弯管横截面畸变的试验与分析

在管材弯曲成形系列研究中,针对弯管壁厚变薄及横截面形状变形现象,展开了试验及有限元模拟分析。在平面应力和三向应力状态假设下,分别推导出弯管壁厚减薄率和横截面短轴变化率相互关系的近似计算公式。通过弯曲试验对公式计算值进行了比较和验证,结果表明,平面应力假设条件下的公式计算值相对准确。相对弯曲半径较大时,弯管外侧管壁材料的径向变形较小,外侧管壁变薄是导致弯管横截面畸变得主要原因。公式计算值与试验结果仍存在一定偏差,通过大量试验进一步修正后,可应用于实际生产。     

应力应变状态对FeMnSi系形状记忆合金形状记忆效应的影响

借助分析计算弯曲变形试样内部的主应力分布研究了Fe-12Mn-10Cr-5Si-4Ni合金在弯曲变形下的形变恢复特性，结果表明，在弯曲变形下，试样处于复杂的三向主应力作用状态，在小于2％低的弯曲变形量下，三向主应力中切向主应力σθ从数值上占据主要，因而试样的变形主要来自于σθ的作用结果，此时，变形试样内外层间存在的切向应力值差△σθ导致彼此间形变恢复过程的相互约束，从而使合金的形变恢复率不能达100％，随着弯曲变形存在的切向应力值差△σθ导致彼此间形变恢复过程的相互约束，从而使合金的变形恢复率不能达100％。随着弯曲变形量的增大，合金的变形逐渐置于三向主应力的综合之下，ε马氏体将被多取向地诱发形成且αM′的形成量越来越大，因而合金的形状记忆效应快速下降。     

应力应变状态对Fe MnSi系形状记忆合金形状记忆效应的影响

借助分析计算弯曲变形下试样内部的主应力分布研究了Fe - 17Mn - 10Cr- 5Si- 4Ni合金在弯曲变形下的形变恢复特性。结果表明 ,在弯曲变形下 ,试样处于复杂的三向主应力作用状态。在小于 2 %低的弯曲变形量下 ,三向主应力中切向主应力σθ 从数值上占据主要 ,因而试样的变形主要来自于σθ 的作用结果。此时 ,变形试样内外层间存在的切向应力值差Δσθ 导致彼此间形变恢复过程的相互约束 ,从而使合金的形变恢复率不能达 10 0 %。随着弯曲变形量的增大 ,合金的变形逐渐置于三向主应力的综合作用之下 ,ε马氏体将被多取向地诱发形成且αM′的形成量越来越大 ,因而合金的形状记忆效应快速下降     

镁合金座椅设计及动态行李碰撞仿真

镁合金作为轻量化材料,应用到汽车零部件中可以实现较大幅度的减重效果。而镁合金挤压型材在汽车零部件设计中的应用较少。将镁合金挤压管材作为后排座椅骨架的基本型材,通过多次弯曲得到座椅骨架,并基于Dynaform软件,对挤压管材的各段弯曲部位进行仿真,得到具有工艺可行性的弯曲半径设计。对新设计的镁合金座椅进行动态行李保持仿真,结果表明新设计的镁合金座椅能承受行李对其的动态冲击。     

不同状态下AZ31镁合金板材V形弯曲性能研究

采用具有不同弯曲半径的V形槽弯曲模具对不同状态、不同厚度的AZ31镁合金板材进行系列弯曲试验,测算AZ31镁合金弯曲回弹量,分析板厚和相对弯曲半径对回弹的影响。研究表明:在凸模弯曲半径r不变时,板带厚度越大,回弹角越小;在板厚一定时,相对弯曲半径r/t越大,回弹角越大;厚度较小板带的回弹角变化幅度受弯曲半径的影响比厚度较大板带的更大;热处理态板材的弯曲成形性能优于冷轧态板材。     

SLM钛合金蜂窝结构的面内压缩力学行为

为探究增材制造金属蜂窝结构在防护领域的潜在应用，采用激光选区融化(SLM)技术制备钛合金蜂窝试样，进行单轴面内压缩力学实验，在平台段出现了周期压溃卸载现象，这不同于传统的塑性/脆性材料蜂窝平台段特征；结合数字摄像机和扫描电子显微镜，分析结构变形模式与断口破坏机理；基于参数化有限元数值分析，研究壁厚对蜂窝结构压溃卸载的影响规律。研究结果表明：SLM技术制备的钛合金蜂窝试样打印精度高，力学性能差异小；钛合金蜂窝结构面内受压时，结构剪切带区域蜂窝边连接处断裂造成结构应力-应变曲线周期性压溃卸载；破坏处断口可观察到明显的韧窝，呈现明显的塑性破坏形貌；壁厚减薄可以有效增大破坏时蜂窝短边的旋转角度，降低最小弯曲半径，从而显著改善压溃卸载现象，提升结构承载稳定性。     

炮射导弹发射过程中装药衬垫材料对抗过载能力的影响计算分析

采用基于Total Lagrangian方法的3维粘弹性大变形增量本构关系，用有限元方法对某轴向高过载下的固体火箭发动机装药在发射过程中的应力进行了数值模拟计算。分析了装药底面的衬垫材料、衬垫厚度以及载荷持续时间对装药内部等效应力的影响。结果表明：随着衬垫材料泊松比的提高，装药内部等效应力有下降趋势；泊松比小于0.49时，装药内部等效应力随弹性模量增加略有增加，泊松比0.49时，装药内部等效应力随弹性模量增加先下降后上升趋势；随着衬垫厚度的增加，装药内部最大应力值呈现下降趋势；载荷达到稳定后，载荷持续时间长短对装药内部等效应力影响并不明显。     

横向冲击载荷下泡沫铝夹芯双圆管的吸能研究

采用数值模拟的方法研究了在横向冲击载荷作用下,泡沫铝夹芯双圆管结构的变形模态与吸能性能。分析了泡沫铝夹芯双圆管结构的几何参数、芯层材料的相对密度与冲击速度对其力学行为的影响。结果表明：冲击初始时刻,夹芯双圆管的冲击端由于塑性变形而吸收了大部分能量,之后主要依靠左右两端的弯曲变形来吸收能量;横向冲击载荷作用下,泡沫铝夹芯双圆管的比吸能随着外管直径与内管壁厚的增加或者泡沫铝芯层厚度的增加而增加;而随着外管壁厚与内管直径的增加,泡沫铝夹芯双圆管的比吸能减小;冲击速度小于30 m/s时,夹芯双圆管呈上下、左右对称的变形模态;大于此速度时,呈左右对称的变形模态,夹芯双圆管的比吸能随着冲击速度的增大而增大;芯层材料的相对密度越大,夹芯双圆管结构的比吸能也越大。     

钨球对装甲钢板极限贯穿时能耗研究

通过钨球对轻型装甲钢板垂直侵彻试验，得到各种弹靶条件下极限贯穿速度值。运用能量守恒原理对试验数据进行分析，经二元线性回归得出极限贯穿条件下钨球撞击动能在侵彻中怕能量分配规律。结果表明开坑能耗大于冲塞能耗，二者比值随靶板相对工的增大而增大，由于开坑能耗和冲能耗表达式，导出了本试验条例上的开坑抗力Ｙ和冲塞剪切抗力τｙ，结果表明，开坑抗力大于靶板材料强度，而剪切抗力小于靶板材料剪切强度。     

基于碳纤维增强复合材料的柔性蒙皮性能研究

探索波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮的可行性,推导复合材料的密度、各相所占的分数、复合材料中的孔隙含量以及材料拉伸弹性模量的计算公式,研究结构纵向变形能力和横向承载能力。分析实验数据,并根据复合材料理论分析模型,得出试件理论拉伸曲线和三点弯曲载荷下的理论挠曲线,分别与实验数据进行比较。结果表明:复合材料中的孔隙含量小于1%,证明试件的有效性;弹性模量实验值与理论值误差约为5%;该结构有较好的纵向变形能力和横向承载能力,在弹性变形段内,理论曲线与测试曲线基本吻合,误差小于10%,证明波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮可行。     

柔体火箭弹道模型的建立

以低速旋转的尾翼式火箭为研究对象，以梁的弯曲理论为基础，进行微元体和刚体的受力分析，推导出柔性火箭的弯曲变形方程，建立了柔性火箭飞行运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型。     

基于ADAMS的软导引结构特性分析

介绍了一种软导引的基本结构组成及功能特性。结合Solidworks和ADAMS对其进行了建模与仿真,分析了其折弯、侧弯、扭转等变形特性和输弹工作特性。通过分析与合理的采样,验证了该软导引结构的合理性和可靠性,并提出了优化设计方向。     

全圆齿根设计及其应力特性研究

通过理论推导,求解了相切全圆滚刀参数和考虑齿根挖根量的全圆滚刀参数.通过仿真渐开线齿轮的加工方法,得到了全圆弧槽形齿轮和普通齿轮三维仿真模型,然后使用有限元方法对其齿根应力进行分析,结果是小轮齿根应力降低了33%,从而表明采用全圆弧槽形可提高轮齿弯曲强度.     

海上柔性并联平台空间动力学建模与分析

针对某海上螺旋副-虎克铰-球铰(HUS)柔性并联平台由快速稳定和大负载引起的支撑连杆弹性变形和负载瞄准位置偏差问题,进行了空间弹性动力学建模。采用模态函数和空间等截面梁单元模型对弹性连杆进行空间建模,基于虎克铰和球铰连接的连杆为两自由度空间运动,推导了空间单元坐标与系统坐标的两自由度转换矩阵,利用平台的运动学和动力学约束条件建立了HUS柔性并联平台的空间弹性动力学方程;运用Newmark方法对弹性动力学方程进行离散求解,分析了平台的弹性动力学响应和支撑连杆的最大动应力,并进行了动力学测试实验;进一步分析了弹性变形对负载瞄准精度的影响。研究结果表明：由弹性变形引起的支撑点最大位移为2.45 mm,且x轴明显大于y轴和z轴;由弹性角位移引起最大位置偏差为1.35 m. 实验结果与仿真结果一致,验证了数值建模的有效性。     

薄板坯表面变形实验分析

对连铸薄板坯的坯壳表面变形的物理模拟实验方法进行了分析,提出一种"铜裹铅双金属"新实验方案,并对坯壳表面弯曲变形进行了分析.     

考虑齿面摩擦影响的非对称齿轮齿根弯曲应力计算

针对非对称齿轮齿根弯曲应力计算中不计齿面摩擦的现状.以一对非对称渐开线直齿增速齿轮机构中主动轮为研究对象,在综合考虑齿面摩擦影响的情况下,建立轮齿的受力模型.通过系统地分析、研究,分别针对单、双齿啮合情况,推导出齿面摩擦作用下非对称齿轮齿根弯曲应力的优化计算公式,并给出了相应的计算流程图.对影响非对称齿轮齿根弯曲应力的...     

弹性飞行器气动参数与弹性模态的交替估计

利用指示函数的概念和 Duhamel 积分,描述了任意的非定常气动力过程.结合有限维正则弹性弯曲模态方程,提出了以地面测试的弹性模态为初值、同时估计弹性模态和气动参数的交替估计方法.通过仿真算例证实了该方法的有效性.     

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。     

织构尺寸对柱塞密封副摩擦学性能的影响

借助ABAQUS软件开展不同压力和尺寸织构对柱塞密封副丁腈橡胶弹性变形影响的仿真模拟,以及裂泵模拟工况下柱塞密封副单元的摩擦学试验。结合仿真模拟和单元摩擦学试验结果分析表面织构对压裂泵柱塞密封副摩擦学性能的影响机理,并探索织构尺寸的影响。结果表明:在相同条件下,工作压力和织构直径越大,丁腈橡胶的弹性变形越大;压裂泵工况下织构直径小于300μm对摩擦学性能更有利。