温度场分析计算程序TAP6的剖析

温度场分析计算程序TAP6采用差分解法,程序简练、解题范围广、功能强。它可以与大型结构静动力分析计算程序SAP6联用,也可以作为一个独立程序,用于计算工程中的稳或态非稳态的传热问题。     

SAP5程序述评

(一)前言 SAP程序(A STRNCTNRAL ANALYSIS PROGRAM)是以有限元位移法为基础的,线性结构静动力分析程序。配有多种单元类型的单元库和静力、动力求解方法及绘图等功能的功能库;程序结构简单,高度模块化,便于修改发展,有相当大的解题规模,且解算效率较高;文本通俗易懂,便于阅读;它是目前国外比较流行的十几个结构分析通用程序之一。     

LISA程序中的二维单元介绍

LISA 程序对原 SAP5程序中的二维单元作了扩充,除保留原来 SAP5程序功能外,又增加了4—9可变节点单元。新的二维单元有以下优点:(1)增加了位移函数的阶数,可以提高计算精度。并改变了位移不协调的状况。(2)对于曲线边界,用三节点所形成的抛物线来接近原曲线边界。(3)用户可以根据需要,灵活地选用每个单元的节点数,便于疏密网格的过渡。(4)对于动力计算,使用9节点单元,可将单元质量的四分之一合理地分配在单元中心上,提高了动力计算精度。(5)由于单元中心增加了一个节点,比常用的八节点单元更利于自动生成节点号。LISA 程序的二维单元是用来处理平面和轴对称问题,平面应力单元可以用于空间任意位置.平面应变(或轴对称)单元仅考虑在 YZ(RZ)平面内。四节点协调单元可以退化成三角形常应变单元,但精度要下降。使用的材料可以是随温度变化的各向同性和正交各向异性。单元的载荷可以有热应力、在 X、Y、Z 三个方向的体积力、I—J 边的均布力。可以输出单元和面心及各边中点的法向、切向应力值。也可以输出各节点的主应力和主方向值。     

层合大板方舱车舱体的模态分析方法对比研究

采用三种不同的单元法(经典板梁单元法、简化的三维层单元法、层合板等效单元法)建立大板方舱车舱体的有限元模型,并对其进行模态分析,结果表明,采用简化的三维层单元法得到的结果精度最高,但花费机时最长;采用层合板等效单元法虽然精度较前者较差,但计算时间快.通过对三者的比较,为汽车设计工程师提供了分析方法的选择.     

基于等效刚度矩阵的T型加筋层合板有限元分析

通过刚度矩阵转换,将T型层合板材料等效为3D各向异性材料,采用beam单元模拟T型筋条.利用有限元分析软件Nastran,针对纯剪切、均匀压缩和压剪耦合三种载荷工况下加筋薄壁板进行非线性屈曲分析,并将结果与shell单元模拟T型筋条的计算结果进行比较.研究结果表明,采用等效3D各向异性材料通过mpc单元连接模拟beam...     

层合大板方舱车舱体的模态分析方法对比研究

采用三种不同的单元法（经典板梁单元法、简化的三维层单元法、层合板等效单元法）建立大板方舱车舱体的有限元模型，并对其进行模态分析，结果表明，采用简化的三维层单元法得到的结果精度最高，但花费机时最长；采用层合板等效单元法虽然精度较前者较差，但计算时阊快。通过对三者的比较，为汽车设计工程师提供了分析方法的选择。     

基于ABAQUS兆瓦级风力发电机组机舱罩有限元分析仿真

兆瓦级风力发电机组机舱罩多采用FRP等复合材料制成.由于材料的各向异性和大型机舱罩部件的复杂性,其CAE分析尚处于研究阶段.在分析复合材料层合板理论及其数学模型的基础上,利用ABAQUS软件采用S4R和S3壳单元模拟某机舱罩部件FRP层压板结构进行极限风速下非线性有限元分析仿真,构建了一种基于ABAQUS兆瓦级风电机组机舱罩非线性有限元分析仿真的方法,并给出了示例.     

SAP5的程序结构

SAP5是一个对线弹性系统进行静动力分析的程序,它是由美国加利福尼亚大学,伯克利分校的Wilson教授等研制成功,我们在这里分析的是1976年7月装于IBM机器上的版本。整个程序由FORTRAN语言和少量汇编语言所编制的21588条语句组成,分196个子程序段,包含有11种单元,可进行组合结构的静力分析和五种动力分析(求固有值,强迫振动,频谱分析,频率响应和逐步积分),目标程序共占795K字节,采用复盖技术后占用     

SAP5程序中的动力分析

引言近几年来,从土木工程、机电设备、到运载工具的结构设计,对动力分析的要求越来越多,加快从静态设计到动态设计的过渡的呼声越来越高。有限单元法和大型数字计算机使得对各种复杂结构作动力分析成为可能,但只有当有一个动力分析的计算程序才能把这种可能性变成现实性。SAP5程序是一个通用性比较强、解题规模比较大、功能比较全的计算程序,对复杂结构作动力分析是一个有力的手段。     

复合材料薄壁加筋结构局部稳定性分析的谱单元法

工程结构的有限元数值分析往往采用粗网格模型,这导致压、剪或其联合载荷作用下的薄壁加筋结构初始屈曲临界载荷计算误差过大,而采用四边简支板的工程校核方法强化了实际约束效应,进一步加大了误差。为此,采用p-收敛的升阶谱元法,计算复合材料四边简支及弹性支承层合板的屈曲特征值;同时提取粗网格单元的实际应力状态,对复合材料薄壁加筋结构局域初始屈曲临界载荷进行了分析计算。结果表明:谱单元方法可很好的收敛于四边简支板的理论解,计算效率较高;局域薄壁加筋结构的谱单元方法可高效收敛于整体薄壁加筋结构的局部稳定性解,且能计及加强筋对复合材料层合板的弹性支承作用,更准确的模拟了加筋板的实际约束效应。     

基于粒子群算法的机翼蒙皮层合板铺层参数设计

在复合材料机翼蒙皮的设计中,上蒙皮的稳定性和面内刚度问题一直被重点关注.为研究蒙皮铺层参数对稳定性和面内刚度的影响,文中建立了基于粒子群算法的权重理想点法的多目标优化模型,并对机翼蒙皮层合板在不增加结构质量的前提下进行蒙皮刚度和稳定性的多目标优化设计.提出的权重理想点法可以使多目标问题更灵活和简洁地转化为单目标优化问题.针对层合板优化的特点,在标准粒子群算法中引入自适应惯性权重和变异策略,提高了优化精度.最后对4种蒙皮层合板进行了优化计算,得到的数据对工程实际设计机翼蒙皮层合板铺层参数有参考价值.     

多单元结构优化设计系统在微机上移植成功

多种单元结构优化设计系统是以原大型结构优化系统 SAPOP 为基础,采用较先进的技术移植到微机上的。单元类型包括杆单元、膜单元、梁单元和板壳单元共4种单元,且这四种单元的数据输入与 SAP5中相应单元数据的输入格式完全一致,原来用 SAP5计算过的数据可不用修改,只在前边加上部分优化数据便可分析优化一次进行。因为这四种单元是借用SAP5的单元类型并配上优化部分组成的。这     

大型空间充气舱蒙皮结构限制层承压能力研究

以大型空间充气舱蒙皮结构限制层为研究对象,建立充气舱蒙皮在承受内外压差作用载荷下的环向及轴向应力数学模型,利用Von Mises应力来表述充气舱蒙皮的二向应力状态,通过ABAQUS软件仿真分析蒙皮的受力状况并与理论值比较,从而验证理论推导的正确性,为充气舱蒙皮结构限制层各点受力分析提供了有效的理论依据。然后,对充气舱蒙皮进行承压能力分析,为充气舱蒙皮结构限制层的设计提供参考依据。最后,分别建立充气舱蒙皮双层结构限制层的层合板模型及摩擦接触模型,通过对比得出层合板建模更加有效。     

基于内聚单元的复合材料层合板低速冲击损伤的数值模拟

建立了一套有限元模型来预测复合材料正交层合板由低速冲击载荷引起的层间应力及损伤。采用连续壳单元模拟层合板的各个单层,在复合材料层合板的可能损伤区域设置内聚单元模拟面内基体裂纹和层间分层损伤的起始和扩展。引入层间摩擦力模型模拟层间压缩应力对分层损伤的抑制作用。对于正交层合板,有限元模型准确的模拟了低速冲击载荷引起的分层损伤的面积和形状。数值模拟结果也表明面内基体裂纹与层间分层存在着相互作用关系,基体裂纹影响着分层损伤预测的准确性。有限元模拟结果和试验结果的对比表明,基于内聚单元的有限元模型可以用在复合材料正交层合板低速冲击损伤的数值模拟中。     

民用飞机机身蒙皮阻尼减振降噪效果分析

粘弹性阻尼材料广泛用于大型客机的客舱减振降噪。以一块机身蒙皮壁板为例,研究了采用自由阻尼层结构的减振效果。数值仿真结果表明,在金属壁板表面附加阻尼结构后,结构的固有频率降低,模态损耗因子增大;但是附加额外的阻尼层,会有额外的增重。     

一种轻量化天线单元结构设计

针对某机载雷达天线单元轻量化设计需求,提出基于“蒙皮+泡沫支撑+微带天线”的3层复合结构形式。该结构型式可以很好兼顾性能、重量、刚强度、环境适应性、可制造性等需求。根据仿真分析结果,对天线单元安装支架进行优化设计。通过环境试验与电性能测试,验证了天线单元设计的可行性与可靠性。     

基于OPN的FMS单元控制器设计

分析了在递阶控制体系下FMS单元控制器的功能与结构。基于面向对象的思想,从设备层到工作站层再到单元层逐步扩展,建立了FMS的面向对象Petri网(OPN)动态模型,在此模型基础上,增加与系统调度和实际设备监控相关联的设备状态库所、控制库所和决策库所,使其扩展成为运控OPN。以运控OPN为核心并结合其他功能模块给出调度与控制集成的单元控制器软件结构,按照这种结构开发FMS单元控制器,并应用于北京交通大学教学型FMS。     

层状浅壳结构热分析中的高精度等参三维退化壳单元分析

层状浅壳结构在航空航天工程领域中有广泛的使用,应用有限元进行该类结构热环境作用的数值分析时,由于热物性参数的变梯度及各向异性,需要在材料坐标系、总体坐标和参数正则坐标系之间进行转换。虑及热冲击情况,文中使用二次温度插值函数根据具体边界条件,给出具体计算列式;详细推导层状浅壳面内各向异性热传导系数由材料坐标系到参数正则坐标系的变换关系,建立各向异性层状壳结构的有限元热分析列式,提出一种中面8节点高精度等参三维退化壳单元,突破层壳材料热分析时的传统方法,并使壳结构的热特性数值分析变量减少一倍。在此工作基础上,编制相应程序,并把计算结果和ANSYS计算结果进行比较,吻合较好,不但证实文中方法的正确性,而且计算存储量和计算时间也减少一倍。     

低速冲击下复合材料层合板分层损伤的数值模拟

为了分析冲击载荷作用时层合板的损伤情况,建立"子板-弹簧元"的三维有限元分析模型.在该模型中将连续铺层相同的单层作为一层合子板,相邻子板间采用弹簧单元连接.采用该模型对一层合板的冲击过程进行分析,分析过程中结合失效准则预测失效模式,然后定义对应的弹簧单元失效来实现材料性能参数的衰减.计算结果和试验结果吻合较好,同时得出一些有用的结论.     

双模量复合材料层合结构承载极限的预测

基于三维连续介质损伤力学模型,针对双模量纤维增强树脂基(BFRP)复合材料层合结构提出了一种改进的渐进损伤分析方法。首先,根据双模量材料的双线性模型以及正交各向异性材料本构理论,给出了BFRP单层板的应力-应变关系描述方法。其次,采用Dvorak就位强度模型计算了单层板的就位强度。并且,采用三维Hashin强度准则以及指数型材料损伤演化准则描述层合板的内部损伤起始与演化,使用内聚力单元描述层间的力学行为。进而,借助Abaqus材料子程序Umat编写了BFRP层合结构的渐进损伤分析程序。通过与文献试验结果的比较验证了新方法的正确性。最后利用该方法,对某空间站BFRP臂杆结构的承载极限进行了仿真分析,得到了相应的预测结果。