薄膜后屈曲振动行为分析

建立了矩形薄膜后屈曲动态特性的数值分析方法,分析了薄膜屈曲后的动态行为,分析表明:在小幅褶皱情况下,动态分析可以不考虑褶皱对薄膜动态特性的影响,而在大幅褶皱情况下,褶皱会对薄膜振动的固有频率及振动模态产生较大的影响,动态分析必须考虑褶皱的存在;褶皱薄膜的振动模态与褶皱构形具有一定的相关性.     

剪切褶皱薄膜动态特性分析

基于拉格朗日方程建立了具有褶皱薄膜的振动微分方程,基于有限元程序建立了薄膜动态特性的分析流程,对矩形剪切薄膜后屈曲的动态特性进行分析.分析表明:矩形剪切薄膜后屈曲的振动模态与其褶皱构形具有很大的相关性,振动节线的位置处于褶皱波峰的位置,随着模态数的增加,其振动的节线数目依次减少,有更多的褶皱波峰处于振动状态,并且在薄膜...     

薄膜二次屈曲行为的数值仿真分析

建立了薄膜二次屈曲分析的数值方法.采用施加面外扰动力的方式在薄膜中引入任意的初始缺陷,分析了薄膜的二次屈曲现象.分析表明,在薄膜的后屈曲过程中,由于初始缺陷的存在,褶皱构形不稳定,出现二次屈曲现象,产生了新的褶皱.后屈曲平衡路径呈现多阶段的特点.在不同的初始缺陷和加载过程的情况下,薄膜的后屈曲过程会出现连续的二次屈曲现象.二次屈曲过程中薄膜可能是稳定的也可能是不稳定的,与初始缺陷及加载过程有关.     

Wrinkling analysis of square space membrane structure under corner tension forces

An analytical approach based on the bifurcation theory is presented, in which the wrinkles are treated as the local buckling phenomena of the elastic thin plate with little bending stiffness. The average wrinkling wavelength was determined by incorporating the stress field and the out-of-plane force equilibrium condition of the wrinkled membrane. The wrinkling amplitude was then obtained by associating the characteristics of wrinkling texture with the obtained wrinkling wavelength. Results reveal that the wrinkled pattern exhibits a noticeable difference when the tension load is changed gradually, and two wrinkling styles are identified. The first style occurs for symmetric and moderately asymmetric loading, and it is characterized by small, radial corner wrinkles; the second style occurs for strongly asymmetric loading and is characterized by a deep, large diagonal wrinkle. The analytical predictions on the wrinkling characteristics and the developed rules are validated against wrinkling experimental observations.     

Deformation of wrinkled membrane inflatable structures under concentrated loads

The axisymmetric deformation of a paraboloidal membrane inflatable structure subjected to a concen-trated load at its apex and a uniform internal pressure was analyzed. The wrinkle angle was obtained according to the membrane theory when wrinkles appeared and determined the wrinkle region. The wrinkled deformation was obtained based on the relaxed energy function. The effects of inflation pressure and concentrated loads on the wrinkle angle were analyzed and the deformation was obtained at the apex of structure. According to the numerical analysis, the shape of deformed meridians with wrinkles was obtained.     

Prediction of wrinkles in the membrane

This paper presents an analytical approach for predicting the detailed out-of-plane wrinkle deformation that formed in the membrane. The analytical wrinkle model is based on the assumption that the membrane is able to resist small compressive stress once it has wrinkled. This model is developed for the cases of the rectangular membrane subjected to pure shear and local tension by using the equilibrium equation of the membrane in the deformed configuration. Predictions from this model are compared with the finite element simulation based on the nonlinear buckling finite element method and the results are found to be accurate.     

内外部悬索联合张拉膜结构的设计与分析

为了更好地张拉平面薄膜结构,研究其张拉悬索体系,从理论上证明了要使空间平面薄膜结构处于无褶皱状态,其最优的边界应为圆形.提出一种新型的内外部悬索联合张拉方法,给出了此张拉方法下各部分悬索张力的计算方法,并考查了边界跨数对结构的轴压的影响,发现奇数跨时支撑结构所受的轴压相对较小.通过与传统张拉方法的比较,这种新型膜面张拉方法,在固定膜面尺寸、不固定膜面跨数和不固定膜面尺寸、固定边界单跨跨度这2种情况下,所需拉索的截面面积和质量均相对较小,因此,内外部联合张拉方法不仅更易于折叠打包,而且可在一定程度上减小结构的质量.通过计算发现在支撑结构发生变形时,联合张拉方法可以减缓膜面褶皱的出现.     

Numerical simulation of wrinkle phenomenon during multi-point forming process of shallow rectangle cup

In this paper, the principle of multi-point forming (MPF) technique is presented. One of the most serious defects, wrinkling, during the multi-point forming process of a shallow rectangle cup is discussed by means of numerical simulation on the shallow rectangle cup forming process. The effects of thickness, material of sheet metal and the pressure of the blank holder are investigated. Based on the simulation results, the reasons and control methods of wrinkling are pointed out. Moreover, the experiment on the multi-point die forming of the shallow rectangle cup by the MPF machine is done to validate the efficiency of the numerical simulation,and the result oroves that the application of an elastic cushion in the forming can restrain wrinkling efficiently.     

方盒形件多点成形缺陷的数值模拟

以方盒形件多点成形过程为例,从拉延形状、板厚、材质、压边力大小、变形程度等方面入手,利用逐级更新的Lagrange格式,采用满足Hill厚向异性屈服准则的弹塑性非线性材料模型,有效地模拟了盒形件多点成形过程中的压痕、起皱现象,并通过实验得到验证。同时得出利用弹性垫成形的新工艺可有效抑制压痕、起皱产生的结论。     

基于多尺度二维小波分析的织物表面折皱研究

本文引入多尺度二维小波分析织物的表面折皱，织物图像首先经小波变换分解成低频和高频两部分，再从中提取四种表征织物折皱的特征参数，并计算特征参数与不同折皱等级的相关系数，实验表明，四种特征参数均可从不同侧面反映织物的折皱程度，特征参数与织物的折皱程度基本呈线性相关，最后采用分形理论与该方法进行对比，以验证此方法的可行性。     

薄板多点成形时不同的工艺方式对起皱的影响

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的起皱现象以及消除皱纹的措施进行了探讨.对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的成形工艺条件对起皱的影响.用显式动力学软件对0.1 mm与0.5 mm厚度的马鞍型曲面件进行了数值模拟,结果表明,在多点模具成形方式下,采用无压边成形,使用弹性垫,成形0.5 mm厚度的板料时,曲率半径为100 mm的成形件起皱剧烈;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件结果良好,甚至成形厚度为0.1 mm的板料也没有起皱.表明多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,缺陷少,并且有利于板材的流动,能够得到更大的变形量.     

复杂流道质子交换膜燃料电池的三维数值分析

针对模拟复杂流道设计质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell ,PEMFC）的传热传质过程和电池电化学性能,提出一个稳态的、非等温的三维数学模型.应用模型对一个电极面积为3.12 cm×4 cm,20条通路的“蛇形”流道结构PEMFC进行数值计算,得到电池的流场、局部电流密度和组分浓度等的多维分布.并分析了不同渗透率对电池特性所产生的影响.结果表明,渗透率越高,压力降越小,有利于提高电池的性能.     

具有防皱功能的多点成形工艺数值模拟

介绍了一种无需压边圈的防皱多点成形方法,与目前常用的多点模具成形方法不同,在防皱多点成形方法中防皱单元与调形单元交错排列,离散的防皱单元在成形区内对板料进行挟持,且能够随板料的变形上下浮动。运用有限元方法对球形曲面在防皱多点成形方式中的成形过程进行了数值模拟,分析了板厚、防皱单元的压力对最大成形曲率的影响,并与多点模具成形进行了对比。研究发现,防皱多点成形方法能够很好地抑制板料在成形过程中的起皱现象。球形曲面采用防皱多点成形方式时能够获得明显大的变形量。板料越薄,防皱多点成形方法所能获得的效果越显著。增大防皱单元的压力能够提高防皱多点成形的防皱能力。     

大圆锥滚子圆柱凸轮数控加工方法

通过分析磨齿机圆柱凸轮数控加工的特点,制定了磨齿机圆柱凸轮数控加工工艺,建立了磨齿机圆柱凸轮数控加工计算模型,并设计出了磨齿机圆柱凸轮槽通用数控加工宏程序。该程序简练实用,通用性强,对于不同尺寸的磨齿机圆柱凸轮槽或是使用不同尺寸的刀具,只需输入不同参数便可调用,实现了磨齿机圆柱凸轮数控加工程序完全参数化设计。采用此程序加工的凸轮槽符合使用要求,凸轮槽与圆锥滚子从动件配合良好,运动平稳,无卡壳现象,达到了设计要求。     

板材多点成形时柔性压边与刚性压边方式的比较

为了研究不同的压边方式对多点成形结果的影响,采用动力学显式有限元软件对大变形量三维曲面多点成形过程中刚性压边与柔性压边方式进行了数值模拟,对比了二者的成形结果,并且对不同压边力时的柔性压边成形进行了探讨,研究了柔性压边方式的成形规律。结果表明,对于大变形量的三维曲面多点成形,柔性压边方式可以成功避免拉裂和起皱成形缺陷的发生,成形质量良好。这个结果可以作为开发大变形量的多点成形压力机的理论依据。     

扁管加工防褶皱的研究

本文对扁管压成弯管时容易起褶皱或折断的现象进行了理论上的探讨,并提出了解决这一问题的措施。     

摄影测量卫星发射窗口的确定

本文根据摄影测量卫星的特点介绍了卫星发射窗口的概念,导出一组确定卫星发射窗口的公式。利用该组公式进行了一颗模拟卫星相关参数的解算,求出了卫星在执行任务期间飞经不同地区上空时的太阳高度、星相机主光轴与太阳方向和月亮方向之间的夹角等数据。     

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟

无机膜反应器不受化学热力学平衡转化率的限制，将其应用于甲烷水蒸汽重整法制氢，可以放宽反应条件，提高转化率。主要针对在无机膜反应器上进行的甲烷－水蒸汽的重整反应进行了理论分析，并就反应参数的变化可能对反应产生的影响进行了数学模拟，考察了Damkohler准数、水碳比、吹扫比和分离因子对甲烷转化率的影响，并对甲烷水蒸汽无机膜反应器的优化操作提出了改进建议。