基于J-H模型陶瓷材料超高速撞击数值模拟研究

针对太空中碎片高速撞击航天器的问题进行研究,提出了基于J-H模型对球形弹丸高速撞击陶瓷板的局部穿孔行为进行数值模拟,利用ANSYS-AUTODYN动力学程序得出高速撞击超高温陶瓷靶板后的应力云图和损伤云图,由此可知,随着弹丸速度的增大,靶板内最大应力随之减小,但应力集中范围随着速度的增大而增大,板靶内温度应力增加,损伤区域直径也随之增大。且陶瓷破碎后形成的碎片云在速度很小时呈椭球状,随着速度增大碎片云趋向于圆形。     

撞击式冲击阀气冲造型过程的数值模拟

气冲紧实是一个复杂的动态过程，动态参数多，而冲击阀又增加了一个碰撞的过程，所以设计计算更加困难.实际建造试验装置要花费大量的人力、物力和时间，另外试验装置往往与实际系统有差距，带来一定的盲目性和局限性.为快速而经济地求得动态参数值，建立了数学模型，通过VC++语言，采用四阶龙格-库塔方法对气冲过程进行数值模拟，得到动态过程的模拟曲线，将模拟曲线与实验曲线进行对比，进一步验证模型的准确性及程序的正确性.     

SPH耦合FEM模拟弹丸撞击对表面形貌的影响

为消除有限元法(finite element method, FEM)处理切屑分离及大变形问题的局限,使用光滑粒子流体动力学法(smooth particle hydrodynamics, SPH)耦合FEM模拟此类问题。工件使用SPH建模,弹丸使用FEM建模,二者通过接触算法实现耦合,通过仿真实验研究锐边弹丸在不同入射条件下撞击工件时,弹丸的翻转效应对工件表面弹坑深度、切屑堆积高度的影响。结果表明:当前倾角较大时,弹丸向前翻转,对工件表面产生碾压作用,形成尖锐的弹坑,切屑堆积在弹坑前部边缘不与工件分离;当前倾角较小时,弹丸向后翻转,对工件表面产生铲削作用,切屑与工件分离,弹坑横截面光滑而平缓。通过与相关实验及理论数据的比较,验证了仿真模型及结果的正确性,为锐边弹丸侵蚀工件表面的仿真研究提供新的手段。     

穿孔肋拉杆约束方形钢管混凝土短柱轴压性能数值模拟

为了提高方钢管混凝土的承载力和延性,提出穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱.在试验基础上,数值模拟研究了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱的轴压破坏形态、极限承载力和延性.对比分析了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱与仅设加劲肋、仅设拉杆和普通方钢管混凝土短柱在相同条件下的轴压性能,发现穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱破坏时,沿高度和横...     

回转体高速入水载荷的数值计算研究

弹体入水是一个涉及流固耦合和多相流的复杂问题.文中以Star-CCM+软件为平台,选用忽略尾翼的回转弹体几何模型,采用重叠网格技术进行网格划分,使用VOF模型捕捉气液交界面,Schnerr-Sauer模型描述弹体周围的空化过程.在弹体垂直入水条件下,对其速度变化的影响进行研究,讨论不同速度下弹体入水过程的差异及其载荷变化规律,发现速度是入水载荷的关键影响因素;对弹体倾斜入水进行仿真,考虑不同入水角度的变化,根据仿真数值计算结果对弹身整体的载荷变化规律进行分析,并将弹身分为多个部分,讨论其各部分载荷存在的差异,发现弹体入水载荷随入水角度减小而明显减小.     

撞击流反应器中导流螺旋片强化撞击过程的数值模拟

为研究导流螺旋片对立式循环撞击流强化撞击过程的规律,提出最优的导流螺旋片尺寸.采用Fluent软件对立式循环撞击流反应器中增加导流螺旋片前、后的撞击过程进行数值模拟,得到了导流螺旋片厚度分别为0、10、20、30mm和螺圈数分别为0、1、2的反应器流场的速度矢量图、特征撞击面上的平均速度和速度均方根差,并对比分析了其传质性能及混合性能.结果表明,增加了导流螺旋片,导流筒内部出现了流线弯曲及流动斜交,提高了流场的各向异性,使流场中速度分层明显,并增大了速度梯度,从而强化了撞击区之外的流场混合.同时,当螺圈数N=1,螺旋片的厚度L=30mm时,反应器内撞击过程中的相间传质效果最好;当不加螺旋片时,反应器内撞击过程中的相间混合效果最好.     

填充泡沫铝防护结构的超高速撞击数值模拟

模仿泡沫金属的生产原理建立了泡抹金属微结构几何模型,结合自编的光滑质点流体动力学程序进行了超高速撞击数值模拟,分别对6种形式的填充泡沫铝防护结构进行了仿真计算,比较了其撞击极限性能.结果表明当泡沫铝处于适当的位置时,填充泡沫铝结构的防护性能优于相同面密度的填充实心铝板结构.通过不同防护结构碎片云特性参数的对比分析表明,...     

水滴撞击水平壁面的实验研究及数值分析

针对水滴撞击飞机表面时互相干扰，形成水滴铺展、回弹等动力学行为，使飞机结冰机理更加复杂的问题，对不同条件下水滴撞击壁面的影响特性展开研究。通过实验与数值模拟相结合的方法研究了水滴直径、壁面温度、壁面材料以及初始速度等条件与水滴的铺展和回弹过程之间的关系，并得到铺展系数与各影响参数之间的关联式。研究结果显示：增大水滴直径对最大铺展具有促进作用；壁面温度越大对水滴铺展越有利，但壁面温度过低时，会导致水滴底部冻结，铺展和回弹受限制；壁面材料为有机玻璃，对铺展最有利；水滴初始速度越大越有利于水滴铺展。     

撞击流反应器的流场测量及数值模拟研究

为更好地了解撞击流反应器的流场特性,通过实验对撞击流反应器内流体的压力场进行测量,并使用数据采集系统应用脉冲-响应法对速度场进行测量.结果显示在撞击面的中心部分存在一个撞击区,此区域关于撞击面对称,基本上为轴对称,区域内压力较高而流速很低.围绕此区域有一个强烈湍动的区域,能够促进混合及反应的进行.同时使用FLUENT软件对反应器中的流场进行数值模拟,数值模拟结果与实验测量结果吻合较好.     

液滴撞击圆柱外表面蒸发换热的数值模拟

为进一步研究液滴撞击加热壁面过程中的破裂现象及不同参数对液滴蒸发换热的影响,采用CLSVOF方法和相变模型对液滴撞击加热圆柱外表面进行三维数值模拟.模拟过程中考虑了壁面温度、接触角以及撞击速度对液滴蒸发换热的影响.结果表明:液滴产生破裂的位置与液滴撞击壁面时的速度有关,当撞击速度较小时,破裂产生于液滴中心处;当撞击速度较大时,破裂处位于中间和边缘两部分液体之间.液滴撞击壁面后,在三相接触线和液滴破裂处附近产生了蒸汽旋涡,强化了液滴与壁面间的换热,增加了液滴侧的壁面热流密度.短时间内壁面温度对液滴蒸发量的影响较小,但撞击速度与接触角对其蒸发量的影响较大,且接触角越小,撞击速度越大,壁面平均热流密度越大,液滴蒸发量越大,有利于液滴与壁面间的换热.     

鸟撞飞机前风挡动态响应的数值模拟

利用Ansys/Ls-Dyna非线性三维有限元程序,模拟计算鸟撞飞机前风挡的动态响应。模拟结果表明,鸟撞是毫秒级的冲击过程,由于应力波的反射、叠加,后弧框中间位置可能首先发生破坏;对于另外一种不对称风挡结构,尽管撞击过程中缺口处首先产生较大的应力值,但并不会给临界速度带来明显的降低,可为新型风挡结构设计提供参考。     

低速冲击下复合材料层合板的损伤过程模拟

运用一种精度较高的高阶位移位模型复合材料层合板的应力分析，在分层损伤处采用沿厚度分段抛物线插值的方法拟合横向剪应力，运用该方法进行冲击损伤过程的计算，可以不用重新生成网格，并能计算多个分层同时扩展的情况，最后，将计算模拟结果与献的实验数据进行比较，说明了本方法正确和有效性。     

Numerical Simulation and Analysis on Velocity Profiles of Jet Projectile Charge

Jet projectile charge (JPC) is a relatively new type of perforating jet mainly u sed for defeating concrete targets. Velocity profile is an important parameter t o investigate the penetration and performance of JPC. Since limited information such as X-ray radiographs and penetration depth can be obtained through the JPC experiment, the numerical simulation and further methodology are needed to depi ct the mechanism of JPC. This paper describes a mathematical approach based on M atlab to determine JPC veloci...     

Numerical Simulation and Analysis on Velocity Profiles of Jet Projectile Charge

Jet projectile charge (JPC) is a relatively new type of perforating jet mainly used for defeating concrete targets. Velocity profile is an important parameter to investigate the penetration and performance of JPC. Since limited information such as X-ray radiographs and penetration depth can be obtained through the JPC experiment, the numerical simulation and further methodology are needed to depict the mechanism of JPC. This paper describes a mathematical approach based on Matlab to determine JPC velocity profile at various stand offs using three sets of jet data from numerical simulations. X-ray radiographs experimental results have been obtained at two time instants for two selected JPC design to verify the numerical accuracy. The velocity profiles by mathematical approach and simulation show good accordance. The number of experiments can be reduced by numerical simulation and analysis of velocity profiles. This approach can be generalized to any such system where explosive-metal interaction results in formation of jets.     

钢管高强混凝土纯弯曲构件力学性能及承载力的研究

利用数值分析方法计算了钢管高混凝土纯弯曲构件的荷载－变形全过程关系曲线，计算结果与试验结果吻合程度令人满意，基于全过程分析结果，推导了钢管混凝土抗弯强度和抗弯刚度简化计算公式，可供工程设计时参考。     

Experimental Study and Numerical Simulation of Hypervelocity Projectile Impact on Double-Wall Structure

Tests of hypervelocity projectile impact on double-wall structure were performed with the front wall ranging from 0.5 mm to 2.0 mm thick and different impact velocities. Smooth particle hydrodynamics (SPH) code in LS-DYNA was employed for the simulation of hypervelocity impact on the double-wall structure. By using elementary shock wave theory, the experimental results above are analyzed. The analysis can provide an explanation for the penetration mechanism of hypervelocity projectile impact on double-wall structure about the effect of front wall thickness and impact velocity.     

高孔隙率闭孔泡沫铝压缩力学性能试验研究

通过高孔隙率闭孔泡沫铝的准静态压缩试验,研究了不同孔隙率对其压缩力学性能的影响.试验结果表明,高孔隙率闭孔泡沫铝呈现出明显的3阶段受力特性.在试验的基础上,提出一种可反映该类构件主要压缩受力行为的三折线简化模型,研究了关键受力特征点的确定方法,分析了孔隙率对关键受力特征点相应关键参数的影响规律,基于统计回归分析建立了孔隙率和各特征点关键参数的量化关系,可为进一步明确高孔隙率闭孔泡沫铝的压缩力学行为提供重要参考.     

大质量刚体亚临界速横冲钢板带数值模拟

采用ABAQUS/Explicit显式有限元分析软件对固支钢板带受大质量刚体亚临界速横向冲击进行了数值模拟.板带本构模型采用了考虑应变率和温度影响的JOHNSON-COOK模型,失效模式采用JOHNSON-COOK积累损伤的剪切失效模式.对弹性波的观测检验了模拟的可靠性.模拟结果观察到了冲击接触的不连续性和钢板带的惯性甩动伸长;颈缩拉损现象在冲击接触区边缘出现,刚体同时发生向跨中的滑移.对模拟结果的分析指出:冲击区附近钢板带塑性变形的外延传播以塑性强间断波的方式进行.     

蒸汽直埋管道波纹管制补偿器的应用设计

对蒸汽直埋管道在应用中出现的问题作了简单介绍。分析了问题产生的原因．提出了．蒸汽直埋管道的设计原则,并对其设计施工提了几点建议．     

纤维金属层板受低速冲击响应的计算方法

通过参数分析研究了纤维金属层板在低速冲击下的响应,得出试件尺寸、厚度,撞头尺寸、形状和冲击角度对载荷峰值和最大位移的影响规律。在此基础上,结合Timoshenko板壳理论,推导出适合于圆形和方形纤维金属层板受低速冲击时的经验公式,据此经验公式可求得给定初边条件下纤维金属层板的载荷-位移关系的上升段。对比经验公式和模拟结果发现,经验公式的结论比Timoshenko理论更接近试验值,对纤维金属层板的结构设计具有指导意义。