某新型导弹包装箱动力学特性分析

目的 研究某新型结构导弹包装箱的动力学特性。方法 利用有限元分析方法对导弹包装箱进行模态分析和随机振动分析。结果 得到了导弹包装箱的固有频率和振型,以及结构在随机载荷作用下的动力学响应结果,导弹包装箱的前6阶固有频率分布在13~44 Hz范围内,在随机载荷的作用下,导弹包装箱3个方向的最大应力分别为97.6,149.3,151.1 MPa。根据导弹包装箱的动响应结果确定了箱体在随机振动环境下的危险部位。结论 在路面随机载荷作用下,箱体的整体结构满足设计要求,为导弹包装系统的设计和校核提供了依据。     

某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

多工况人字齿轮传动系统结构减振分析及优化

为更有效降低人字齿轮传动系统振动,分别对由人字齿轮传动系统振动产生的源激励(齿面啮合质量)及振动传递系统(箱体结构)进行减振降噪设计。选择综合效果较好的齿面三维修形方法在多载荷工况下对人字齿轮小轮齿面进行以减小轮齿间啮合振动为目标的修形优化设计;为确定箱体结构优化改进方向,对齿轮箱体进行以静态(箱体最大变形量)动态(低阶固有频率)相结合的结构拓扑优化;据箱体拓扑优化结果确定箱体可减重部位及需加强的结构选定箱体尺寸优化参数并对以箱体机脚处振动加速度均方根值最小为优化目标的箱体结构优化。实例计算与试验结果表明,齿面三维修形方法振动最大降幅理论计算为20.5%、实验为18.9%,减振为12%;而两者相结合则降低幅度达27.3%,效果更好。     

基于FEM/BEM变速器箱体辐射噪声的研究

采用有限元和边界元联合的方法对变速器箱体的辐射噪声进行分析研究。首先针对某型车辆变速箱箱体,建立箱体与箱体内机油的流固耦合有限元模型和箱体的边界元模型,并分析其所受激励载荷;然后进行强迫振动有限元的数值仿真计算,并通过试验进行验证,试验数据与仿真数据基本吻合;最后将振动的有限元计算结果作为箱体边界元模型的边界条件进行噪声辐射的数值仿真计算。根据计算的结果,对该箱体的结构进行有针对性的加筋强化,仿真计算的结果表明,进行加筋处理后的箱体噪声辐射能得到有效的抑制。     

车辆变速器弯扭振动特性分析

为研究车辆变速器弯扭振动特性，以某车辆变速器为研究对象，根据振动弯曲理论，建立变速器齿轮轴系弯扭振动数学模型；将不规则的变速器侧面箱体简化为质量均匀的薄板，基于薄板理论推导考虑传动轴系弯扭振动激励下的箱体振动方程；对传动轴弹性化处理后进行模态分析得到其振型函数，采用数值方法求解齿轮轴系和箱体的振动响应；分析箱体和齿轮轴系振动特性，并设计台架试验进行验证。结果表明：测点试验结果与计算结果的均方根值最大误差为32%，且振动趋势一致。研究结果可为探明车辆变速器弯扭振动传递机理与变速器动态可靠性研究提供理论基础。     

某新型导弹包装箱-箱架联吊动力学仿真分析

目的 研究某新型导弹包装箱-箱架系统的动力学响应。方法 建立包装箱-箱架系统的动力学模型,利用有限元分析方法对其进行联吊工况下的瞬态动力学分析,并通过试制样件进行联吊工况的试验。结果 通过仿真分析得到了箱架系统起吊过程中各部位处的应力结果。在包装箱-箱架以1×4,2×2等2种堆码方式起吊时箱架系统的最大应力分别为78 MPa和158 MPa,以1×4堆码方式起吊时箱架系统的最大应力水平明显低于2×2堆码方式起吊时的最大应力水平;2种工况下起吊的最大应力明显小于材料的屈服强度。结论 箱架系统以2.5g的冲击联吊载荷起吊时结构不会发生强度破坏。包装箱在进行吊装试验后,包装箱外形结构完好,无破损,无裂纹,无影响使用的永久性变形。     

冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析

为研究轮式车辆的电涡流减振器在行进间冲击载荷下的动态特性,结合电涡流理论设计了一种永磁式电涡流减振器,并基于等效磁路模型和麦克斯韦方程分析了其导体筒表面空气间隙处磁感应强度与阻尼力之间的关系;同时,利用有限元法对永磁式电涡流减振器的静、动态磁场分布进行了研究,并分析了不同结构参数对其阻尼特性的影响及不同运动速度下的示功特性曲线。通过建立1/4车辆悬架动力学模型和基于高斯滤波白噪声的随机路面激励模型,对车辆行进间冲击载荷下永磁式电涡流减振器的动态特性进行了分析。结果表明：永磁式电涡流减振器的磁场在动态条件下会发生退磁以及磁感线趋速聚集现象,各结构参数对其阻尼特性的影响较大;永磁式电涡流减振器的响应速度快,压缩、复原阻尼力恒定且平稳,可以高效、快速地消除轮式车辆越野时受到的路面激励和车载武器射击时的冲击载荷,能够有效抑制车体振动。研究结果对提高轮式车辆的越野机动性以及车载武器的射击精度具有重要意义。     

随机激励作用下硬涂层薄板振动有限元分析及减振预估

硬涂层减振是一项新兴的阻尼减振技术,硬涂层复合结构在随机激励载荷作用下的振动特性建模与分析方法还未开展研究.将有限元建模方法和虚拟激励法(pseudo excitation method,PEM)相结合,实现了随机激励作用下硬涂层悬臂薄板结构振动建模及减振性能预估.首先,基于等效单层法创建了双面涂敷硬涂层的薄板结构振动...     

小型航天精密仪器运输包装箱设计及试验

目的 针对传统小型航天精密仪器铝制运输包装箱加工周期长、研制成本高、定制化产品多导致外形尺寸大小不一致,存在不易管理和运输的问题,设计一种新型包装箱。方法 通过选择新型箱体材料、设计包装箱箱体结构、更改加工工艺形式、改变产品安装方式和内部防护减振材料,自主研发一种适用于商业运输的非金属精密仪器运输包装箱。结果 经过模拟严苛商业环境运输试验,该小型航天精密仪器运输包装箱可实现一箱多装,对产品具有隔振、防潮防护等功能,且节约成本、缩短研制周期,便于管理、易于运输。结论 该包装箱可满足小型航天精密仪器的运输和贮存,其结构形式及试验结果可为后续此类包装箱的研制提供参考。     

精密装甲器材包装箱的优化设计及其堆码形式的抗压性能分析

目的对包装箱进行优化设计,并分析其在不同堆码形式下的抗压性能。方法设计精密装甲器材包装箱的规格以及堆码形式的优化方案,并用有限元分析法分析不同堆码形式下包装箱箱体抗压性能。结果优化设计的5种规格的包装箱在单独堆码和混合堆码形式下,其箱体的最大应力和最大变形均小于线形低密度聚乙烯材料的拉伸屈服应力。结论优化设计的5种规格包装箱在不同堆码形式下箱体的抗压性能满足精密装甲器材包装的性能要求。     

基于Ansys Workbench的电炖锅包装设计与仿真分析

目的优化电炖锅包装,比较EPS与瓦楞纸内衬的包装效果,以及替代可能性。方法参考电炖锅产品流通过程中的环境参数,对产品进行有限元建模和约束处理,基于Ansys Workbench中的有限元思想,通过模态分析、随机振动、跌落等情况,分析得到不同力学载荷作用下产品的变形、应力、应变,以及破损情况,通过改变包装内衬实现电炖锅的包装优化设计。对优化后的包装件进行仿真分析,并与原包装件进行比较。结果最大应力出现在产品的螺栓连接处。裸机、EPS泡沫包装件和瓦楞纸(B楞)包装件的最大应力分别为353.25,115.69,171.84 MPa。结论瓦楞衬垫的抗压强度、抗冲击性能、抗振性虽都差于EPS泡沫包装,但还是可以很好地保护电炖锅,因此具有良好包装结构设计的瓦楞纸包装可以取代传统EPS泡沫包装。     

波纹钢腹板组合箱梁应力相关阻尼特性研究

基于应力相关材料阻尼理论,选择波纹钢腹板组合箱梁这一新型钢、混组合桥梁结构,通过波纹钢板和钢筋混凝土的单位体积损耗因子,由能量法推导求得波纹钢腹板组合箱梁的损耗因子公式。结合有限元计算的各个单元的应力得到损耗因子,根据一个振动周期能量耗散相等原理,求得等效阻尼比,并将其与实测结果进行比较。分析结果表明：波纹钢腹板组合箱梁桥材料阻尼值不是一个固定值,它是随着应力水平的提高而增大。在自由振动和车辆荷载激励状态下,波纹钢腹板组合箱梁的等效阻尼比建议取为0.3%。提出的损耗因子公式和等效阻尼比的计算可为波纹钢腹板组合箱梁桥动力分析中阻尼的取值提供参考。     

铁路非高斯随机振动的数字模拟与包装件响应分析

目的研究铁路振动环境的非高斯特性,并分析包装件在非高斯随机振动环境条件下的响应情况。方法结合离散傅里叶变换与EARPG(1)模型,模拟了铁路随机振动信号。根据采集的数据的PSD曲线计算幅值,利用EARPG(1)模型生成了具有尖峰特征的模拟信号,计算了相位并进行了相位整体平移,根据幅值和相位,合成了所需的非高斯随机振动信号。将包装件简化为单自由度系统,分析了包装件在非高斯振动条件下的响应情况。结果铁路随机振动的峭度大于3,偏斜度为0,属于对称超高斯随机振动,提出的模型可准确模拟出铁路振动的非高斯特性,峭度和偏斜度的误差均小于3%,包装系统的固有频率、阻尼比、激励峭度对系统的响应的峭度、均方根均有较大的影响。结论通过合理地选择包装系统的固有频率和阻尼比,可有效减小系统的响应峭度和均方根,提高包装系统的可靠性。     

Torsional and compression loading of paperboard packages: Experimental and FE analysis

The present study investigates torsional and compressive loading of a paperboard package. Finite element (FE) analyses simulating the tests were performed to improve understanding of the stresses and deformations in the paperboard during loading. A simple experimental characterization of the necessary material properties could be performed to represent the multi-ply paperboard as a single-ply structure. The results from the single-ply model were compared with a laminate model, and the differences between the models were small. Comparing experimental and FE simulations of box compression and torsion showed that the FE models could accurately predict the response curves. However, in the simulations, there was an overprediction of the maximum compressive force and maximum torque, which was expected since geometrical imperfections and the heterogeneous internal structure of the material were not accounted for in the material model or the FE model. Local yield lines formed at the onset of non-linearities in the package load–displacement curves. Therefore, the strength of the paperboard affects the maximum compressive strength and maximum torque, and the bending stiffness of the paperboard only had a minor effect. When a first local maximum was reached, the number of FE that reached the failure stress increased exponentially. The simulations also showed that box compression was not an effect of package height, but higher packages had a lower maximum torque.     

平板玻璃运输包装设计及保护性能分析

目的采用瓦楞纸箱内衬聚氨酯泡沫衬垫设计平板玻璃运输包装,通过仿真分析检验设计的合理性与可行性。方法采用Creo parametric软件建立运输包装件模型,采用Ansys Workbench软件对模型进行仿真分析,完成静态堆码载荷仿真、模态仿真、随机振动仿真,并利用LS-DYNA与Ansys Workbench进行联合模拟跌落仿真。结果将瓦楞纸箱与木箱运输包装形式的仿真结果进行对比分析,得出相同静应力作用下,瓦楞纸箱包装的最大响应应力最小且分布均匀;随机振动过程中,虽然瓦楞纸箱相对于木箱形变量较大,但避免应力集中情况且满足变形限度要求;跌落过程中,瓦楞纸箱相对于木箱传递到平板玻璃的作用力较小,且避免了应力集中现象。结论综合分析结果,瓦楞纸箱加聚氨酯缓冲衬垫的运输包装形式设计合理,能够在运输过程中更好保护平板玻璃的安全,设计方案可行。     

随机地震作用下TMD等效附加阻尼比研究

针对随机地震作用下TMD给结构提供的附加阻尼比展开研究。随机地震动采用过滤白噪声Kanai-Tajimi功率谱模型,并将Kanai-Tajimi功率谱模型描述的场地过滤效应表示成传递函数形式,进而推导出结构相对于基岩的位移动力放大系数。然后,结合SRSS方法,以结构位移响应均方值作为评价准则,提出了随机地震作用下TMD提供给结构任意阶模态的等效附加阻尼比理论公式。最后,以某景观塔作为工程算例展示了TMD等效附加阻尼比的求解流程,并验证了该等效附加阻尼比公式的有效性。算例分析结果表明,使用等效附加阻尼比指标来评估TMD减震性能是合理有效的,且使用推导的TMD等效附加阻尼比理论公式能更准确地评估TMD对结构位移响应的控制效果。     

操控台结构优化设计及运输包装方法研究

目的 解决操控台在按照振动试验考核过程中出现的内部结构散架、表面磨损等问题,通过振动试验考核,满足恶劣颠簸路段运输要求。方法 对操控台进行力学仿真,对操控台结构最大等效应力处进行优化设计,提出一种加固木箱填充聚氨酯发泡材料的包装方法,采用有限元仿真计算和剩余强度系数公式评估强度安全,并通过随机振动试验进行验证。结果 优化结构及改进包装后的操控台剩余强度系数大于1,随机振动试验后台体及包装箱未出现损坏现象。结论 操控台结构优化方式和新型包装方法具有合理性,满足振动试验考核和恶劣颠簸路段运输要求。     

随机振动载荷下塑封球栅阵列含铅焊点疲劳寿命模型

对塑封球栅阵列(PBGA)封装器件Sn37Pb焊点进行了正弦振动、随机振动实验,得到各个载荷下焊点的疲劳寿命结果。建立了三维有限元模型,进行与实验条件一致的有限元分析,计算焊点的应力;将实验结果与有限元计算相结合,并基于Steinberg寿命预测模型,发展了随机振动载荷下焊点疲劳寿命预测方法。结果表明,疲劳寿命模型预测结果与实验结果吻合较好,该方法可应用于PBGA封装焊点在随机振动载荷下的疲劳寿命评估,为PBGA封装器件的设计与使用提供指导。