基于Herrmann变分原理的三维粘弹性增量有限元法及其应用

发展了一种不可压和近似不可压粘弹性增量有限元法,并对固体火箭发动机药柱进行了三维分析。首先从Herrmann泛函出发并结合对应原理导出了适用于不可压和近似不可压粘弹性材料的本构关系,然后根据虚功原理建立了三维粘弹性增量有限元列式,最后对弹性约束的圆柱形中孔药柱进行了不可压和近似不可压分析。结果表明该方法可用于泊松比接近甚至等于0.5的粘弹性问题计算,尤其适用于固体推进剂药柱的结构分析。     

运载火箭减载缓释机构缓释特性分析

为了提高发射可靠性,未来的运载火箭拟采用牵制释放系统.以一种新型强制式牵制释放系统为例,应用结构分析软件MSC/Marc建立了分析该系统中减载缓释机构缓释特性的有限元模型.计算结果表明:缓释销选用应变率无关型材料时,该机构的缓释力-行程曲线受火箭起飞速度等因素的影响较小,运载火箭的缓释行程以及缓释力-行程曲线可由减载缓释机构的设计来准确的控制.该机构对机械加工精度的要求不苛刻,易于加工.在选择缓释销的材料时应注意缓释过程中销内部可能出现的中心破裂.     

多点水中阵列爆炸冲击波的传播特性

为了研究多个装药水中阵列爆炸冲击波的耦合作用和传播规律,利用水中爆炸试验,测量了整体装药、两装药和四装药水中阵列爆炸的冲击波-压力时间曲线,分析了装药数量、阵列距离对水中冲击波峰值压力、冲量和作用时间的影响以及阵列爆炸冲击波参数随距离的变化规律.结果表明,两点阵列爆炸,装药聚焦方向(对称中心线)的冲击波可形成叠加,比例距离2～6 m·kg-1/3的范围,冲击波压力强度增加了22.8％～55.4％,冲击波峰压的增益随着传播距离的增大逐渐增大,非对称方向的冲击波压力可形成延时耦合;四点阵列爆炸,装药聚焦方向的冲击波最高峰值压力都接近于整体装药,装药数量的增加可以提高冲击波的高压区域范围和冲量.阵列爆炸点和布局相同时,阵列距离的增加可提高冲量和冲击波作用时间,冲击波压力作用时间则随着装药数量和阵列距离的增大而增大.两点和四点爆炸,冲击波耦合叠加后的多个冲击波峰值压力、冲量都仍符合爆炸相似率,但冲击波压力作用时间则不符合爆炸相似率.     

约束层阻尼圆柱壳动力学分析

采用分布参数传递函数方法对约束层阻尼(CLD)圆柱壳进行了动力学分析。基于Donnell薄壳简化理论,利用Hamilton原理推导了CLD圆柱壳运动方程与边界条件。在进行了三角级数展开和Laplace变换后,引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,并利用分布参数传递函数方法进行求解。在数值算例中得到了对边固支CLD圆柱壳的固有频率、损耗因子和频响曲线。计算结果表明该方法具有计算精度高、计算量小、便于考虑阻尼层粘弹性材料频变剪切模量等优点。     

整体编织加筋碳／环氧复合材料圆柱壳压缩试验

进行了整体编织复合材料圆柱壳轴压试验。实时记录载荷与多点变形曲线,测试蒙皮和加筋梁翼缘的应变,监测加载过程声发射信号,捕获破坏瞬态红外照片。测试结果显示：整体编织加筋碳／环氧复合材料具有较高的破坏强度,蒙皮和加筋梁翼缘腹板斜断口破坏,呈现脆性材料特征。     

整体编织加筋碳/环氧复合材料圆柱壳压缩试验

进行了整体编织复合材料圆柱壳轴压试验.实时记录载荷与多点变形曲线,测试蒙皮和加筋梁翼缘的应变,监测加载过程声发射信号,捕获破坏瞬态红外照片.测试结果显示:整体编织加筋碳/环氧复合材料具有较高的破坏强度,蒙皮和加筋梁翼缘腹板斜断口破坏,呈现脆性材料特征.     

飞船返回舱座椅缓冲系统的改进与优化设计

为改善返回舱座椅缓冲系统的性能,提出一种新的改进方案,将其脚部由铰接支撑改为斜置弹性支撑。在ADAMS中建立座椅缓冲系统的动力学模型,并采用参数化建模方法对斜置弹性支撑的参数进行优化设计。对优化后的座椅缓冲系统进行动力学仿真的结果表明,与改进前座椅系统的缓冲性能相比,优化后的座椅缓冲系统不仅没有增加胸背向冲击响应,而且显著改善了人体头盆向的冲击响应。     

波纹管有限元建模方法

为验证不同建模方法对波纹管结构力学特性有限元分析的适用性,根据EJMA方法求得波纹管轴向刚度、弯曲刚度和由轴向力引起的弯曲应力理论值,同时基于有限元法分别建立波纹管二维轴对称模型、三维壳模型和三维实体模型,求解波纹管的轴向刚度、弯曲刚度和最大应力值。通过对比3种有限元模型轴向刚度、弯曲刚度和最大应力有限元数值与理论值之间的关系,表明3种有限元模型均适用于波纹管结构力学特性有限元分析,同时给出3种有限元模型的适用范围,为波纹管设计分析提供参考。     

国外牵制释放发射技术研究现状

综述了国外在垂直发射运载器时所使用的牵制释放发射装置的设计现状和分析牵制释放发射过程中运载器结构动态响应的进展,总结了国外牵制释放发射装置的主要设计特点和开展运载器牵制释放发射结构动态响应分析中的主要工作,针对一种新型强制式牵制释放装置提出了开展牵制释放技术研究过程中需要注意的一些问题.     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。