复合材料层合薄壁短圆柱壳动力学相似模型几何适用区间确定方法

针对旋转复合材料层合薄壁短圆柱壳结构的相似试验模型设计问题,提出一种不完全几何相似(畸变)模型的几何尺寸区间确定方法。用动力学平衡方程分析与敏感性分析相结合,建立层合薄壁短圆柱壳模型与原型间的相似关系,通过对导出的三种固有特性相似关系进行修正,得到层合圆柱壳动力学相似关系。以一种常用复合材料层合薄壁短圆柱壳为例,在深入研究使模型与原型在固有特性相似(即固有频率成比例映射关系、且振型保持一致)时,畸变模型的几何尺寸适用区间确定方法的基础上,利用数值分析方法,最终得到复合材料层合薄壁短圆柱壳模型和原型在不同阶次下,固有特性相似的畸变模型几何结构适用区间及其边界函数的确定方法。该研究结果为旋转层合薄壁短圆柱壳的动力学相似模型设计问题奠定了理论基础。     

任意铺层复合材料开口圆柱层压壳结构热翘曲分析

研究任意铺层复合材料开口层压圆柱壳固化过程中温度变化引起的变形.基于瑞利里兹能量法,根据任意铺层复合材料开口层压壳的变形特征,将其翘曲变形分解为关于壳体几何对称轴对称弯曲变形和关于壳体几何中心点对称弯曲变形,并且考虑开口圆柱层压壳体大挠度变形引起的几何非线性影响,提出描述任意铺层复合材料开口圆柱层压壳热翘曲变形的翘曲函数,推导热翘曲函数的求解表达式.通过算例对模型预测结果与有限元数值模拟结果进行比较,认为模型中采用的翘曲函数能正确反映开口圆柱壳的热翘曲变形特征,该模型可以用于预测复合材料开口圆柱层压壳的热翘曲变形.     

用强迫恢复法测量原子核自旋晶格弛豫时间 T_1

本文对强迫恢复法测量原子核的自旋晶格弛豫时间T_1进行了理论探讨和具体实验。该方法使用的脉冲序列有90°—[τ—90°,180°,90°]_n 及180°—[τ—90°,180°,90°]_n 二种。该方法的最大优点是比一般测量T_1的方法测量速度快,准确性较高。它适用于测量自旋晶格弛豫时间T_1及自旋自旋弛豫时间T_2都较长的样品,并可观察磁化矢量在z 方向(恒磁场H_0方向)上按指数恢复的过程。文中还讨论了用复合脉冲旋转坐标框架方法,克服磁化矢量旋转角度的误差,以提高测量精度。但该方法不适用于高分辨谱的各条谱线对应核的T_1测量。     

层合多孔圆柱壳轴向压缩实验与仿真研究

使用实验测试和有限元仿真计算的方法，研究了层合多孔圆柱壳在轴向压缩荷载下的承载力性能和变形破坏模式。考虑正六边形和内凹六边形两种多孔构型，讨论了高度、直径、厚度参数对层合多孔圆柱壳轴向承载力的影响，得到了内凹多孔圆柱壳的轴压性能优于正六边形圆柱壳的结论。分析了层合多孔圆柱壳轴向压缩下的屈曲变形模式。同时，使用测试得到的材料参数仿真模拟实验结果，对照分析了仿真与实验变形特征与压缩性能。     

复合材料薄壁圆柱壳热振动特性分析

采用有限元软件ANSYS参数设计语言（APDL）实现复合材料薄壁圆柱壳结构在线性分布温度场作用下的非线性热振动特性分析。计算不同约束条件、不同铺层方式和铺层层数的复合材料薄壁圆柱壳在线性温度场作用下的各阶固有频率,分析边界约束、铺层角度及铺层层数对结构热振动频率的影响。结果表明,温度效应、边界约束、铺层层数显著影响结构的固有频率,适当的铺层角度会改变结构的固有频率,不同的铺层方式对结构固有频率影响程度不同。这些结论将对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。     

层合壳反射面星载天线大范围指向行为特性分析

为了研究柔性反射面几何非线性和耦合效应对大范围运动星载天线的精确动力学行为,以多层层合间结构特性的反射面为研究对象,采用三节点壳单元结构对反射面变形位移进行精确描述,并考虑天线大范围运动和反射面厚度方向变形、横向、侧向弯曲变形以及扭转变形的耦合作用,利用Lagrange方法推导大范围运动星载天线的精确非线性动力学模型,所建立模型包含层合间的结构特性与非线性耦合项。针对线性模型和非线性模型,分别对星载天线系统进行仿真对比分析,结果表明,线性模型过早忽略几何非线性和耦合变形作用,随着转动角速度增大,动力学特性将产生差异,而非线性模型适合于大范围柔性反射面天线指向过程,可精确地预测星载天线的指向精度。结论对星载天线指向精度的分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义。     

考虑层间变形的约束阻尼圆柱壳振动特性分析

在约束阻尼减振结构中，中间的黏弹性层主要依靠基体及约束层的交错运动产生剪切变形而消耗能量，因而这种层间变形关系需要被有效引入以提升建模精度，为此采用有限元法对局部贴敷约束阻尼层圆柱壳进行了动力学建模方法研究。首先，基于Donnell''s薄壳理论，在考虑各层之间变形关系的基础上，推导了复合单元的刚度及质量矩阵；其次，构造了一种过渡单元来连接复合壳单元和仅有基体的单层单元，实现了局部贴敷约束阻尼层圆柱壳总刚度及总质量矩阵的有效组集；然后，在考虑复合圆柱壳弹性约束边界条件的基础上，确定了复合壳的运动方程，并给出了求解振动特性的公式；最后，进行了实例研究，通过与实验和ANSYS仿真结果的对比，验证了所提有限元模型的正确性，并进一步分析了约束层、阻尼层厚度变化对复合圆柱壳振动和阻尼特性的影响。     

多层内凹蜂窝圆柱壳冲击动力学行为分析

构建了不同角度单层内凹蜂窝圆柱壳模型，提出了一种新型多层复合内凹蜂窝圆柱壳结构。利用有限元仿真方法研究了单层和多层内凹蜂窝圆柱壳在轴向冲击下的变形行为，分析对比了单层和多层内凹蜂窝圆柱壳在不同冲击速度下的平台应力和比吸能特性。结果表明，在相同密度和尺寸下，多层内凹蜂窝圆柱壳的冲击能量吸收能力相对于单层内凹蜂窝圆柱壳有显著提升；内凹蜂窝圆柱壳初始变形破坏位置随着冲击速度的改变而改变；多层内凹蜂窝圆柱壳没有表现出负泊松比性质。     

篦齿对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响研究

采用传递矩阵法研究了篦齿结构对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响。在悬臂边界条件下,首先基于Love壳体理论,建立了带篦齿旋转态薄壁圆柱壳的动力学方程,通过传递矩阵法和高精度的精细积分法对行波特性进行了求解,得到了随转速变化的前后行波频率,讨论了篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数对悬臂薄壁圆柱壳行波特性的影响规律。结果表明,传递矩阵法适合于求解带篦齿悬臂薄壁圆柱壳的行波振动特性,篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数对旋转态薄壁圆柱壳的行波特性均有较大影响。     

铺层角度对复合材料C型柱轴向压溃吸能特性影响分析

针对3组不同铺层角度的复合材料T700/MTM28 C型柱试件,进行轴向压溃试验获得其载荷-位移曲线。基于初始峰值载荷、平均压溃载荷、比吸能及载荷效率,研究铺层角度对其压溃变形模式及吸能特性的影响。结果表明:C型柱试件发生渐进式压溃破坏,呈现层间开裂、弯曲折断、局部屈曲以及剪切破坏等多种宏观失效方式。[0/90]_(3s)铺层试件的吸能量最高,[45/90/-45/0]_3铺层试件的吸能量次之,[45/-45]_(3s)铺层试件的吸能量最低,通过合理设计铺层,在±45°铺层中加入0°与90°铺层能够有效提升吸能特性。