液压防后倾装置特性建模及起重机防后倾研究EI北大核心CSCD

为求解起重机突然卸载冲击液压防后倾装置的动态响应问题,提出一种液压防后倾装置特性建模方法。将液压防后倾装置简化为变阻尼缓冲模型,对模型的管路特性和插装阀特性分别进行理论分析,建立描述液压防后倾装置缓冲特性的一般方法。通过系列特性试验,分离缓冲力中的阻尼力分量,辨识出描述液压防后倾装置阻尼特性的参数。将液压防后倾装置模型作为随速度变化的虚拟力集成入起重机刚柔耦合模型中,构成起重机虚拟样机模型。通过起重机卸载冲击仿真,获得描述卸载载荷和阻尼力关系的仿真曲线,通过起重机防后倾试验,验证了仿真模型的准确性。这一试验建模方法为准确求解一类弹性结构与液压缓冲系统之间的复杂动力学响应提供参考。     

矩形与X形组合蜂窝异面缓冲性能的研究

目的 为了研究矩形与X形组合蜂窝材料在异面冲击载荷下的缓冲吸能特性,建立矩形与X形组合蜂窝的有限元模型,分析在不同冲击条件下组合蜂窝结构的能量吸收、动态平台应力及其变形模式。方法 借助ANSYS/LS–DYNA软件建立可靠的基于单元阵列的异面缓冲性能有限元分析模型,基于该模型在不同结构参数和冲击速度下进行异面动态冲击仿真分析,将结果以图表等形式进行展示。结果 组合蜂窝结构的异面缓冲性能较矩形、X形蜂窝结构更为优异。当相对密度一定时,随着扩展角的增大,组合蜂窝结构的缓冲性能会有一定提升。扩展角为90°的组合蜂窝结构与扩展角为70°、50°和30°的组合蜂窝相比,其单位体积能量吸收值分别提高了3.77%、4.53%和26.95%。异面动态平台应力与冲击速度和结构参数之间,可用某一确定的曲线关系进行拟合。结论 矩形与X形蜂窝之间会产生较强的耦合效应,使组合蜂窝结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者之和;冲击速度对变形模式的影响较大,在冲击载荷下存在3种变形模式,但壁厚的改变对变形模式并未产生明显影响。当扩展角和冲击速度一定时,组合蜂窝异面动态平台应力与壁厚边长比呈二次曲线关系;给定扩展角和壁厚时,异面动态平台应力与冲击速度呈一次曲线关系。     

离散多层圆筒在热冲击载荷下的弹性动力响应

离散多层圆筒由薄内筒和倾角错绕的钢带层组成,具有制造简便、成本低等优点。预测筒体在热冲击载荷下的热应力对强度设计和安全操作具有重要的应用价值。该文首次研究了离散多层圆筒在热冲击载荷作用下的热弹性动态响应。将内筒和钢带层的径向位移分别分解为满足给定应力边界条件的准静态解和满足初始条件的动态解,准静态解通过齐次线性方法确定,热弹性动态解通过有限Hankel积分变换和Laplace变换确定。根据内外层界面处位移连续条件,得到层间压力关于时间的第二类Volterra积分方程,利用Hermit二次三项式插值方法可求得该层间应力。最后将离散多层圆筒的热弹性动力响应与单层厚壁圆筒的响应进行了比较,并分析了钢带缠绕倾角和材料参数对热弹性动力响应的影响。     

永磁式电涡流制退机磁路仿真及优化研究EI北大核心CSCD

基于永磁式电涡流阻尼技术对火炮反后坐装置的制退机结构进行了全新的设计,通过原理试验验证了同极相对永磁阵列方案具有良好的缓冲制动性能。建立永磁式电涡流制退机仿真模型,针对强冲击载荷下的火炮后坐过程分析制退机在不同磁轭、气隙、导体筒以及导磁筒厚度参数影响下的后坐阻力特性。建立多目标后坐阻力优化模型,并基于BP(back propagation)神经网络和遗传算法下的现代优化计算方法,在Pareto解集中寻找改善去磁效应影响下后坐阻力曲线马鞍形特征的最优解。研究结果表明:电涡流阻尼器冲击响应试验验证了磁路方案的可行性和仿真结果的正确性;磁轭与导体筒厚度这两项电涡流制退机参数对后坐阻力和去磁程度影响较大;优化后的后坐阻力曲线马鞍形特征减弱,曲线充满度从79.51%提高到88.05%,验证优化策略可行。     

引射筒动态载荷识别研究

基于动态载荷的频域识别方法,对引射筒所受发动机试车产生的动态载荷进行识别。通过实验测量引射筒在试车过程中的动态响应;通过有限元计算方法获得载荷基函数对结构作用响应;采用最小二乘法获得引射筒所受动态载荷谱。计算识别所得载荷谱产生的动态响应,并与实验测量值比较,给出识别所得动态载荷谱误差,并分析误差产生原因。结果表明,频域载荷识别方法能较准确识别引射筒在发动机试车过程中所受动态载荷,可为工程研究提供参考。     

基于ABAQUS的铸态耐热合金钢热挤压成形数值模拟研究

目的以大口径厚壁管短流程铸挤成形工艺为背景,通过ABAUOS有限元模拟软件研究铸态T/P91合金钢热挤压过程中的变形情况。方法对软件进行二次开发,采用热力耦合分析,研究不同热挤压条件下挤压过程中应力场、应变场及成形件动态再结晶率的变化,最终得出有利于指导工业生产的热挤压工艺参数。结果模拟结果表明:应力和应变随时间不断增大,增长率在凹模锥角区达到最大值,当材料在挤压力作用下流出挤压筒后,应力不断减小而应变趋于稳定;以成形件流出挤压筒时的径向截面为参考,动态再结晶率分布为中心高两边低,且随着挤压比、初始挤压温度和挤压速度的增大,成形件整体动态再结晶率差别降低;挤压速度越大,成形件应力分布越不均匀。结论铸态T/P91合金钢热挤压最优工艺参数为:初始挤压温度为1150~1200℃,挤压比为9,挤压速度为25 mm/s。     

冲击载荷下圆筒型电涡流阻尼器动力特性研究

为研究圆筒型电涡流阻尼器在冲击载荷下的动力特性,建立冲击载荷下电涡流阻尼器动力学模型,利用Maxwell分析软件建立圆筒型电涡流阻尼器在冲击载荷作用下的有限元模型,分析电涡流阻尼器工作时的气隙磁场与涡流分布。研究了制动减速阶段电涡流阻尼力和阻尼系数随速度变化的关系,分析工作气隙、导体筒厚度及磁轭厚度等参数对电涡流阻尼器制动性能的影响。研制了电涡流阻尼器冲击加载试验装置,试验结果与仿真结果吻合较好。研究结果表明:在保证动子运动精度的前提下,工作气隙尽可能小,磁轭厚度取永磁体厚度的3/4,导体筒厚度取1～2 mm有利于提高电涡流阻尼器的阻尼系数;电涡流阻尼器在冲击载荷作用下具有良好的缓冲制动性能,在武器发射、列车制动等冲击制动领域具有重要的应用价值。     

预紧扁挤压筒内孔变形的研究

 扁挤压筒内层套壁厚变化大，过盈装配后使内腔发生不均匀变形而超过挤压筒规定的尺寸精度，给后续修模工作带来不便。因此，从扁挤压筒的结构改进着手，考虑几何相似性，采用外形呈椭圆状的扁挤压筒内层结构代替外形呈圆形的内层结构，应用ANSYS有限元分析软件，对两种受预紧作用的双层扁挤压筒分别进行数值模拟，研究其内孔变形规律，并用物理实验加以验证。结果表明：与采用圆形的内层结构相比，采用椭圆形状的内层结构其内孔变形量在整个圆周上分布较均匀，这为扁挤压筒修模工作带来了方便，同时也使模具的制造精度得到提高。     

正多边形外接填充圆形蜂窝异面动态缓冲性能

目的 为了研究正多边形外接填充圆形蜂窝的缓冲性能,建立不同正多边形外接填充圆形蜂窝的冲击有限元模型,分析研究多边形填充对圆形蜂窝缓冲性能的影响.方法利用Ansys/LS-DYNA建立正三、四、五、六边形外接填充圆形蜂窝的有限元分析模型,用六水平等级法评价分析各有限元模型在异面方向不同冲击速度下的力学性能、变形模式和能量吸收特性.结果正多边形与圆形蜂窝产生了较强的耦合响应,使组合结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者单独冲击数值之和;正六边形外接填充圆形蜂窝结构的六水平等级评价均为A,优于其他组合类型,且在不同冲击速度下不同正多边形外接填充圆形蜂窝的评价结果大致相同;正六边形外接蜂窝结构在冲击载荷下存在3种变形模式,随冲击速度的变化而变化,蜂窝壁厚对其的影响较小.随着冲击速度和壁厚的增大,动态峰应力、密实化总能量吸收和比吸能均有一定程度的提升.结论在耦合效应和动态冲击载荷的综合作用下,正六边形外接填充圆形蜂窝结构的动态力学性能较其他3种结构更为优异;随着蜂窝壁厚和冲击速度的增加,正多边形外接填充圆形蜂窝结构的承载能力和吸能能力都得到增强.     

正交各向异性厚壁圆筒扭转冲击的一种解法

本文利用特征函数的方法，得到了满足混合边界条件下正交各向异性厚壁圆筒在扭转冲击作用下的动态剪应力的解析表达式。在实例计算中，求解了正交各向异性厚壁圆筒在不同的扭转载荷作用下，两种厚壁结构的剪应力响应历程和分布规律。     

全向式多室连通气囊的缓冲特性研究

气囊缓冲技术广泛地应用于汽车、航空和国防工业等领域中。本文基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立了全向式多室连通气囊软着陆系统的有限元模型,并用试验验证了模型的准确性,完成了软着陆过程的仿真分析。通过合理设计工况,本文对全向式多室连通气囊的吸能特性进行了研究,分析了初始囊压、气囊直径、隔膜内孔直径和通气孔直径等对缓冲特性的影响。研究结论可用来指导全向式多室连通气囊着陆系统的设计。     

负泊松比点阵结构填充薄壁管轴向压缩行为及吸能特性

薄壁填充结构具有轻量化、高比吸能的优点,被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通等工程领域。负泊松比结构在受到冲击时力学性能会逐渐增强,因此本文基于双箭头型负泊松比点阵提出一种新型薄壁填充管吸能结构,通过准静态压缩实验和有限元数值模拟方法研究了新型填充管在压缩载荷作用下的变形失效模式与力学响应。建立了平均碰撞力的理论预测模型,并通过有限元分析验证了模型可靠性,在此基础上研究了负泊松比点阵结构的细观设计参数对填充管抗压缩性能的影响规律。结果表明,填充管在压缩载荷作用下的失效模式为局部屈曲失效,相比于单一薄壁管与点阵结构,填充管具有更好的抗压缩性能;通过参数分析明确了通过增加胞元杆件壁厚和下支撑杆夹角,能显著提高填充管抗压缩性能,这将为后续负泊松比点阵填充结构的抗冲击优化设计提供重要参考。     

一类非线性二自由度弹簧振子的动力学仿真研究

目的研究二自由度正切型系统的动态特性,为缓冲包装设计提供理论依据。方法建立一类正切非线性缓冲系统二自由度振子模型,采用数值仿真手段讨论质量比、频率比、易损件阻尼、缓冲材料阻尼等对振子变形响应的影响规律。结果质量比和频率比对最大变形影响非常小,缓冲材料阻尼对最大变形的影响最显著,是控制材料变形的主要因素。结论通过改变缓冲材料的阻尼来控制缓冲垫的变形,完成相应的缓冲包装设计。     

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。     

预制破片对厚壁圆管的横向高速冲击作用研究

为了获得厚壁圆管在横向高速冲击下的响应规律,进行了预制破片冲击圆管试验,得到不同冲击速度作用下圆管的响应模态及侵彻深度,并采用LS-DYNA对整个动态变化过程进行了仿真研究,获得了侵彻过程中预制破片的速度变化规律及圆管壁厚和预制破片长径比对极限穿透速度的影响规律。结果表明侵彻深度与冲击速度线性相关;圆管壁厚在7mm-8mm之间时对圆管极限穿透速度影响最大;预制破片长径比低于1.5时,对圆管极限穿透速度有显著影响,但其影响效果随自身的增大而逐渐削弱,当达到3.5左右时极限穿透速度不再变化。     

单层和双层足尺度海底管道抗冲击性能分析

海底管道在服役过程中除了受到常规荷载作用外,还会受到各种意外的冲击载荷作用而失效.为了研究承受横向冲击载荷作用下海底管道的动态特性,对三个单层和一个双层的足尺度管道进行了落锤冲击试验,获得了横向冲击作用下管道的破坏形态、冲击力时程曲线、位移时程曲线及应变时程曲线.建立了分析冲击荷载作用下海底管道失效过程的有限元模型,并...     

诱导结构对泡沫铝填充薄壁方管轴向压溃特性影响的研究

建立了泡沫铝填充薄壁方管的有限元模型,利用试验对泡沫铝填充薄壁方管的有限元模型的准确性进行了验证。研究了诱导结构的类型和数量对泡沫铝填充薄壁方管的轴向压溃变形模式、初始峰值力、压溃力效率和能量吸收能力的影响,结果表明:设计诱导结构可以提高能量吸收能力、减小初始峰值力、增加压溃力效率,甚至可以改变压溃变形模式。沿薄壁方管的轴向方向合理地增加诱导结构的数量,可以进一步的减小初始峰值力、增加压溃力效率、提高结构的能量吸收能力。通过等级评价方法,确定沿薄壁方管的轴向方向设计4组诱导四角方孔可以使泡沫铝填充薄壁方管获得最佳的综合吸能特性。     

某空投装备在不同缓冲装置下的冲击响应分析

为给空投装备提供理想的缓冲装置,在利用相关等效理论对不同缓冲装置进行合理等效的基础上,应用ABAQUS软件建立了某空投装备的有限元模型,分析了该空投装备在不同缓冲装置下的着陆冲击响应。根据破损边界理论,对比分析了不同缓冲装置的缓冲性能。根据分析结果提出了组合式缓冲装置的构想,并对其进行了仿真分析。仿真结果表明:组合式缓冲装置较其余2种缓冲装置具有较好的缓冲性能。     

二通插装阀方向元件的动作响应特性研究

针对某造型机中二通插装阀方向元件的启闭特性,建立数学模型理论,分析插装阀阀芯动作特性的影响因素;利用AMESim建立二通插装阀模型,通过仿真分析弹簧刚度与预压缩力、阀芯面积比与油液通流方向、阻尼孔通径与安装位置等因素对阀芯动作特性的影响.由仿真结果可知:与弹簧预压缩力相比,阀芯的弹簧刚度对响应特性影响较大;油液在插装阀...     

滚珠直径对薄壁筒形件反向滚珠旋压成形性影响研究

以工艺实验和刚塑性有限元法为基础,研究了滚珠直径对薄壁筒形件反向滚珠旋压成形性的影响.有限元模拟结果表明,随着滚珠直径的增加,轴向旋压力的波动减小,滚珠前方金属堆积减小,金属稳定流动性增加.工艺实验结果表明,滚珠直径对薄壁筒形件反向滚珠旋压成形性的影响存在两个临界值,而且随着滚珠直径的增加,滚珠旋压力增加,筒坯较易发生...