低速冲击下铝蜂窝夹层板的动态响应研究

为了研究铝蜂窝夹层板在低速冲击下的动力学响应,通过有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA分析了半球头圆柱低速冲击铝蜂窝夹层板的损伤变形,建立了含蒙皮、蜂窝芯和胶层的铝蜂窝夹层板精细化仿真模型,通过与文献试验结果对比,验证了模型的准确性,并研究了铝蜂窝芯单元尺寸、高度以及金属、碳纤维增强复合材料(CFRP)两种蒙皮材料对蜂窝夹层板冲击响应的影响。结果表明:铝蜂窝芯单元尺寸越大,夹层板的刚度和稳定性越低;芯层高度对吸能的影响较小;胶层对吸能的影响不可忽略;相对于铝蒙皮,CFRP蒙皮铝蜂窝夹层板的吸能效果较好。     

结构参数对CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板低速冲击性能的影响

针对碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）蒙皮-铝蜂窝夹层结构,使用半球头式落锤冲击试验平台进行了低速冲击载荷下蜂窝芯单元尺寸对夹层板冲击性能影响的试验探究,并基于渐进损伤模型、内聚力模型和三维Hashin失效准则,在有限元仿真软件ABAQUS中建立了含蒙皮、蜂窝芯、胶层的CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板精细化低速冲击仿真模型,仿真结果与试验结果吻合较好。利用该数值模型进一步探究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯壁厚等结构参数对于蜂窝夹层板低速冲击吸能效果的影响。结果表明:增大铝蜂窝芯的单元边长,会减小蜂窝夹层板的刚度,提升夹层板的吸能效果;芯层高度对夹层板的刚度及抗低速冲击性能影响较小;增大蜂窝夹层板的蒙皮厚度,可以提高夹层板的刚度,但会降低夹层板的吸能效果;增大蜂窝芯的壁厚,可以提高夹层板的刚度和抗低速冲击性能。      

碳纤维复合材料层合板损伤的压电阻抗法检测研究

为了验证压电阻抗(Electro-Mechanical impedance,EMI)技术在复合材料结构无损检测中的适用性,搭建损伤检测实验平台,设置不同的工况,测量不同损伤状态下PZT的电导曲线。利用均方根偏差RMSD对电导曲线进行分析,得出了损伤程度、损伤位置与RMSD值之间的关系:损伤程度增大,PZT测得电导曲线的偏移量增大,体现为RMSD值增大;与损伤位置间距越小的PZT测得电导曲线的RMSD值越大。验证了压电阻抗法应用于复合材料结构的适用性,并利用损伤距离与RMSD值之间的关系进行初步定位实验,得到精度较高的定位拟合曲线。     

温差电器件内阻影响因素分析

温差电器件工作过程中可以看作一个电源,其电源内阻随负载电阻变化而变化.目前很多学者做温差电器件分析过程中忽略这一因素,将内阻看作一个定值.利用有限元软件COMSOL对温差电器件进行仿真,分析温差电器件内阻的影响因素及内阻变化对温差电器件转换效率和输出功率的影响.结果表明,随着负载电阻减小,电路电流增大,热电偶的内阻会逐渐增加,当电流达到20 A时,电源内阻可增大6.5％.热电臂尺寸因子的改变对温差电器件内阻影响很大,冷热端温差的改变对温差电器件内阻影响较小.     

大范围运动柔性机械臂斜碰撞动力学分析

对作大范围运动柔性机械臂系统,进行斜碰撞动力学分析.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,计入耦合变形项,全面考虑大范围刚体运动与弹性小变形运动的耦合,建立系统连续动力学方程.引入斜碰撞力学模型,将法向和切向碰撞力以广义力的形式加入动力学方程中,对系统进行斜碰撞动力学建模分析.法向碰撞模型选取基于连续接触力法的非线性弹簧阻尼模型,切向碰撞模型选取一种修正Coulomb摩擦模型,对切向摩擦力进行统一描述.给出接触、分离判据,实现不同状态的动力学模型转换与求解.对斜碰撞全局动力学进行了仿真验证,分析了柔性机械臂全局过程的动力学特性变化以及碰撞对大范围运动和小变形运动的作用,并对比了不同碰撞方向对大范围运动、变形、机械能、碰撞力等动力学参数的影响.     

航空发动机真实机匣的包容性数值仿真

为研究某型航空发动机机匣的包容性,以该发动机三级机匣为对象,模拟真实叶片与真实机匣模型的撞击过程,分析发动机转子转速在最低速和最高速下该机匣的包容性.结果表明,在发动机转子达到最高速时机匣出现非包容事件,叶片与机匣撞击产生的部分碎片飞出机匣.对机匣外侧缠绕凯夫拉材料和钛合金材料时机匣的包容性进行仿真和比较,发现凯夫拉材料能很好地吸收部分撞击能量,避免内层机匣出现大的变形,而钛合金材料比凯夫拉材料具有更好的包容性.     

基于多岛遗传算法的轴承精超工艺多目标优化

为提高角接触球轴承内圈沟道精超加工精度及效率,利用ISIGHT优化软件对角接触球轴承内圈沟道精超工艺进行了多目标优化研究.首先通过正交试验得到一组样本点;然后采用二次多项式响应面法建立以工件转速、油石压力、油石摆动频率及超精时间等主要工艺参数为输入变量,以轴承内圈沟道表面粗糙度和沟道圆度误差为输出变量的多目标优化代理模型;最后,基于多岛遗传算法对多目标优化代理模型进行优化,得到一组最优精超工艺参数组合及结果预测值.试验结果表明:经过优化得到的表面粗糙度值比优化前的表面粗糙度值降低了15.244％,沟道圆度误差值比优化前的圆度误差值降低了14.87％,并且加工效率提升了21.43％,优化效果显著.     

作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法

研究作大范围运动柔性梁的碰撞动力学问题。针对梁碰撞前、碰撞过程、碰撞后三个阶段,分别建立各阶段的动力学方程。基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,建立梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程。结合冲量动量法和接触约束法提出一种碰撞动力学求解方法,先以冲量动量法实现运动转换得到协调的碰撞初始条件,再以接触约束法求解碰撞过程。导出系统的刚柔耦合碰撞动力学方程,给出了接触、分离判据,实现三个不同阶段的转换与动力学求解。编制仿真软件,对实例进行动力学仿真,得到系统不同阶段的动力学响应。研究表明,所提碰撞求解方法可以较方便地用于计算柔性多体系统的碰撞问题。梁的柔性、大范围运动及碰撞效应相互耦合,碰撞行为对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学性态均产生较大的影响。