基于CEL法的破损边界附近气泡动力学特性研究

为研究船舶受到水下爆炸冲击波打击后遭受气泡二次冲击,对船体产生破损甚至折断这一类问题,气泡与破损边界的相互作用机理。将破舱壁面简化为具有圆形破口的弹性壁面,基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了破损边界附近水下爆炸气泡动力学模型,将数值结果与模型试验结果进行对比,验证了所建立方法的有效性。在此基础上,研究了气泡射流、气泡体积、脉动周期,以及气泡对壁面冲击损伤的影响,探明了不同破口参数下气泡的脉动规律和射流穿透破口、撕裂等特征规律。为高能武器的研发和舰船破损后安全防护提供理论和技术支撑。     

基于ABAQUS的沥青路面有限元仿真模型研究

阐述沥青路面水损坏机理,介绍ABAQUS有限元仿真软件,利用ABAQUS非线性动态分析能力建立了沥青路面渗流场、应力场三维有限元数值模型,对孔隙水压力、三向应力及竖向沉降的发生及变化规律进行探讨,并在某高速公路上建立试验段进行试验验证.由算例分析可知,用ABAQUS有限元软件模拟沥青路面降雨条件下的渗流场及移动荷载下的应力场是可行的,效果良好.     

基于流固耦合的机车燃油箱冲击计算及试验验证

为解决某型机车燃油箱在流固耦合条件下冲击工况的仿真计算问题,用燃油箱小模型对比了虚拟质量法与瞬态法相结合等4种仿真方法的结果,并基于标准冲击谱进行了冲击试验,同时将仿真结果与试验值进行了对比验证。对比结果显示,虚拟质量法与瞬态法相结合的仿真方法分析流固耦合条件下箱体的冲击工况最为准确。以1/3箱油液高度工况为例,计算了该型燃油箱在冲击工况下的三向应力,计算结果表明,在1/3箱油液高度的条件下,其冲击应力小于许用应力值,满足使用要求。研究结果对分析结构流固耦合条件下的冲击应力具有一定的指导意义。     

基于非线性有限元的瓦楞纸板动态冲击响应的仿真研究

应用ABAQUS有限元分析软件,针对AB型瓦楞纸板在动态冲击下的缓冲性能,进行非线性有限元仿真分析,得到表征瓦楞纸板缓冲性能的加速度曲线,并与动态跌落实验测试得到的曲线进行比较,结果验证了ABAQUS有限元仿真的有效性,为瓦楞纸板缓冲性能的研究提供了新方法.     

高速磁浮列车-桥梁耦合振动实时混合试验的数值仿真研究

高速磁浮列车是新型高速交通工具,具有良好应用前景,逐渐成为研究热点.当列车过桥墩时,由于桥梁此处竖向刚度远大于其他位置,列车与桥梁之间存在冲击相互作用,对磁浮控制非常不利,甚至影响运行安全性.为了研究该耦合振动,提出了高速磁浮列车-桥梁耦合振动实时混合试验;首先阐述了方法原理与流程,然后建立试验系统数值仿真模型,开展数...     

基于重叠网格法的飞机水上降落水动力砰击载荷研究

为分析飞机在水上降落过程中的砰击载荷及运动规律,基于数值模拟研究NACA TN2929飞机水上降落过程,考查飞机的初始速度、初始仰角对降落过程的影响。求解雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)模拟飞机与水的相互作用,采用VOF方法捕捉自由面,采用重叠网格技术及DFBI模型模拟飞机与流体的耦合运动。通过计算楔形体和圆锥体自由入水过程验证模型的可靠性,通过网格和时间步长的收敛性分析确定合适的网格和时间步大小,与实验结果对比确定计算结果的正确性。模拟飞机以不同初始速度与不同仰角的着水过程,分析飞机底部压力的变化规律,研究飞机初始速度、初始仰角对砰击载荷及运动姿态的影响规律。数值计算结果表明飞机在入水0.2 s左右砰击载荷会达到峰值,载荷峰值与飞机着水的速度的平方线性相关;飞机机身底部压力峰值出现在水面与机身的正向交界处;飞机初始仰角增加,砰击载荷峰值会有所减小。     

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。     

基于F-P滤波器的高速驱动电路设计与仿真

法布里-珀罗(F-P)滤波器是基于F-P原理解调仪表中的核心器件。F-P滤波器在高速驱动情况下会出现非线性和振铃现象,从而影响使用。本文提出了采用OPA552芯片与三极管的方案进行电路设计,通过电路仿真实验可以验证,此设计方案解决了高速驱动情况下产生的问题。     

基于水蒸发器的高速飞行器电子设备冷却性能研究

针对高速飞行器机载电子设备的高空冷却问题,提出了一种采用液态水作为主要热沉,防冻液作为辅助热沉的机载电子设备冷却方案.采用理论分析计算与计算机模拟仿真相结合的方法,建立了水蒸发器与电子设备换热仿真模型,对机载电子设备冷却系统进行性能分析.分析结果表明,在一定的飞行高度条件下,液态水作为主要热沉可以吸收大量的热量,满足机...     

舰载飞机机体主传力结构拦阻冲击动力学试验与仿真分析

舰载飞机拦阻着舰过程中,在多系统相互耦合条件下复杂的拦阻动载荷通过拦阻钩作用于机体结构,对机体结构安全性提出挑战。研究此过程中拦阻动载荷在结构上的传播规律及主传力结构的动响应特性具有极为重要的意义。通过地面拦阻冲击模拟试验,对舰载飞机拦阻减速过程中机体主传力结构动响应进行分析研究,并基于刚柔耦合动力学模型对试验过程进行数值模拟仿真分析。研究得到了拦阻过载和应力应变在结构上的响应特征,获取了过载和应变峰值沿机体传力路径的分布规律,可以作为舰载飞机结构强度设计的重要参考依据。研究表明拦阻冲击过载峰值沿主传力路径顺航向,呈现出明显的衰减趋势。靠近拦阻钩接头结构过载峰值较高,但由于冲击时间短,应变响应较小,不会对机体结构造成损伤和破坏。拦阻载荷在机翼隔离框位置会产生应力集中效应,结构设计时应注意对相应结构作局部加强。     

Computational and experimental study of high-speed impact of metallic Taylor cylinders

High-speed impact of metallic Taylor cylinders is investigated computationally and experimentally. On the computational side, a modular explicit finite element hydrocode based on updated Lagrangian formulation is developed. A non-classical contour integration is employed to calculate the nodal forces in the constant strain axisymmetric triangular elements. Cell and nodal averaging of volumetric strain formulations are implemented on different mesh architectures to reduce the incompressibility constraints and eliminate volumetric locking. On the experimental side, a gas gun is designed and manufactured, and Taylor impact tests of cylinders made of several metallic materials are performed. Computational predictions of the deformed profiles of Taylor cylinders and experimentally determined deformed profiles are compared for verification purposes and to infer conclusions on the effect of yield strength, strain hardening and strain rate on the material response. The article also compares the performance of different plastic flow stress models that are incorporated into the hydrocode with the experimental results and results provided by previously reported simulations and tests.     

Electric Vehicle Bumper Crash Simulation based on ABAQUS

Taking the bumper of an electric vehicle as the research object,UG software was used to create the geometric model of bumper firstly. The HyperMesh was used as the pre processing software,and the finite element software ABAQUS was used to analyze the deformation and displacement of the bumper during the collision process,the crashworthiness of the bumper was improved by changing the thickness,this study provided a certain reference value for the design of bumper.     

基于CEL法的EPB切刀切削土体仿真分析

针对盾构机切刀切削土体仿真收敛困难、仿真结果震荡严重等复杂非线性问题,利用大型非线性有限元软件建立切刀切削土体有限元模型,并利用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL法)对模型进行求解.利用CEL法得出的切削力大小约为80N,单元失效法(EF法)和自适应网格划分法(ALE法)的结果均约为50N,而利用理论公式计算出切削力大小约为78N,即文中方法结果更接近理论解.且发现CEL法得到的切削力比EF法和ALE法得到的结果收敛快、震荡小.最后,通过研究有限元网格大小对仿真结果的影响,发现CEL法相对于EF法和ALE法对网格大小敏感性低,一定程度上提高了切削土体计算效率.总之,所提出方法更适合工程实际中盾构机切刀切削土体仿真分析.     

高速铁路路基模型列车振动荷载模拟

针对高速铁路轨道-路基实尺试验模型提出了列车振动荷载模拟装置,该装置由反力架、作动器及分配梁等组成。参照实尺模型,建立了轨道-路基三维有限元数值模型,以运行速度为350km/h的CRH380型动车组、CRTSⅡ型无砟轨道为研究对象,计算并分析了列车移动荷载加载和作动器加载时路基的竖向动应力和竖向动位移,结果表明采用作动器联动加载可较好地模拟列车动力荷载。为获得动力加载时程曲线,采用数值模型建立相邻车厢的两个相邻转向架经过轨道时扣件点反力时程曲线,结合分配梁体系的传力特性和MTS伺服加载试验机对输入时程曲线的要求,通过对扣件点反力时程曲线进行叠加和傅里叶变换得到了作动器的输入时程曲线。     

动静轴结构旋翼轴载荷分离仿真分析与试验研究

动静轴结构旋翼轴是一种具有抗弹击能力的新型直升机旋翼轴构型,拟对自主设计的鼓形花键动静轴结构旋翼轴和柔性联轴节动静轴结构旋翼轴进行载荷分离特性研究。利用有限元软件对这2种动静轴结构旋翼轴的载荷分离系数进行仿真分析,并开展多通道加载试验加以验证。结果表明采用7 mm壁厚静轴时动静轴结构旋翼轴的载荷分离系数相比采用4 mm壁厚静轴时明显提高;柔性联轴节动静轴结构旋翼轴的综合载荷分离系数为77.37%,略高于鼓形花键动静轴结构旋翼轴的76.33%。研究结果可为直升机动静轴结构旋翼轴的设计提供指导。     

Simulation and experimental study on the stone powder separator of a vertical shaft impact crusher

During the sand-making process, the stone powder produced by means of a vertical shaft impact (VSI) crusher affects the sand quality and pollutes the environment. This paper focuses on experiments and simulations with a stone powder separator (SPS) that is installed in a VSI crusher. Using FLUENT software, a coupling model of computational fluid dynamics (CFD) and the discrete phase model (DPM) is used to simulate the airflow distribution and particle traces in a VSI crusher. The stone powder separation and large particle retention performance are evaluated considering two important factors: the structure of the SPS and the air volume of the induced draft fan. The simulation results show that the air volume of the induced draft fan intuitively influences the particle traces and the distributions of particles of different sizes in the crushing chamber and the SPS chamber. There are many vortexes in the crushing chamber that cause the aggregate particles to be fully dispersed under the action of turbulence, and the SPS structure with radius decreasing from bottom to top can form an airflow velocity gradient in the SPS chamber and selectively remove particles according to size, thus improving the stone powder separation performance (SPSP). For this structure, when the air volume of the induced draft fan is set to approximately 40% of the maximum value, it can not only avoid large particles being massively removed but also ensure better SPSP of the device. Finally, the simulation results are verified by experiments. The results of this paper provide a reliable numerical model for the calculation of the flow field in a VSI crusher and provide a reference for the structural optimization of the stone powder separation device and for the selection of the best air volume of the induced draft fan.     

高速转子轴承系统碰摩故障仿真研究

应用非线性动力学理论对高速碰摩转子系统模型进行了研究,得出滑动轴承支撑下的碰摩转子系统的振动特征.研究了偏心距参数对系统振动特性的影响.对建立的碰摩故障的转子系统的动力学模型应用数值积分方法进行求解,得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随转速、偏心量的变化规律.为准确诊断滑动轴承支撑下的转子碰摩故障、减小系统故障发生率和提高系统动力学特性具有重要意义.     

导弹弹射气体冲击载荷实验与仿真研究

设计一套模拟发射筒内建压过程的装置,使之能够模拟不同建压速度、不同终值压强时的发射筒内建压过程,进而对导弹弹射过程中导弹尾罩和其他结构受到的气体冲击载荷进行地面冷实验。分别对四种不同初始条件下的建压过程进行了实验,并对一种情况进行了数值模拟仿真。结果显示,实验设备通过调节柱塞两侧初始压力差和高压气缸初始压力,可以实现对不同建压速率、不同终值压强的模拟;在建压过程中模拟发射筒内存在明显涡流,尾罩中间部位受压更大,变形时间相较于升压时间存在明显滞后。     

E型钢阻尼器数值仿真及试验研究

摘 要: 本文吸收国外的研究成果,应用高强度钢代替软钢设计了E型钢阻尼器。通过试验与数值仿真对该类阻尼器的滞回性能和恢复力模型进行了研究,表明Ｅ型钢阻尼器采用弹塑性材料模型在循环载荷作用下具有良好的耗能性能。通过本文分析说明该设计方法可以应用于高强度钢,降低了生产成本。