有限板多孔MSD的应力强度因子计算

首先阐明组合法求解有限板多孔MSD( multiple site damage)应力强度因子的基本原理,然后就组合法运用中比较难以解决的多孔边裂纹间的修正系数问题,提出一种基于复变函数法的有效解决方法.将完善后的组合法应用于有限板多孔MSD应力强度因子的求解,计算某型飞机典型铆接壁板无主裂纹和含主裂纹两种情况的数值算例.通过与有限元结果的比较可知,该方法的计算结果精确、可靠,计算过程简单、易行.提出的近似解析方法能很好地应用于任意分布的有限板多孔MSD裂纹结构,在工程断裂问题中有较好的应用价值.     

一种多裂纹应力强度因子计算的新方法

提出一种多裂纹应力强度因子计算的新方法--复合法(亦称修正系数相乘法),该方法的目的是为了建立一种多裂纹结构复杂应力强度因子的简单计算方法.该方法是根据不同结构承受相同载荷,其应力强度因子用相乘原理,且多裂纹结构可以分解为若干简单情况.实际上,这种方法是多裂纹应力强度因子的修正系数由各简单情况的修正系数相乘得到.文中给出三个计算例题,用组合法和复合法进行计算比较.计算结果表明,复合法计算更简单、方便和直接,两种方法计算得到的结果非常接近.     

考虑边界条件不确定性的塔机有限元模型修正

由于在大型塔机的模型修正中为简化计算,往往忽略了边界条件的不确定性,导致修正结果精度不够或修正计算收敛困难,为此提出一种考虑边界条件不确定性的塔机有限元模型修正方法。首先,以某型塔机为研究对象,进行整机风致振动实测,获取结构的实测动态特性;其次,建立考虑边界条件不确定性的塔机有限元模型,基于二次响应面法对该有限元模型进行修正;最后,将模型修正前后的计算结果与实测值进行对比。结果表明,考虑边界条件的影响能有效提高修正的精度,对结构的边界条件进行修正后的有限元模型能复现实测频段内的模态,也能以一定精度预测实测频段外的模态,证实了所提出的考虑边界条件不确定性的修正方法的有效性。     

含多处损伤多孔铆接加筋板应力强度因子研究

多孔多损伤(multiple site damage,MSD)加筋结构的损伤容限评定,特别是MSD裂纹应力强度因子(stress inten sity factor,SIF)的精确求解是当今航空工程中亟待解决的问题.文中采用铆钉的两种表现形式(常规2D元和简化的弹簧元)的组合方式,建立含MSD多铆钉多筋条加筋平板结构的有限元模型,通过计算得到加筋板不同损伤模式下SIF随裂纹扩展历程变化规律的曲线,与已有的文献比较表明,本文数值结果精确、方法可靠,即不同长度裂纹的SIF计算可有效地通过FIRANC2D/L软件的裂纹扩展功能实现;同时分析MSD、腐蚀损伤、铆钉与孔间的干涉配合、铆钉材料及直径和筋条刚度等因素对SIF的影响规律,计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据.     

多处损伤的疲劳裂纹扩展分析方法研究

多处损伤(multiple site damage，MSD)是影响老龄飞机结构完整性的重要因素之一。文中以线弹性断裂力学为基础，将应力强度因子组合模型、裂纹连通准则、断裂准则以及MSD扩展中相关性处理综合在一起，建立一种等幅载荷谱下MSD裂纹扩展分析方法，并用所编程序对三种典型MSD模式的扩展与断裂过程进行计算分析。结果表明，寿命预测结果与试验结果吻合很好。     

含多排孔结构的MSD疲劳试验与有限元分析

基于无预制裂纹3排平行孔平板的疲劳试验,对含相似应力水平的多细节结构产生多处损伤(Multiple Site Damage,MSD)的规律进行了研究。为了研究产生MSD结构中裂纹之间的干涉影响,利用Franc2D/L对主裂纹、等长双侧裂纹,等长单双裂纹、单孔等长双裂纹四种开裂模式的裂纹应力强度因子进行了计算分析。计算结果表明:裂纹扩展初期,裂纹主要受到自身开裂孔的干涉影响,四种模式下裂纹的无量纲应力强度因子比较相近;随着裂纹长度的增加,试验和有限元结果都表明了裂纹间的干涉影响显著加快了裂纹的扩展速度。     

一种求解复杂结构三维裂纹应力强度因子的工程方法--推广的片条合成法

以现有的片条合成法为基础,发展了一种可用于计算含复杂边界条件结构的三维裂纹应力强度因子的方法———推广的片条合成法,推导了相应的位移协调公式。应用推广的片条合成法,对一般结构表面裂纹的裂尖应力强度因子进行了验证性的分析和讨论,计算结果与Newman解进行对比,趋势合理、精度完全满足工程要求;同时,计算了具有复杂边界的凸台结构表面裂纹的裂尖应力强度因子,给出可供工程参考的结果和结论。     

核安全级管道地震分析的模态组合方法

研究核安全级管道地震分析的模态组合方法,对比几种模态组合方法的差别。首先采用PIPESTRESS软件建立某核安全2级管道模型,通过地震反应谱分析方法,应用不同的模态组合方法(平方和平方根法(SRSS)、分组法、10%法、二次组合法、完全二次组合法(CQC法))进行力学计算;其次通过ANSYS软件建立相同管道模型并进行时程计算,与PIPESTRESS不同的模态组合结果进行对比分析。结果表明,应用反应谱分析方法计算地震应力时,地震应力因模态组合方式的不同而差异较大。各种模态组合方法中,以CQC法计算得到的应力比值最小,而且该方法也与时程分析结果更接近。应用反应谱分析方法计算地震应力结果都比时程分析结果大,各种模态组合方式能满足正确性和保守性要求。     

基于断裂力学的多部位损伤结构的剩余强度分析方法研究

老龄飞机中由于多裂纹的产生将导致结构剩余寿命大幅削减。针对如飞机机舱上布有沿纵向铆钉接头的隔板结构,文中给出一种分析多部位损伤结构剩余强度的方法。裂纹扩展模型是分析的基础,文中对两类(单参量和三参量)扩展模型进行讨论,给出裂纹在增量载荷下萌生与稳定扩展的处理方法。基于Irwin和Dugdale裂尖张开位移模型与Swift准则,给出较为完整的分析多部位损伤(multiple site damage,MSD)结构剩余强度的方法。最后,通过对飞机压力舱上的沿纵向铆钉接头的模拟计算,对文中方法进行验证。由分析结果可知,采用文中方法计算得到的剩余强度值与试验值符合得较好,该方法能较为准确有效地对复杂MSD结构的剩余强度进行分析。     

固定瓦轴承负荷传感器结构二维有限元分析

对大型汽轮发电机组固定瓦轴承负荷传感器结构进行了二维有限元分析．构造了5种有限元模型．研究了不同边界条件对传感器结构应力(应变)场的影响。计算与试验结果对比表明．所建立的有限元模型是正确的,可将其用于两可倾瓦轴承负荷传感器结构设计。     

基于有限元的裙板锁螺纹联接数值模拟方法研究

针对螺纹联接预紧力的设计方法及与加载扭矩的关系,提出了基于Abaqus软件的强制角位移载荷加载方法。为提高前处理效率,同时考虑螺纹连接处的结构特点,模型单元类型选择适用于接触分析的C3D8R和C3D10M;接触采用常规接触面定义方法,机械约束形式采用对称罚函数法处理;边界条件依据工程中预紧力的获取方式,在螺栓头部建立刚性单元,通过在刚性单元处施加强制角位移定义预紧力,此法较其他方法更简便且符合实际。最后通过采用该方法对裙板锁螺纹联接结构分析,得出预紧力和扭矩的关系,其结果与实验结果误差小于8%,位于理论计算范围内,证明了此方法的有效性。     

基于线性加权-分配法的工艺方案综合评价

采用系统工程的方法,提出了一种适合于工艺方案的综合评价方法及模型,该模型综合考虑工时定额、工艺成本、设备自动化程度及设备运行状态,从而解决了CAD/CAPP并行系统中多工艺方案的综合评价问题。     

有限元的神经网络计算方法研究

根据有限元总刚矩阵经修正后具有正定性的特点以及弹性体位能函数的具体形式，提出一种新的神经网络有限元计算模型，即模型中神经网络的能量函数与有限元的优化目标函数相等，从而避免由于神经网络自身结构的原因而带来的计算误差。同时，避免采用基于模拟退火算法等随机神经网络优化计算方法时求解结果的随机性和设定初始退火温度To、内循环次数判据、最终停止判据等人为因素的影响。理论分析和计算机仿真表明，文中提出的方法可靠、有效。     

基于减基法的结构快速设计方法及其应用研究

针对基于有限元方法的结构优化设计计算效率较低的问题,将减基法与有限元方法结合,对结构进行快速计算,从而实现结构的快速设计。以某型赛车车身结构设计为研究对象,主要考虑减基法在静力学和模态动力学中与有限元的混合数值方法,在保证精度的前提下,提高单次静力学和动力学的计算速度。该方法通过构建合理的解空间,将原设计空间缩减为较精简的设计空间,从而提高计算效率。在该空间基础上,以轻量化为目标,对该赛车车身结构进行设计。结果表明,在典型工况下该方法能够在节约计算成本的同时取得较好的优化效果。     

基于偶应力理论的自然单元法研究

理论上偶应力理论较传统连续介质力学理论更精确,在研究具有微结构介质的力学行为时具有优势;在数值方法上,采用non-Sibsonian插值的自然单元法,在计算效率和本质边界条件的施加上较采用移动最小二乘插值的无网格方法具有明显的优势.通过采用基于Voronoi图和Delaunay三角化结构的non-Sibsonian插值方法构造近似位移场向量,实现无网格方法中位移边界条件的直接精确施加;将自然单元法与偶应力理论相结合,运用广义变分原理,推导出基于偶应力理论的无网格自然单元法的离散控制方程,给出基于偶应力理论的自然单元法.并将其应用于薄梁的弯曲问题,数值计算结果验证方法的正确性和有效性.     

基于支持矢量机的从明暗恢复形状方法

通过对传统从阴影到形状(Shape from shading,SFS)问题和支持矢量机(Supporting vector machine,SVM)的研究,提出一种基于SVM由从明暗恢复形状方法,详细分析了这一方法的理论依据和可行性,探讨了SVM输入参数的确定、核函数的选择与构造等关键问题。试验表明,与传统SFS方法相比,提出的方法能较准确地直接获取物体的高度值,且受环境因素影响小,无需作过多的成像条件假设。最后探讨了这一方法的改进方向。     

基于纵向动力学的坡道识别方法研究

针对通常自动变速器在坡道行驶时出现的问题，如上坡时的频繁换挡和下坡时不能自主利用发动机的牵阻作用使汽车减速等问题，在系统分析汽车纵向动力学的基础上，提出了一种利用电控单元内存的加速度表进行坡道识别的方法。这种方法简便、实用，对提高现有自动变速器的坡道行驶性能有重要意义。     

阶梯管件的矫直方法研究

针对单弧度弯曲阶梯管件,采用三点过弯压力矫直的修正方式,根据材料弹塑性力学理论,基于双线性强化弹塑性材料本构关系,解析了考虑变截面处应力集中因素的阶梯管件变形过程,推导了矫直行程计算公式.利用有限元软件显示动力学分析的阶梯管件矫直模拟过程以及相应的矫直实验对模型的正确性进行了验证,仿真和实验结果表明,矫直后的阶梯管件具有直线度高,矫直效果好的特点.     

动态载荷时域识别方法的研究

振动系统模态参数的获取是时域荷识别方法的关键。文中提出了模态系数的优化识别算法，系统介绍了时域法识别动态载荷的各个过程，包括模态参数的识别和动态载荷的识别。仿真算例表明，该方法精度较高，对噪声不敏感，可以用于实际载荷的识别。     

准双曲面齿轮设计新方法

提出了准双曲面齿轮设计的广义非零变位设计新方法。阐明它的设计原理,给出几何计算模型和公式。论述广义非零变位的各种形式后,给出计算方法和步骤。最后给出一个实际应用的例子。