厚壁圆筒动态强度的有限元分析和实验研究

传统的火炮身管设计基于静态应力分析和数值计算,而实际上身管承受的是动态载荷.针对此问题,运用动态线性和非线性有限元分析软件ANSYS建立厚壁圆筒的有限元模型,并对其进行了动态强度分析,求解相应的动态强度极限;设计了借助密闭爆发装置模拟火炮身管发射的实验方案,对厚壁圆筒进行了动态强度极限实验研究.理论分析和实验研究结果表明,厚壁圆筒的动态强度极限比静态计算数值高35%左右.     

测定材料屈服极限的一种简易方法

基于厚壁圆筒的弹性失效准则所确定的圆筒的初始屈服压力与材料的屈服极限的关系,设计了一种测定材料屈 服极限的实验方法,并测得了一组试验数据。通过对该试验数据的分析得到了圆筒的初始屈服压力,最终求得了材料的屈 服极限。由于该试验值与理论值误差较小,表明了该试验方法具有较好的可靠性。该方法对研究材料的力学性能及压力容 器的失效规律具有一定的工程实际意义和理论价值。     

薄壁球壳真空吸附装夹变形力学分析与控制

针对标准铝合金薄壁球壳零件的装夹变形问题,建立球壳变形的数学理论模型以及有限元仿真模型,实现了薄壁球壳真空吸附装夹状态的理论分析与仿真优化。明确了真空负压与装夹位置对球壳变形的影响;基于球壳与吸具之间的装夹位置关系,完成了吸具主要尺寸参数的优化设计。优化后吸具样件的测量结果表明,通过控制真空负压以及改变装夹接触位置,可以有效减小球壳的装夹变形,进而提高其加工的尺寸精度。     

环板在局部均布和线性载荷共作用下的塑性极限分析

针对内边界支承的固支和简支环板，应用奇异函数法研究了环板在局部均布载荷和线性分布载荷共同作用下的塑性极限分析问题，给出了环板在极限条件下均布载荷和线性载荷所满足的关系式。     

一种自紧厚壁圆筒非线性混合硬化模型及残余应力分析

为准确地计算自紧身管强度及疲劳寿命,建立一种能反映其非线性应力与应变关系和包辛格效应等性能的材料本构模型,用以提高残余应力计算精度。基于非线性随动硬化模型,建立一种适用于表征自紧身管力学性能的非线性混合硬化模型,通过数值计算可获得残余应力分布情况;为提高数值计算的收敛速度,结合所建立的材料本构模型和各参量间的弹塑性关系,推导了与本构模型密切相关的一致切线刚度矩阵;为验证该本构模型的正确性,综合运用拉压试验和优化算法确定材料参数,进行了自紧身管残余应力有限元数值计算及分析。结果表明：数值计算的残余应力分布曲线与试验数据基本吻合;建立的炮钢本构关系模型能真实反映自紧厚壁圆筒的残余应力分布情况。     

轴外压作用下复合材料网格加筋柱壳蒙皮铺层和筋条角度优化分析

采用Nelder-Mead单纯形优化方法,以均匀分布或二项分布随机数作为初始寻优点,对复合材料网格加筋柱壳在轴、外压载荷作用下的蒙皮铺层方向和筋条角度进行了优化分析.通过比较筋条优化、蒙皮优化和筋条、蒙皮同时优化的变化,发现筋条角度是结构承载能力的主要影响因素,优化的筋条角度可提高临界载荷20%～50%,均衡对称蒙皮铺层加筋壳接近于最优结构.优化设计可在均衡对称蒙皮铺层的基础上只对筋条角度进行分析,与最优结构的差别在5%以内.轴压优化筋条角度在30°左右,外压优化筋条角度在65°左右.