研究了复合材料蜂窝夹层板受低速冲击后的变形和损伤情况,采用光滑粒子动力学结合有限元数值模拟方法分析了复合材料蜂窝夹层板受不同能量冲击后的响应,并通过试验和模拟计算结果对比分析,给出了不同冲击能量下复合材料蜂窝夹层板的位移和损伤。研究结果表明:给出的复合材料蜂窝夹层板冲击数值模型能够合理的模拟低速冲击行为,能为工程中复合材料蜂窝夹层板结构受冲击损伤的测定提供参考依据。     

金属粉末激光烧结温度场的三维有限元模拟

综合考虑热传导、热辐射和热对流及变热物性参数,基于ANSYS平台建立了连续移动的三维瞬态金属粉末直接激光烧结温度场的有限元模型;利用APDL参数化设计语言实现热源移动,利用焓处理相变潜热的影响,对水雾化铁粉的烧结成型温度场进行了模拟,系统分析了激光熔池的加热和冷却规律及温度场随时间的变化规律。模拟结果表明:随着时间的增加,由于热积累效应使得激光熔池的温度越来越高;彗星状温度云图的最高温度并不在激光光斑中心而是稍微滞后;模拟结果显示烧结过程中将产生液相,这与先前的实验结果吻合较好。     

LD10铝合金车削力模型的建立

对LD10铝合金棒料进行车削力测试,并建立了车削过程的有限元模型,通过回归分析获得了试验铝合金的车削力模型,分析了车削深度、进给量和车削速度对车削力的影响。结果表明:试验及有限元模拟结果的精度均满足工程应用的要求,两者吻合较好;车削力模型的预测值具有较高的准确性,可以用于相应的理论及工程应用。     

星载高性能计算机热设计及仿真分析

随着星载嵌入式计算机向高性能、高集成、小型化方向发展,系统内热流密度急剧增加,常规星上散热设计已无法满足系统对高效散热的迫切需求。文中以某星上数据处理机热设计需求为例,提出了以石墨散热片为主的全路径高效热传导方法,并开展了整机热仿真分析和试验测试。仿真分析和试验结果均表明热设计满足要求。为进一步验证石墨散热片对导热性能的提升程度,对粘贴石墨散热片和采用常规金属两种散热方法进行了模拟仿真和对比。结果表明,与采用常规金属散热相比,在热源集中的计算模块框架上贴石墨散热片,可使数字信号处理（Digital Signal Processor, DSP）芯片的节温低4 ℃左右。该结论可为后续以传导为主的星上高性能计算机热设计提供参考。     

水火弯板温度场理论分析和数值模拟

水火弯板工艺是船体外板弯曲的一项关键的流程,前人对钢板的温度场已进行过相关的研究。高斯热源热流密度模型被广泛用于水火弯板的温度场的分析,其参数的选取和定义,是水火弯板数值模拟中一个关键问题。本文采用高斯热源热流密度模型对水火弯板中的气体火焰热源和钢板的温度场展开了研究,并提出了高斯热源热流密度模型的不足和改进方法。     

气动式振动台性能对比仿真研究

气动式振动台是一类重要的可靠性强化试验设备,然而早期的气动式振动台本身存在设计缺陷,这限制了该类设备在可靠性强化试验中的进一步应用,从而使得气动式振动台的改进及研发成为必然。振动台面是整个气动式振动台改进及研发工作中不可忽视的因素,它能直接影响气动式振动台的振动剖面与谱形,进而影响试验效率。本文以振动台面为研究对象,应用大型有限元仿真分析软件MSC建立了具有不同形式工程台面的气动式振动台有限元模型,通过模态试验分析结果验证了有限元分析模型的正确性和建模方法的合理性。在此基础上,仿真分析了不同形式气动式振动台的动力学响应,结合低频能量和均匀性指标,建立了气动式振动台的性能评价准则,客观地评价了各类不同形式台面性能的优劣程度,得到了性能较优的工程台面形式,旨在为气动式振动台的性能改善乃至自主研发工作奠定基础。     

电性能仿真平台及其在大型面天线机械结构设计中应用

大型面天线在工程中有着广泛应用,其机械设计与电气设计是分开进行的。天线结构设计人员由于不了解电磁理论,只能依靠经验设计天线机械结构,来保证天线满足电气设计人员提出的精度指标。结果是生产周期很长,成本浪费严重。因此,有必要建立天线电性能仿真平台。在设计天线虚拟电子样机之后,通过该平台来计算天线电性能,判断天线结构是否满足要求。工程中应用此平台,将使结构设计人员提高天线设计与制造效率,减少次品率,降低天线设计与制造的成本。     

基于圆台形热传导模型的慢走丝线切割仿真与试验

基于放电通道中等离子体的形成机理,根据慢走丝线切割在短脉冲放电加工时放电通道中电子流与离子流散射速度的差异,提出了圆台形热传导模型。采用基于圆台形热传导模型的有限单元法对航空材料Inconel 718的典型工况进行了仿真计算,系统地分析了放电能量对放电通道温度以及放电蚀坑深度的影响规律,并采用声发射检测技术在线监测慢走丝线切割的加工表面粗糙度。通过仿真结果与试验测得工件表面粗糙度Rt值的对比,再结合试验测得的声发射信号波形图特征及声发射信号均方根值发现：仿真计算得到的放电蚀坑深度与表面粗糙度Rt值吻合较好;声发射信号的强度随着放电能量的增加而增强,声发射信号强度随着放电温度变化速率的变小而减弱。最后回归分析得到材料表面粗糙度与声发射信号均方根值的数学预测模型,预测结果与测得的表面粗糙度误差仅为4.4%。     

焊接工艺参数对温度场影响的试验与数值模拟研究

针对焊接电流、焊接速度、焊板间隙以及焊枪偏离焊缝中心的偏心值4个焊接工艺参数进行了TIG焊接试验和数值模拟研究。为减少试验次数，采用了正交设计方案。利用红外测温仪测量和记录了焊件正面上某些点的热循环曲线，然后采用有限元法进行三维焊接温度场的数值模拟，并同试验值进行了比较，二者基本吻合，表明数值计算模型的有效性；以此数值和试验结果为基础，结合正交试验理论，分析了上述4个工艺参数对温度场(以某点热循环中的峰值温度为代表)的影响顺序，表明偏心值对焊接温度场的影响很大，而这一点是以往的温度场数值仿真研究中所忽视的，需要引起足够的重视。     

农网配电网架空线路机器人攀爬机构参数优化研究

为了提升农网配电网架空线路机器人的综合性能,提出了一种新的农网配电网架空线路机器人攀爬机构参数优化方法。使用 Creo Parametric 软件构建农网配电网架空线路机器人攀爬机构的三维模型,在 Workbench 中导入该模型,通过网格划分完成攀爬机构有限元模型构建;根据所构建的模型对机器人攀爬机构实施有限元分析,分析攀爬机构的应力分配与整体变形情况;在攀爬机构的参数优化中,在确定相关设计变量后构建参数优化目标函数,通过枚举法求解参数优化目标函数,获取优化后的参数取值。仿真测试结果表明,设计方法实现了攀爬状态下驱动力矩的提升、加速度的平稳化、竖直方向相对质心位置的降低以及攀爬速度的提升,说明该方法可以有效提升农网配电网架空线路机器人的综合性能,有一定实际意义。