管材弯曲过程中的弹塑性变形分析

在管材弯曲变形的基本假设和简单应力状态下的线性强化材料模型的基础上，对管材弯曲进行了变形分析。分析结果表明：弯管横截面上垂直于弯曲平面方向的对称轴两侧存在很小的弹性区，对弯曲卸载后的回弹产生一定影响；弯曲切向应力主要随相对弯曲半径减小、屈服强度和塑性模量增大而增大；在较小相对弯曲半径范围内，弯曲切向应力有急剧上升的倾向；根据弯曲切向应力小于材料拉伸极限的关系，推导出最小相对弯曲半径的计算公式，理论计算值略小于实际试验值，修正并完善后，可应用于生产。     

弯曲载荷作用下的熔接涂层及基体应力特性研究

应用有限元分析软件研究熔接涂层及基体在弯曲载荷作用下的等效应力特性及其分布状态,对不同厚度涂层/基体系统进行三点弯曲仿真试验。通过将涂层分别置于受拉和受压一侧,分析弯曲试验中不同压头下压量时,涂层/基体系统的等效应力状态以及涂层厚度对接合面处应力的影响,得到不同厚度的涂层/基体系统在界面结合处的等效应力分布情况及变化规律。结果表明:弯曲载荷作用下,涂层/基体系统的等效应力最大值出现在涂层表面;压头下压量相同时,涂层越厚,涂层/基体系统的等效应力最大值越大;涂层与基体的界面结合处存在等效应力突变,涂层越厚,等效应力突变值越小,涂层与基体的等效应力过渡越平缓。     

冲击载荷作用下三维空间梁有限变形的运动方程

根据Lee的有限变形弹塑性连续体的最小加速度原理,建立了三维空间直梁在任意横向动力载荷作用下的运动方程,通过与本构方程和由Green应变定义的几何方程相匹配,从而可以描述梁的扭转变形和在两个互相正交平面的弯曲变形问题,因而可对横向冲击载荷作用下的梁进行三维动力分析,也可做为侧向弯扭屈曲分析和计算的基础。     

动态加载下HTPB复合固体推进剂双轴压缩试验件设计

为研究固体推进剂的动态双轴压缩力学性能,需确定与试验机、试验夹具相适配且满足双轴变形特性要求的推进剂试验件最优构型.基于有限元数值仿真计算,获得了双轴压缩加载下八种不同构型的三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂试验件变形的应力云图,并通过开展动态加载下对应推进剂试验件的力学性能试验对最优构型进行了验证.结果表明:小变形条件下(应变10％以内)所有试验件的应力云图均呈现整体均匀分布的特性,但长宽比大于1的试验件变形时不再满足平面应力状态的要求.选取平面应力平均值、平面应力离散度、整体应力稳定系数和应力集中系数作为推进剂试验件构型优化指标,对比分析得出边长为25 mm的正方体推进剂试验件为最优构型.最后,通过分析动态加载下双轴压缩试验获得的应力-应变曲线特性,验证了最优试验件构型设计的有效性.     

7055铝合金薄板件时效应力松弛成形有限元模拟

分析等厚薄板件的弯曲时效应力松弛成形过程,通过应力松弛拉伸试验确定7055T7751铝合金在182℃下的应力松弛本构方程,应用有限元方法对该铝合金等厚薄板件的单曲率弯曲时效应力松弛成形过程进行模拟计算,分析薄板件在成形过程中应力和应变的变化情况,最后通过对比薄板件弯曲回弹的试验结果和模拟结果,说明利用该本构方程建立的有限元模型对回弹的预测有效。     

7055铝合金薄板件时效应力松弛成形有限元模拟

分析等厚薄板件的弯曲时效应力松弛成形过程,通过应力松弛拉伸试验确定7055T7751铝合金在182 ℃下的应力松弛本构方程,应用有限元方法对该铝合金等厚薄板件的单曲率弯曲时效应力松弛成形过程进行模拟计算,分析薄板件在成形过程中应力和应变的变化情况,最后通过对比薄板件弯曲回弹的试验结果和模拟结果,说明利用该本构方程建立的有限元模型对回弹的预测有效。     

冷径向锻造身管壁厚方向变形不均匀性研究

为分析冷径向锻造身管壁厚方向变形的不均匀性,通过有限元软件、力学拉伸试验和织构研究了身管壁厚方向的变形场、力学性能和织构组分。研究结果表明：身管成形过程中,外表层和中间层材料存在较大剪切应力,受剪切应力的影响,身管壁厚方向各层材料流动速度不一致,引起身管锻造变形不均匀;受变形不均匀的影响,在身管中间层和外表层材料形成剪切织构({112}111, {110}001）,导致锻后身管壁厚方向轴向强度性能存在明显差异,表现为外表层和中间层强度较低,内表层强度较高。为对锻后身管壁厚方向变形不均匀性进行控制,通过控制变量法分析了锻造比、尾端压强、轴向进给速度、锤头锻打频率和锤头角度对身管中间层剪切应力分布的影响规律。分析结果表明：选用较高的轴向进给速度和较小的锤头入口角可以降低成形身管壁厚方向的变形不均匀性。     

基于三维CT试样的X65钢裂纹扩展规律研究

海底管道是运输石油、天然气等战略资源最为安全和经济的方式,X65钢作为管道钢的主要制造材料,其稳定性和安全性备受关注.针对X65钢的疲劳裂纹扩展问题,建立三维紧凑拉伸(CT)试样的有限元模型,分别用扩展有限元法(XFEM)和专业裂纹扩展仿真软件模拟裂纹准静态和动态扩展过程,通过疲劳试验对模拟结果进行验证.结果表明:基于裂纹动态扩展的数值模拟结果更接近实际情况,通过疲劳试验测得的K值与裂纹动态扩展模拟值相差小于3％,而与XFEM和解析公式值在裂纹扩展后期相差6.8％.针对现行规范解析公式基于平面假设问题,提出一种适用于三维应力状态的标准CT试样裂尖应力强度因子计算改进公式,得到基于Paris公式的裂纹扩展速率线性拟合参数lgC=-8.2223,m=2.9664.     

航空整体结构件加工变形校正技术研究

针对航空结构件的变形问题,提出了包含有加工残余应力的变形整体结构件三维质量模型的重构技术,建立加工变形—校正过程的协同仿真环境,将2个过程有机地结合起来;利用改进的二分法进行校正参数的计算,分析了校正支点位置的确定及不同校正载荷作用方式对于校正效果影响,揭示出加工后工件残余应力与校正残余应力的耦合作用规律;通过大量有限元仿真计算,获得了典型框类工件变形校正的规律性曲线,建立了适用于反弯校正的有限元数学模型,设计了变形校正试验,验证了有限元仿真结果的可行性和有效性。     

装甲车增速齿轮传动中大齿轮齿根的弯曲疲劳

以装甲车增速齿轮传动大齿轮（简称大齿轮）处于齿顶啮合时的轮齿为研究对象,系统地研究了在包括齿间滑动摩擦力在内的实际外载荷作用下轮齿危险剖面上的弯曲疲劳应力, 并推导出计及齿间摩擦力影响的大齿轮齿根弯曲疲劳强度计算公式． 计算及分析表明, 齿间摩擦力对大齿轮齿根危险剖面上弯曲疲劳应力的影响不可忽视． 建议按本文导出的公式计算和校验大齿轮齿根危险剖面上弯曲疲劳应力．     

基于刚度衰减下的桁架系統的疲劳可靠性分析

在疲劳载荷作用下，元件物理性能的衰减过程是十分复杂的，而由元件组成的结构系统不是一个简单的拓扑结构，其物理性能在疲劳载荷作用下的变化更为复杂。为了定量分析结构系统在不同寿命期内的刚度可靠性，建立起结构物理性能衰减的精确公式是至关重要的。本文从损伤力学角度出发，结合断裂力学中理论断裂强度公式，利用应变等效性假设，基于剩余强度衰减模型，推导出弹性模量衰减公式，从而给出了疲劳载荷作用下系统刚度的可靠性衰减公式。最后，结合杆元桁架系统刚度矩阵，推导出桁架系统节点位移在不同使用寿命期的计算公式，进而求出系统刚度的疲劳可靠性指标。     

燃烧灰烬对可燃药筒特征量的影响

在利用密闭爆发器进行可燃药筒燃烧性能试验时会产生一些燃烧灰烬,不满足燃烧状态方程推导过程中“固体火药全部转变为气体产物”这一假设,而可燃药筒火药力、余容的处理方法即建立在此假设之上。针对此问题,使用该处理方法得到更准确的可燃药筒火药力、余容表达式以指导火炮内弹道设计,引入了一个与燃烧灰烬质量相关的修正系数,对该处理方法进行修正,并推导得出了火药力、余容修正后的求解式。针对某批次可燃药筒的爆发器试验,应用修正后的求解式计算出火药力、余容。计算结果表明:与原处理方法相比,考虑燃烧灰烬的影响对可燃药筒火药力修正量较小,但对余容的修正量较大。     

复杂构型PBX截面密度分布CT测试方法

高聚物粘结炸药(PBX)的密度均匀性对其力学性能和安全性能影响较大。用双标准同步CT扫描实验模型,测试复杂构型PBX的截面密度分布。采用与PBX相同构型的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)作为标准密度件,以扇束扫描方式研究了PBX和标准密度件的截面CT值分布规律及线性关系,用MATLAB软件,通过灰度阈值和灰度值提取,得到不同截面的CT值。通过标准件体密度获得PBX的截面密度,利用排水法测得的PBX体密度计算修正系数k,对计算获得的PBX截面密度进行线性修正,获得复杂构型PBX不同高度的截面密度分布。结果表明,PBX截面密度与体密度的最大相对偏差为0.74%。     

圆锥激光雷达散射截面相干分量的理论研究

根据物理光学方法研究了圆锥后向激光雷达散射截面（LRCS）的相干分量，提出了在具体计算过程中的一种高频近似方法；利用这种近似方法出了计算圆锥后向LRCS的解析式并给出了具体的计算结果；分析了这种近似方法对结果的影响，对相干分量的概念也进行了较为详细的阐述。     

基于接触面特征的螺栓联接刚度研究

螺栓联接由于其可靠和有效性在工业界得到广泛应用,螺栓联接设计中的联接刚度设计在螺栓联接结构中具有十分重要的作用。提出一种最佳预紧力下螺栓联接结构的有限元分析方法,在综合考虑螺栓螺母与被联接件及被联接件之间的受力、接触、摩擦等非线性因素的基础上,采用不同结构的系列参数模型运算结果进行联接刚度分析,研究了螺栓预紧力、被联接板厚度、螺栓公称直径、被联接板外径及螺母系数等因素对联接刚度的影响。通过接触面压应力分布实验验证和连续性假设,对联接结构刚度函数式进行无量纲化推导,实现了系列参数模型无量纲化刚度数据的有效拟合,在有限元分析结果基础上获得了计算螺栓联接结构联接刚度的计算公式。通过与有限元分析结果及文献［4-6］结果比较,验证了该刚度计算公式的有效性和可靠性。     

射弹侵彻混凝土厚靶的相似性分析

该文讨论了形状类似的射弹侵彻相同混凝土厚靶问题，假定已知经验公式在不完全相似条件下仍成立，研究了原型和模型实验的侵深比、弹长比、弹径比和弹体质量比之间的关系．在不完全相似模型实验中，模型射弹质量较小时WES公式计算的侵彻深度小于Hughes公式的结果，质量较大时结论相反．     

双基固体推进剂率相关性研究

利用材料试验机在不同温度和应变率下对双基推进剂的力学性能进行了系统性的研究.结果表明,双基推进剂力学性能有明显的温度和应变率相关性,在低温(233.15K)下近似为脆性材料,而在常温(288.15K)和高温(323.15K)下呈现出明显的塑性流动.提出了针对双基推进剂屈服值的判断方法.双基推进剂拉伸试样的断面表征也有明显的温度和应变率相关性,系统地分析了双基推进剂拉伸断面形貌特征.对双基推进剂力学性能及其试样断面的变化规律进行分析,为以后双基推进剂的选择和装药的结构完整性分析奠定了基础.     

三角形截面弹丸的飞行性能研究

通过靶道试验对比,研究了三角截面杆弹和圆形截面弹的飞行性能.利用试验数据判读处理出弹丸的飞行速度降曲线和章动曲线,拟合得到弹芯的主要气动力和力矩系数,试验分析了三角形截面弹和圆形截面弹的气动特性和性能.研究结果表明,三角截面杆弹具有较小的阻力特性和较好的飞行稳定性;在低转速条件下,三角截面杆弹具有较强的马格努斯效应,抗干扰能力较差;三角截面杆弹相对于圆形截面弹具有较大的升阻比、较好的机动性,三角形截面可应用于有控弹箭的外形.     

复摆法测量箭弹转动惯量和质偏及其误差分析

基于复摆原理，阐述了箭弹的质偏和转动惯量的测量方法及装置，推导出了质偏和转动惯量的计算公式。对影响测量精度的因素进行了分析。给出测量结果的不确定度计算公式，在假定各测量参数误差为正态分布条件下，导出了测量结果的极限误差计算公式。同时还进行了实例计算和实验测试。结果表明，用复摆法测量弹箭的质偏和转动惯量是可行有效的，其测量精度可满足工程实际要求。该方法采用刀口支承，且在测试中工装简单，便于操作，特别适用于中小弹体的质偏和转动惯量的测量。     

中心起爆式变截面杆战斗部设计技术研究

提高杆式战斗部杀伤力的主要研究内容是提高杆的着靶速度和控制杆的飞行姿态。提出一种新的杆式战斗部——变截面杆战斗部,通过改变杆的形状控制杆的飞行姿态进而提高杆式战斗部的杀伤力。论述变截面杆战斗部设计的基本思路,并采用非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟变截面杆战斗部爆轰驱动杆条扩张运动过程,得到了杆的抛撒速度及飞行姿态变化规律。考虑爆炸作用结束后空气阻力对变截面杆飞行姿态的影响,运用计算流体力学（CFD）和基于有限元技术的计算结构力学（CSM）相耦合的方法仿真模拟杆的气动变形,分析结果表明变截面杆气动弹性变形很小,对其飞行姿态影响有限。基于理论研究工作开展了爆轰驱动变截面杆静态抛撒试验,试验达到了预期效果。研究结果表明了变截面杆战斗部结构设计的合理性,为离散杆战斗部的进一步工程设计提供了可靠的理论依据。