泡沫芯层夹层结构水下爆炸冲击特性研究

研究分析了用于提高水下结构抗冲击性能的泡沫芯层夹层结构受水下爆炸作用时的冲击响应及其流固耦合问题。着重讨论了芯层相对密度不同时,夹层结构的前面板壁压、夹层结构入射冲量、前后面板的速度和加速度、后面板支撑反力等参量的变化规律,并讨论了前面板材料对夹层结构冲击响应的影响规律。     

碳纤维蜂窝夹层结构动特性分析

对碳纤维蜂窝夹层结构的动力学问题进行了深入分析。将碳纤维网格表面等效为正交异性薄板,铝蜂窝夹芯按蜂窝实际受力情况和尺寸大小等效为三维正交异性体,并考虑到为了防止失稳破坏而进行的蜂窝局部加密、碳纤维表板加厚及结构局部加强。所建模型经复杂结构有限元方法分析,结果和试验相吻合,表明等效模型是合理的,方法是正确的。     

基于有限元法的蜂窝夹层结构稳定性研究

蜂窝夹层结构随面板厚度的逐渐变化会出现不同的屈曲现象。针对连续芯层有限元模型, 求出不同面板厚度时结构的屈曲因子, 并与经验失稳公式预测值进行对比, 两种方法的结果基本吻合。建立考虑芯层几何特征的有限元模型, 进行屈曲分析并研究芯层几何参数对结构稳定性的影响。介绍了一种局部屈曲现象——蜂窝壁屈曲, 提出了相应的失稳预测分析方法, 并与三维有限元分析结果进行比较, 验证该方法的正确性。对承受多轴惯性载荷的蜂窝夹层承力筒结构进行稳定性分析, 通过改变面板厚度和纵横惯性载荷比, 得到一系列有限元解, 给出了相关的多轴惯性载荷相关方程。     

瓦楞结构纸蜂窝夹层的动态性能研究

比较了瓦楞结构蜂窝夹层和普通蜂窝夹层用纸量的差别,用聚醋酸乙烯酯乳液作为黏合剂,使用不同楞型和定量的瓦楞纸板制得瓦楞结构蜂窝夹层,利用冲击实验机研究其动态性能。结果表明:瓦楞结构纸蜂窝夹层受到冲击时会产生规则的褶皱变形,从而吸收冲击能量;瓦楞结构纸蜂窝夹层所用瓦楞纸板定量越大,用纸质量越好,试样受到冲击时产生的冲击加速度值就越大;在冲击高度确定的条件下,随着冲击重锤重量的增加,不同纸板所制试样其最大冲击加速度值都会有一个极小值,该极小值与材料本身有关。     

纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的跌落冲击缓冲性能研究

针对纸瓦楞与纸蜂窝的复合夹层结构在跌落冲击动态压缩条件下的缓冲防护性能,研究了纸蜂窝厚度对单面、双面复合形式的冲击加速度响应、变形特征和缓冲吸能特性的影响规律。结果表明,瓦楞夹层先压溃,其次是蜂窝夹层,而且较大的蜂窝厚度会引起纸蜂窝芯层的次坍塌行为。在相同冲击质量或冲击能量条件下,同一蜂窝厚度的单面复合夹层结构的单位体积吸能、比吸能和行程利用率较双面复合结构分别增加了7.94%、28.34%和8.47%,但总吸能较于双面复合结构降低了16.12%,单面复合夹层结构的缓冲吸能特性优于双面复合夹层结构,而双面复合夹层结构的抗冲击性能优于单面复合夹层结构。对于纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构,低冲击能量作用下蜂窝厚度的增加降低了结构的缓冲吸能特性,高冲击能量作用下蜂窝厚度的增加提高能量吸收能力。纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构的比吸能、单位体积吸能和行程利用率是蜂窝厚度70 mm的复合夹层结构的1倍～3倍,较低厚度的纸蜂窝更有利于复合夹层结构的缓冲吸能。     

复合材料蜂窝夹层板结构的多工况优化设计研究

以复合材料蜂窝夹层板结构作为研究对象,建立了多工况优化模型,对众多的材料设计变量进行必要的取舍,通过优化分析确定复合材料蜂窝夹层板面板各分层的厚度以及蜂窝芯层的厚度等,使结构满足相应的频率约束、屈曲约束,以及强度约束、位移约束和尺寸限制等,同时达到结构的重量最轻。采用序列二次规划法对某卫星的承力筒结构进行了优化设计,优化结果表明:在满足其振动特性以及静力学特性的条件下,复合材料蜂窝承力筒的各面板层厚度以及蜂窝芯层的厚度均有所减小,减重效果显著,较好地实现了复合材料蜂窝夹层板结构的多工况优化设计。     

薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击试验

为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构在冲击载荷下的接触力响应和损伤情况,用两种不同质量的冲头对不同面板厚度的复合材料夹层结构进行了多种能量的落锤式冲击试验,并对冲击后的试验件进行了损伤测量。结果表明：冲击能量相对较低时,最大接触力较小,随着冲击能量的增加,最大接触力在增大过程中会出现门槛值,即达到某一值后不再上升。低能量下,冲击损伤表现为面板凹坑和冲击点周围的少量分层,随着冲击能量变大,面板逐渐出现纤维断裂进而被穿透。面板未穿透时,冲头会反弹,接触力-时间曲线的下降段没有台阶,分层区域直径约为冲头直径的1.2倍;面板穿透时,冲头不反弹,接触力-时间曲线下降段出现台阶,分层区域直径约为冲头直径的1.8倍。当最大接触力达到门槛值后,相同冲击能量下,冲头质量越大,冲击持续时间越长,凹坑越深。     

无孔蜂窝夹层结构脱粘剥离应力分析

将建筑中的弹性地基上板的理论用于蜂窝夹层结构分析, 得出了蜂窝夹层结构面板的变 形和夹芯中的应力分布, 建立了有脱粘缺陷蜂窝结构的缺陷容限。      

基于有限元模型的机枪动态特性优化设计

以某型重机枪为研究对象,建立了机枪的有限元模型;在不改动机枪枪身的前提下,对机枪的枪架进行了结构参数化,并以机枪的动态特性为目标函数,以第一阶固有频率为约束条件,建立了机枪的优化模型。利用一阶优化方法,对枪架结构参数进行了优化设计。仿真结果表明,优化后的动态特性得到了明显的改善,提高了机枪的射击精度,为机枪的优化设计提供一定的参考价值。     

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。      

蜂窝夹层铝建筑模板的几何优化与试验研究

建筑模板技术的创新对混凝土工程具有重要意义。该文对铝建筑模板采用蜂窝夹层结构的可行性进行计算分析与实验研究。首先根据Gibson理论计算蜂窝夹心结构的等效弹性参数,然后参考Reissner模型计算蜂窝夹层模板在均布荷载作用下的应力与变形,再按照铝建筑模板行业标准要求控制模板的变形条件和约束条件,对该模板蜂窝夹层结构的几何参数进行了优化。最后进行蜂窝夹层铝模板的弯曲试验,使用数字摄影测量系统获得了铝模板试件在不同载荷条件下的三维全场变形数据,试验结果与理论计算结果吻合较好。研究结果表明,采用蜂窝夹层结构可将铝建筑模板的质量降低60%以上。     

蜂窝夹层复合材料结构非线性传热分析

考虑材料热物性随温度变化的影响,针对蜂窝夹层复合材料结构的特点,假定其内部的瞬态温度场的分布状况,并在此假定的基础上基于三维各向异性热传导理论及复合材料层合结构传热分析的热叠层方法,提出一种针对蜂窝夹层复合材料结构的改进的计算方法,并推导出蜂窝夹层复合材料结构瞬态温度场分析的有限元方程。应用这种方法对热物性非线性蜂窝夹层复合材料板的瞬态温度场进行分析,数值算例结果显示了材料特性的非线性对蜂窝夹层复合材料板热传导的影响,只有非线性程度很小时忽略非线性因素导致的误差才可被忽略;当非线性程度较强烈时,考虑非线性因素的计算结果与忽略非线性因素的计算结果就会产生很大偏差。      

蜂窝夹层结构的低温力学性能

以选定的一种蜂窝夹层结构为例，对其低温力学性能即拉伸，压缩，剪切等进行了各种外界环境包装温度，粒子辐照，紫外辐照，冷热循环等影响前后的性能测试和研究，在大量试验的基础上，通过理论分析，找出了影响其低温力学性能的主要因素和变化规律，建立了用已知参数或常温参数推算蜂窝夹层结构低温力学性能的数学模型和计算公式，该模型的建立对于蜂窝夹层结构低温力学性能的设计具有较重要的指导意义。     

正交异性蜂窝夹层板动、静力学问题的等效分析方法

本文基于低阶剪切理论, 提出了正交各向异性蜂窝夹层板的一种等效分析方法, 得到等效板的工程常数和密度, 解决了国际上公认的大型有限元通用程序如NA STRAN 等不能直接计算蜂窝夹层板动、静力学问题的难题, 理论验证结果表明, 等效方法具有高精度的近似。     

含FGM的涂层结构中热残余应力的分析与优化

本文利用有限元方法和优化理论,对含FGM(Functionally Graded Materials)层的热喷涂构件中的残余应力进行了数值分析,并获得了FGM内各组份体积含量分布的最优化形式和参数p.同时,我们也研究了喷涂构件的几何形状、涂层及基底的材料性能对于p的影响规 律。在本文的分析中,考虑了基底材料和FGM的塑性变形以及其性能对于温度的依赖。本文 的工作将有利于含FGM层的热喷涂构件的设计与生产。     

混凝土夹芯板滑移与变形的理论计算及分析

对均布荷载作用下简支混凝土夹芯板的滑移及其对混凝土夹芯板变形挠度影响的理论计算进行了研究和分析,推导出了简支混凝土夹芯板的滑移和变形挠度的理论计算公式,该公式既能描述混凝土夹芯板的滑移规律,也能体现滑移对混凝土夹芯板变形挠度的影响。同时推导出了开裂弯矩的计算公式,确定了滑移和变形挠度计算公式的适用范围。通过与试验和有限元分析结果的比较表明:理论公式计算的结果与试验和有限元分析结果较吻合,可以在实际工程中用来计算混凝土夹芯板的滑移和弯曲变形。     

基于最优化理论的多阶段模型修正及其在桥梁安全评估中的应用

在役桥梁的安全评估和加固分析往往采用原始桥梁模型,存在局限性。该文在传统的基于最优化理论的结构参数估计技术的基础上结合实际桥梁工程检测经验发展了一种多阶段模型修正法,其中采用了三步参数化技术进行结构参数化,根据待修正参数对误差指数EI的敏感性将其分级,然后采用分阶段方法实现有限元模型修正。该文比较了不同修正参数集以及不同方法的模型修正效率和效果,并将修正后的有限元模型运用于在役桥梁承载性能分析,结果表明:多阶段模型修正法较直接修正法有较高的效率和较好的效果,修正后模型能实现在役桥梁较为详尽系统的安全评定。     

基于人工材料的结构拓扑渐进优化设计

首先,提出了一种在结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路。在此基础上,结合ESO方法和应力灵敏度,建立了结构有限单元增、删的准则, 给出了一种新的拓扑优化算法。算例表明该方法能采用固定有限元网格中不同的初始优化结构就可获得优化拓扑。由于其概念上的简洁性和应用上的有效性,该方法具有一定的工程应用价值。