中等厚度各向异性层压和夹心筒壳壁板的静态屈曲研究概况

介绍了国外利用虚功原理、欧拉法和非线性应变位移-关系推导中等厚度各向异性层压和夹心筒壳壁板在薄膜载荷作用下的计及横向剪切变形效应的线弹性静态屈曲方程,近似解法和数值研究结果。     

复合材料面层-泡沫金属夹芯板的振动及吸能特性分析

在冲击载荷作用下,泡沫金属夹芯板沿厚度方向存在不可忽略的压缩和剪切变形,故经典层合板理论不适用于这类夹芯结构的分析,必须考虑芯层的横向压缩和剪切变形。利用高阶理论考虑芯层的横向剪切和正应变,应用Kirchhoff理论分析上下面层。采用哈密尔顿方程和加权伽辽金法获得夹芯结构振动方程;根据振动方程,边界条件和初始条件,利用4阶Runge-Kutta法,在冲击载荷作用下,求出复合材料面层-泡沫金属夹芯板在弹性变形阶段的横向动态位移,同时求出夹芯板的固有频率并与有限元计算结果进行比较,二者吻合很好。讨论不同复合材料面层铺设角、阻尼比及芯层厚度参数对夹芯结构振动特性的影响,结果表明：改变复合材料面层铺设角及芯层厚度,可改变夹芯结构的整体刚度,进而影响结构的振动特性;阻尼耗散结构能量,可加速结构振动的衰减。通过分析复合材料面层-泡沫金属夹芯板的能量吸收特性,得出了由于泡沫芯层承受横向压缩和剪切变形而具有良好吸能特性的结论。     

热-力耦合下复合材料层合板壳的横向应力分析

基于一阶剪切变形理论基础上的横向应力分析的后处理方法,结合ANSYS软件的二次开发功能,建立了能够较准确分析热力耦合作用下复合材料层合、夹层板壳横向应力的计算平台。数值结果表明,该平台能够有效地预测热力耦合作用下复合材料层合、夹层板壳的应力分布。     

轴压弹性圆柱壳中的包络孤立子及其存在条件

采用环向对数应变,详细推导了支配圆柱壳横向轴对称运动的非线性方程。利用约化摄动法从非线性运动方程中导出了非线性Schrdinger方程。由此表明,在一定条件下受轴压弹性圆柱壳中存在包络孤立波;随着载荷参数λ和波数k的取值不同,可给出亮孤子解和暗孤子解。     

基于仿真的动态载荷下圆柱支筒屈曲特性

针对目前对圆柱壳状零件屈曲特性进行仿真分析时忽略其上盖、圆角等结构的问题,为引信圆柱支筒保险机构优化设计和性能分析提供参考,利用ANSYS Workbench软件仿真研究了美军M739A1引信中的圆柱支筒在动态载荷作用下的屈曲特性,得到弹丸寿命期内可信环境下该圆柱支筒形态、轴向变形量以及最大应力随时间变化规律。震动环境、跌落过载低于47 000 g、发射过载低于38 000 g以及落速小于80m/s触碰土壤目标时支筒均不会屈曲。落速大于100m/s触碰土壤目标时支筒屈曲,且随着落速提高,屈曲临界时间明显减小,但临界应力增大不明显。弹丸对地触发落角越小,屈曲临界应力越小,屈曲临界时间越长。支筒屈曲特性受弹丸旋转环境影响很小,而圆角和上盖影响不可忽略。     

网格复合裙结构和全复合裙结构研究

为了分析全复合材料裙和网格复合材料裙两种裙结构的性能特点,文中建立了全复合材料裙和网格复合材料裙的三维有限元模型,并分别进行了稳定性分析,得到了两种裙的屈曲临界载荷值和一阶屈曲模态;同时对全复合材料裙和网格复合材料裙进行了轴向压缩试验,计算结果和试验结果都表明在长度、质量相同的情况下,后者的刚度明显高于前者。     

曲面离散载荷在仿真分析中的施加方法

针对有限元仿真分析中曲面上大量离散分布载荷施加困难的问题,提出了基于曲线拟合和线性插值的曲面分区拟合法,应用于由单调曲线回转而成的轴对称曲面上,求出载荷值沿各曲面分区的函数表达式,并通过表达式进行快速有效加载,提高了有限元前处理的效率。在模型风洞试验仿真分析中对该方法进行了应用验证,结果表明,该方法简单有效且能保证较高的精度。     

大攻角飞行的自动驾驶仪设计问题

符号说明α导弹攻角β导弹侧滑角ψ偏航角φ航向角γ滚动角δ_y沿偏航方向的舵偏角δ_x沿滚动方向的舵偏角V导弹的飞行速度m导弹的质量a_z横向加速度I_x(I_y)弹体沿x(y)轴方向的转动惯量F_k由k引起的侧向力系数k=β,δ_x,δ_yM_i~j 由i引起的沿j方向的力矩系数i=β,ψ,δ_x,δ_y,γj= x,ya,b,c,d气动系数A,B,D系数矩阵K反馈矩阵e误差量一、大攻角飞行的气动交链随着飞行目标速度的增加,要求地空导弹显著地增加机动性能和提高制导精度。对于用气动力控制的导弹,为了提高在高空低动压飞行的机动过载,需要增加导弹飞行的攻角;而在大攻角飞行时,导弹将产生明显的气动交链影响,因而给自动驾驶仪的设计造成困难。     

冲击载荷下硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅复合材料的响应特性

为研究硼酸改性端羟基聚硅氧烷-二氧化硅轻质冲击硬化聚合物复合材料抗冲击特性及其机理,进行了单轴压缩、冲击试验;结合高速摄影和数字图像相关技术以及有限元仿真,研究材料的变形过程。结果表明：该材料在准静态载荷下呈黏性流动态,而在动态载荷下呈现固体状态,其流动应力提高了10⁴倍以上;当受到冲击载荷时,材料表现出一定的抗冲击性能,且抗冲击性能随着冲击速度和颗粒含量的提高而增强,材料在冲击过程中处于压力-剪力耦合应力状态,剪力所起作用随着冲击速度提高而逐渐增强;高速摄影结果显示,材料在冲击过程中发生阻塞转变,其中动态压缩导致材料局部硬化并表现出抗冲击特性,剪应力决定了材料抗冲击性能的应变率敏感性。因此,提高材料动态剪切响应是改善材料抗冲击性能的最优途径。     

钨丝增强锆基非晶合金复合材料动态变形特征研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对体积分数为60%和80%的钨丝增强锆基非晶合金复合材料进行了动态压缩实验,采用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的原始组织以及动态变形特征和断口形貌。结果表明:在动态压缩载荷作用下,W 丝/Zr 基非晶复合材料没有明显的屈服现象即发生断裂;试样的动态压缩强度随着钨丝体积分数的增加而增加,体现了钨丝增强体对复合材料显著的强化作用;试样发生剪切断裂和纵向劈裂,在变形过程中钨丝发生劈裂并有屈曲失稳和翘起,非晶基体表现为软化后的脉状花样和脊状形貌,钨丝体积分数的不同,复合材料呈现出不同的断口特征。     

水下高速运动不完整壳体屈曲可靠性分析

针对有初始缺陷的水下高速运动圆锥壳体的屈曲问题,建立了简化的力学模型。通过推导得出了理想情况下的水下高速运动圆锥壳体的屈曲载荷;并在此基础上确定了有初始缺陷情况下的屈曲载荷及其与初始缺陷之间的关系,从而建立了结构的安全余量方程,得到了结构的可靠性指标及失效概率。通过算例表明初始缺陷对结构的失效概率有明显的影响,因此,本文的分析具有一定的意义。     

固体火箭复合推进剂平均侵蚀函数的预测方法与应用

为从理论上寻求固体火箭发动机平均侵蚀函数的预示方法,针对AP复合推进剂,以火焰弯曲理论侵蚀函数方程为基础,计算了随燃通比变化的侵蚀函数,在此基础上得到平均侵蚀函数。实例验证表明,该获取平均侵蚀函数的方法及获取的平均侵蚀函数具有较高的预示精度,满足工程计算要求。这对于侵蚀燃烧理论研究、平均侵蚀函数的获取,以及提高固体火箭发动机零维内弹道预示精度,均具有重要的实际应用意义。该方法仅适用于AP复合推进剂,其他推进剂能否适用还需要进一步研究。     

热层合板壳的横向应力分析——算法及软件实现

要在航天飞行器设计中更好地应用复合材料热层合结构,需要对横向应力进行准确分析.介绍了基于层合板一阶剪切变形理论的横向应力简化算法及其在有限元ANSYS软件基础上的二次开发和实现.算例结果显示,所设计的专用计算分析软件可用于相关结构的分析和设计.     

高g值冲击下圆锥壳缓冲吸能特性研究

为探究不同底角角度的圆锥壳在高g值冲击下的缓冲吸能特性,用ANSYS/LS-DYNA有限元软件在不同幅值与脉宽的半正弦加速度冲击作用下,对不同底角角度圆锥壳的缓冲效果进行数值模拟,采用屈曲模态、隔冲效率、总吸能、比吸能对缓冲效果进行评估。结果表明:圆锥壳的屈曲模态为轴对称叠缩模式;圆锥壳底角角度从90°变为65°时,隔冲效率提升25%以上、总吸能增加8%以上、比吸能增加1倍以上。圆锥壳相较圆柱壳具有更好的缓冲吸能特性;随着底角角度的减小,圆锥壳具有更好的缓冲效果。     

边界条件对复合材料储能飞轮应カ及位移分布的影响

不同的边界条件对复合材料飞轮的应力、位移分布有着不可忽视的影响,和飞轮的储能密度也有相当的关系。针对复合材料和对称结构的特点,建立基于非均质各向异性弹性理论的计算模型,得到飞轮在工作转速情况下应力和位移计算的解析公式,给出了任一点的径向、环向应力及径向位移。并按照所建立的计算模型对飞轮的几何尺寸、转速对其应力、位移场的影响进行仿真计算,并对不同的边界条件对飞轮径向、环向应力和径向位移的影响进行比较。     

锥壳动态环境适应性试验研究

针对薄壁圆锥壳结构设计需要,开展一种锥壳在预紧状态下的动态环境适应性研究.采用线性稳定理论求解锥壳的轴压屈曲临界载荷,介绍试验设备、装置、条件与流程,经过试验获得其加速度-振动条件下的环境适应性结果.研究结果表明:在规定的动态环境下,锥壳具备一定的支撑刚度,不会出现结构强度不足引起的质量块偏心问题,锥壳的安全系数不小于1.8,具有较好的动态环境适应性.该成果可用于确定锥壳的最终状态和锥壳装配的预紧力控制.     

12.7mm弹丸侵彻炸药的数值计算与试验研究

采用拉格朗日有限元算法对弹丸侵彻JO-H炸药实验进行数值计算,得到弹丸侵彻装药的侵彻过程及反应度。为验证数值计算结果,进行API验证试验,参考美军标MIL-STD-2105C评价反应等级。结果表明:在侵彻过程、轴向、径向尺寸效应等方面,验证试验与数值计算结果吻合良好;Ф100×300 mm尺寸的JO-H炸药在弹丸侵彻作用下发生爆轰作用;Ф400×200 mm装药反应剧烈性低于Ф100×200 mm装药,反应级别相同,为爆炸反应。     

硬质路面条件下履带车辆转向模型分析及验证

履带车辆与地面之间的作用关系复杂,基于地面剪切位移的方法通常会用到对时间和位置的积分,模型较为复杂,无法直接应用到车辆的实时控制算法中。通常情况下,履带车辆转向分析会将接地压力看作连续线性分布或者多矩形分布,但是试验和计算结果均表明硬质土壤条件下,履带接地压力为多峰值分布,前述两种分布均不能体现接地压力的真实状态。本文针对上述问题,在前人研究的基础上,对履带接地压力分布进行求解,提出了履带车辆接地压力简化模型。该简化模型更符合硬质路面履带接地压力的真实状态,并被应用于履带车辆转向动力学分析与验证。利用J.Y.Wong提出的垂向负载-剪切位移变化关系解决了垂向压力变化的同时剪切位移计算的问题,提出了履带车辆转向分析模型(以下简称分析模型),试验结果表明该模型有较高的精度。但是其复杂度仍然较高,为了进一步简化模型,借鉴轮式车辆轮胎侧偏角和滑转率的概念,利用履带车辆履带-地面剪切位移关系推导了简化履带车辆动力学模型(以下简称简化模型)。该模型避免了复杂的积分或者求和,显著降低了履带车辆动力学模型的复杂度,能够应用于基于模型的无人驾驶履带车辆轨迹控制方法中,且模型精度接近前述履带车辆转向分析模...