某运输包装件的跌落冲击仿真分析

采用计算机仿真技术对某运输包装件的跌落过程进行仿真计算,通过有限元软件ABAQUS/Explicit对该包装件进行跌落仿真分析,得到该包装结构的应力、应变变化云图以及应力、应变、能量随时间变化曲线等量化指标。并根据模型仿真结果分析该运输包装件受冲击情况,从而为产品包装抗跌落、冲击设计提供依据与参考。     

不同冲击速度对铝蜂窝板冲击动力响应的影响

利用有限元仿真软件ABAQUS/Explicit,研究了铝蜂窝板结构的冲击动力学特性,分析了冲击速度对铝蜂窝材料等效塑性应变和能量吸收特性的影响。结果表明,随着冲击速度的增大,上表面铝板和铝蜂窝芯的最大等效塑性应变也随之增大,同时,铝蜂窝板的吸收能量也随之变大,但是铝蜂窝板的总体能量吸收率变小。     

基于ABAQUS的显式动力学分析方法研究

显式动力学(The Explicit Dynamic)是针对隐式求解器的一个补充,其分析方法对于求解广泛、各类非线性结构力学问题是一个非常有效的工具,显式方法中的单个增量步取决于模型的最高固有频率,与持续时间、载荷类型无关。ABAQUS/Explicit主要用于碰撞、接触以及失效分析。探讨了ABAQUS显式动力学的基本理论、求解的问题,对显示动力学分析方法中的求解算法、稳定时间极限和能量平衡问题进行研究,给出了显示动力学分析的一般性分析方法。通过案例验证了该方法的可行性,应用该方法可有效解决实际工业生产中的碰撞问题、复杂的接触问题以及复杂的后屈曲问题,可为显式动力学分析方法应用于工程实践奠定理论与方法基础。     

轴承套圈沟道强化研磨加工中碰撞数值模拟分析

针对球轴承套圈强化研磨加工过程中的钢球与沟道的碰撞,采用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,利用ABAQUS/Explicit显式算法进行动态数值模拟,从系统能量转换、表面强化及表面残余应力3个方面进行了分析。结果表明:强化研磨加工能够改善轴承沟道表面性能,产生有利于延长轴承寿命的表面残余压应力。     

立方体破片对铝合金板冲击的数值仿真

为研究不同强度铝合金板受立方体破片冲击的损伤特性及失效机理,利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立了立方体破片以不同着靶姿态冲击不同强度铝合金靶板的模型,分析了破片着靶姿态、靶板强度对靶体防护性能、失效模式和能量吸收的影响规律及机理。研究结果表明：立方体破片点接触着靶冲击时弹道极限速度高于面接触着靶冲击时弹道极限速度;弹道极限速度并不是随着靶板强度的增大而单调增大,而是呈现先增大后减小的趋势,即存在一个最佳强度使得靶板的抗冲击性能最优;靶板强度和破片着靶姿态对靶体失效模式、能量吸收情况均存在显著影响,但各因素影响程度与机理存在差异。     

铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹抗冲击特性数值模拟研究

为研究铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹体的抗冲击性能及损伤特性,利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立弹体冲击靶板的数值模拟模型,并结合实验验证了模型及其参数的有效性。基于数值计算结果,分析了三角形波纹夹芯板几何结构对其防护性能、失效模式和能量吸收的影响规律及机理,并与等面密度单层板进行对比分析,研究结果表明,靶体几何结构对其抗冲击性能存在影响,三角形波纹夹芯板抗冲击性能低于单层板抗冲击性能。此外,增加芯体拓扑结构夹角能显著提高三角形波纹夹芯板的抗冲击性能,并且靶板几何形状会对其失效模式及耗能特性存在影响。     

基于不同断裂准则的6061-T651铝合金板抗冲击性能数值仿真研究

利用ABAQUS/Explicit软件建立了弹体冲击靶板的有限元模型，并采用不同的断裂准则进行数值仿真计算。通过分析铝合金板冲击失效单元的应力状态，揭示不同头部形状弹体冲击下铝合金板的失效机理，以及断裂准则对数值仿真结果的影响规律。研究结果表明，相比MJC断裂准则，WMJC断裂准则由于考虑了Lode角的影响，预测的结果与试验更吻合。随着弹体头部曲率半径比的增大，靶板失效单元中拉伸断裂的占比逐渐增多，从而导致Lode角对数值仿真预测出的弹道极限的影响逐渐减小。此外，在不同头部形状的弹体冲击下，断裂准则对靶板失效模式的影响机制存在区别。     

断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击的影响

为了解TC4钛合金的抗冲击力学性能,利用一级轻气炮进行了卵形头弹冲击TC4钛合金靶板的试验,撞击速度范围为125.9~240.0 m/s。通过撞击试验获得弹体的初始-剩余速度以及靶板的失效破坏模式,并利用公式拟合弹体初始-剩余速度得到弹道极限速度。利用ABAQUS/Explicit有限元软件建立弹体冲击靶体的三维模型,研究断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击性能的影响,分别采用不同断裂准则进行数值模拟,并将数值模拟预测结果与试验结果进行对比。研究结果表明,从弹道极限和失效破坏模式综合考虑,Hancock-Mackenzie (H-M) 准则预测的结果与试验结果更接近,说明考虑失效应变随应力三轴度的变化关系能提高数值仿真精度。     

基于GTN细观损伤模型的激光拼焊板成形极限预测

建立了从细观损伤角度预测拼焊板成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元逆向法确定了损伤模型中的各损伤参数。采用有限元软件ABAQUS耦合基于Mises屈服准则的弹塑性GTN损伤模型,对拼焊板半球凸模胀形过程进行了数值模拟。设计了拼焊板半球凸模胀形物理试验,试验过程中通过改变试件的宽度得到了不同应变状态下完整的拼焊板成形极限图,并与GTN细观损伤模型预测到的拼焊板成形极限图进行对比分析,验证了GTN细观损伤模型预测拼焊板成形极限图的准确性。     

基于ABAQUS的金属板材液压成形有限元分析

该文运用了ABAQUS软件对数码相机外壳钛铝复合金属板材的液压成形进行了有限元模型的建立和分析,通过其Explicit分析模块研究了复合金属板材在液压成形过程中的厚度分布与减薄率,验证了模型的准确度。     

电路板组件板级跌落冲击动力学分析

从黏弹性角度研究电路板组件跌落冲击作用下的动力学特性.电路板基板材料主要以高分子树脂为主,是典型的黏弹性材料.为了简化分析,假设电路板四边简支.从黏弹性角度,基于板模型计算电路板在跌落冲击作用下的动力学响应.结果表明,电路板的黏性系数和尺寸对板的动力学特性有显著影响.这不仅有助于认清电路板跌落冲击作用下的真实动力学特性,完善其理论研究;还为电路板可靠性设计和可靠度评估提供理论依据.     

Effects of water-mixture film on impact contact in abrasive waterjet machining

The effects of a water-mixture film adhering to solid materials on the impact contact are examined by employing exact solutions for an inhomogeneous contact problem and the Hertz impact theory. The elastic modulus of the water on a surface is assumed to be zero and the modulus of the water-mixture between a water surface and a target material varies from zero to the modulus of the target material. Non-elastic deformation is considered based on an energy balance. A new expression of closed form for impact force is obtained. The film effect on the impact force is very significant for low impact energy and becomes stable and less influential once impact energy increases to a certain value. Experimental results for quasi-static force are in agreement with the theoretical analysis in which two unknown parameters are ascertained by experiments. The minimum effective velocity of garnet abrasives achieved in this work for waterjet machining is consistent with previous results.     

Experimental studies on cryogenic recycling of printed circuit board

Printed circuit board (PCB) recycling is an important challenge for today’s industry. This paper presents results from a study of cryogenic decomposition as a potential alternative recycling method for obsolete printed circuit board scraps. In this method liquid nitrogen is employed as a cryogen to form an environment as low as 77 K for PCB treatment. In order to test the effect of thermal stress set-up during the rapid cryogenic treatment, impact tests were used to simulate the current shredding process. The treated PCB scraps were investigated under a monocular microscope with a 200X magnitude for micro-crack effect observation. Fatigue behavior of the boards was also examined by repeating the cryogenic treatment. The experimental results, as analyzed, demonstrated no obvious support to this alternative PCB recycling method. The energy absorbed during the impact tests for the cryogenically treated boards is insignificantly different from those without the treatment.     

Magnetostrictive and Kinematic Model Considering the Dynamic Hysteresis and Energy Loss for GMA

Due to the influence of magnetic hysteresis and energy loss inherent in giant magnetostrictive materials (GMM), output displacement accuracy of giant magnetostrictive actuator (GMA) can not meet the precision and ultra precision machining. Using a GMM rod as the core driving element, a GMA which may be used in the field of precision and ultra precision drive engineering is designed through modular design method. Based on the Armstrong theory and elastic Gibbs free energy theory, a nonlinear magnetostriction model which considers magnetic hysteresis and energy loss characteristics is established. Moreover, the mechanical system differential equation model for GMA is established by utilizing D’Alembert’s principle. Experimental results show that the model can preferably predict magnetization property, magnetic potential orientation, energy loss for GMM. It is also able to describe magnetostrictive elongation and output displacement of GMA. Research results will provide a theoretical basis for solving the dynamic magnetic hysteresis, energy loss and working precision for GMA fundamentally.     

基于磁记忆的油气管道应力损伤检测方法研究

应力集中是油气管道损坏的关键因素,对管道安全构成重大威胁。对其进行有效检测,既可发现由应力集中引起的机械损伤亦可实现对管道早期损伤的预判。磁记忆检测技术作为一种应力检测方法得到了业界认可。从能量平衡角度出发,分别从宏观和微观的角度对应力作用下的铁磁体磁记忆信号特征进行分析,建立应力与材料磁化率及原子磁矩之间的理论关系模型。采用基于第一性原理的CASTEP软件对铁碳金属体系的磁记忆力磁耦合过程进行仿真。结果表明,铁磁体在外力作用下,体系能量将重新平衡并达到稳定状态,电子能带及态密度分布特征发生改变,导致材料磁性下降,原子磁矩及材料磁化率随应力增大呈线性减小的变化趋势。通过对含裂纹管道的磁记忆检测,验证了应力损伤磁记忆检测方法的理论分析正确性及工程应用有效性。     

压缩空气储能系统的工作特性研究

基于典型压缩空气储能系统工作原理,运用热力学理论建立了压缩过程、储气系统和膨胀发电过程的理论分析模型。采用储能效率和储能密度作为评价指标,揭示了压缩空气储能系统在等温、绝热和多级多变工作过程下的工作特性,分析比较了恒压和恒容储气方式对有效能、储气罐容积等系统性能的影响规律。结果表明增大储气压力以及采用多级压缩和多级膨胀过程可提高储能系统的效率和储能密度。采用恒压式储气罐可减小储气容积。分析模型和研究结果可为设计高效的压缩空气储能系统循环形式提供基础。     

新型环空射流泵基本特性的理论研究

环空射流泵,除了具有传统中心射流泵的优势外,在结构上更为简单,对复杂工况条件的适应性更强。本文提出一种新型的环空射流泵模型,运用流体力学和湍射流理论,导出了环空射流泵的基本性能方程,并分析了环空射流泵基本性能的影响因素,主要因素有摩阻系数、密度比、入射角等;通过泵内能量守恒分析,研究了泵内能量变化情况,得出了环空射流泵能量损失主要是混合损失、扩散损失以及摩阻损失;并进行了泵效的计算与分析,给出了环空射流泵运行的高效区。     

基于新型模糊PID控制单元的LD精密温控研究

为改善温度波动对光通信用半导体激光器性能的影响,设计了基于三维语言变量的高精度跟踪误差温度控制系统。为减小系统成本,利用运算放大器AD620和OP07等器件设计了温度采集系统,并采用最小二乘法拟合温度数据,从而建立温度—电阻关系模型,预测温度变化趋势;加入第三维模糊语言变量,结合窄域论以适当压缩E、EC、ECC的论域,采用模糊规则设定方法,建立新型三维模糊PID规则表并求解得出模糊查询表。结果表明:当预设温度为25℃时,温控系统超调量为0.97℃,最大下冲量出现在第17s,其值为0.69℃;工作51s后,LD系统进入稳定状态,温度保持为25±0.05℃;在第150~210s内,其温度值标准差为0.020 4℃。同时,该系统实现了对半导体激光器0~75℃的大范围精密温控,温控精度为±0.05℃。该系统能够实现对半导体的高效制冷、加热控制,具有响应时间快和系统开销小的优势,能对控制参数实现自整定。     

A numerical study on the impact response and energy absorption of tapered thin-walled tubes

Tapered tubes have been considered desirable impact energy absorbers due to their relatively stable mean load–deflection response under dynamic loading. Relatively few studies have been reported on the energy absorption performance of tapered tubes compared with straight tubes. This paper compares the energy absorption response of straight and tapered thin-walled rectangular tubes under both quasi-static and dynamic axial impact loading, for variations in wall thickness, taper angle, impact mass and impact velocity. It is found that the dynamic response of tapered tubes is more sensitive to impact velocity and wall thickness than taper angle for lower impact velocities. Inertia effects influenced the dynamic response for both straight and tapered tubes, yet were less significant for the latter. Overall, the results indicate that the energy absorption response of tapered tubes can be controlled via their wall thickness and taper angle, and this highlights their potential for use as energy absorbers. Analysis has been undertaken using a finite element model, validated using existing theory.     

基于SH导波的防腐层能量密度检测机理研究

涂敷防腐层是确保油气管道完整性非常重要的手段,但因环境或外力等因素使防腐层产生剥离、孔洞等缺陷。本文针对埋地管道外涂防腐层轴向剥离、孔洞缺陷,利用粘弹性动力学理论建立能量平衡单元体F的双层结构波动模型,对单元体F的频散特性、能量密度和导波衰减进行理论分析和数值计算,并设计SH-EMAT换能器进行了防腐层剥离缺陷实验研究。研究表明:防腐层剥离程度可引起单元体F中各模态频散特性变化,防腐层剥离厚度越大,SH导波模态对应相速度、群速度越大,且差异显著。在一定频率范围内,其相速度与防腐层剥离缺陷尺寸成正比。导波能量衰减依赖于能量密度因子QE且独立于导波模态,能量密度趋向于防腐层等效粘弹性介质的剪切速度倒数;单元体F中能量密度因子QE的特征参数可为管道防腐层剥离、孔洞缺陷内检测的量化研究提供理论依据。