碳纤维层合板冲击吸能有限元模拟

为预测复合材料结构的冲击吸能效果,用三维有限元法模拟金属圆柱体冲击碳纤维层合板的过程．层合板被简化为三维正交各向异性材料板;采用Abaqus提供的vumat等扩展编程接口,用FORTRAN编写程序表征材料的弹性、强度和累积失效,实现动态破坏过程仿真;计算结果与冲击试验结果具有可比性．Abaqus的显式分析方法结合编程接口可用于层合板的冲击吸能仿真,结果的准确性取决于用户建立的材料模型．对不同速度、质量和直径的金属圆柱体的冲击进行计算,结果表明在穿透情况下,随着圆柱体速度的增加,圆柱体的动能衰减增多,而系统动能的减少相对稳定,因此后者更适合于临界速度的计算．     

导弹装备战场非战斗损伤数字仿真研究

该文分析了导弹装备在战场上随行作战任务时由于环境条件变化受到“冲击”的作用而发生损伤的情况,在假定“冲击”服从泊松过程的条件下,给出了装备平均损伤与损伤概率的数学模型,并讨论了条件改变后的改进模型,在对改进模型很难给出结果的情况下,运用仿真的办法给出了问题求解的步骤,并作了事例计算,证明了方法的可行性。     

基于ANSYS的平面电容传感器阵列三维仿真研究

通过电磁场有限元分析软件ANSYS,构建了电容层析成像(ECT)系统平面3×4电容传感器阵列三维模型.介绍了平面电容传感器阵列结构并分析了其测量原理.对电容进行了仿真计算.仿真与实验进行了对比,证明了仿真模拟的可行性.通过仿真计算电容值,研究了材料与电极间距和材料厚度对电容值的影响.计算了电极对长度和宽度方向的检测深度.通过ANSYS模拟,为损伤检测的特征提取和逆问题图像重构提供了仿真数据.     

射弹冲击起爆带壳炸药临界速度研究

为研究射弹材料对冲击起爆带壳炸药临界速度的影响规律,以期为射弹武器设计提供数据依据,采用LS-DYNA软件,应用冲击起爆Lee-Tarver点火增长模型,对相同质量的三种材料射弹撞击带壳炸药分别进行了数值仿真,分析了冲击起爆过程,得出了不同长径比下三种材料射弹对带壳炸药的临界起爆速度,并建立了理论计算模型,采用冲击起爆理论判据验证了数值仿真结果的准确性。计算结果表明:三种射弹材料对带壳炸药的引爆能力有明显差异;冲击起爆点并不位于炸药和壳体的交界面,冲击速度越大,起爆点越接近交界面;射弹长径比越大临界起爆速度越高。     

泰勒冲击载荷下的炸药动态响应过程数值计算

为了研究Comp.B炸药在泰勒惯性冲击载荷下的力学响应特性,基于非线性有限元LS-Dyna软件与Johnson-Cook 材料本构模型,建立了两种不同装药模型的有限元模型并进行了仿真,验证了模型的正确性与合理性.通过计算得到了装药模型在不同冲击载荷下的变形、应力曲线及应力的尺寸效应.药柱撞击面附近只在撞击初期(侧向稀疏波抵达中心前)出现高压,其余时间药柱处于弹塑性变形阶段;同一冲击速度下,药柱应力峰值随尺寸的增大而增大,且增幅逐渐变小.结果表明计算方法可行,所得结果对炸药装药结构设计、使用及运输过程中的安全性具有指导和预测作用.     

基于SPH算法的飞行器鸟撞数值仿真分析

应用LS-DYNA动力学仿真软件,采用SPH算法进行鸟撞平板数值仿真分析.通过与实际试验结果对比分析,仿真计算结果与试验结果吻合较好,同时得到了鸟弹撞击速度与损伤(最大应力)之间的的经验公式.鸟撞平板仿真验证了仿真方法、模型及结构属性模拟的合理性,仿真计算结论为飞行器结构抗鸟撞设计提供有价值的数据.     

高速列车脱落螺栓对轨道板的冲击损伤数值模拟研究

高速列车运行中存在螺栓脱落风险,可能引起轨道板损伤.为了研究螺栓脱落对轨道板的冲击损伤,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了螺栓垂直冲击轨道板有限元模型,并和相关文献结果进行了比对,接触力及损伤形貌计算结果与文献结果一致性较好,在此基础上分析了轨道板的裂纹扩展情况及损伤特性.计算结果表明：当螺栓冲击速度在100km/h到350km/h范围内,轨道板均为轻度损伤,其破坏模式基本相同,首先在螺栓与轨道板的接触区域边缘产生环状裂纹,然后形成径向裂纹,随着冲击速度的增加,径向“喇叭状”裂纹从两组增加至四组,最后逐渐合并成十字形.随着冲击速度的增加,冲击作用持续时间越长,损伤变量、径向裂纹最大长度和凹坑深度均有明显增加；轨道板的损伤变量随径向裂纹最大长度及凹坑深度的增加而线性增加,最大线性偏离度在19%以内.     

具有非对称横截面的悬臂输流管道的非线性振动特征

高速列车运行中存在螺栓脱落风险,可能引起轨道板损伤.为了研究螺栓脱落对轨道板的冲击损伤,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了螺栓垂直冲击轨道板有限元模型,并和相关文献结果进行了比对,接触力及损伤形貌计算结果与文献结果一致性较好,在此基础上分析了轨道板的裂纹扩展情况及损伤特性.计算结果表明：当螺栓冲击速度在100km/h到350km/h范围内,轨道板均为轻度损伤,其破坏模式基本相同,首先在螺栓与轨道板的接触区域边缘产生环状裂纹,然后形成径向裂纹,随着冲击速度的增加,径向“喇叭状”裂纹从两组增加至四组,最后逐渐合并成十字形.随着冲击速度的增加,冲击作用持续时间越长,损伤变量、径向裂纹最大长度和凹坑深度均有明显增加；轨道板的损伤变量随径向裂纹最大长度及凹坑深度的增加而线性增加,最大线性偏离度在19%以内.     

含孔复合材料层合板累积损伤仿真分析

针对面内静拉伸纤维增强复合材料含中孔层合板,发展了一种参数化三维逐渐损伤模型,并结合有限元三维逐渐损伤分析技术即应力分析、失效判定准则及损伤过程中材料性能退化等,对含孔层合板损伤扩展进行了仿真分析.本模型可以模拟含中孔层合板损伤起始、发展及最终结构破坏整个过程,并能较好地预测含孔层合板的破坏模式和破坏强度.该文同时对含孔层合板的损伤基本机理、类型及其相互关联作用进行了分析探讨,该文计算结果与文献实验结果非常吻合.     

理想材料零件的锥束CT投影仿真

针对锥束CT在理想材料零件研制中的应用需求,给出了基于拓展体素模型的CT仿真零件材料信息表示方法.在体素模型的投影图像仿真计算中,提出了一种三维射束与体素模型的快速遍历与求交算法,并结合Simpson积分公式实现了投影直线积分的高效高精度计算.实验结果验证了该算法的有效性.     

基于蒙特卡洛法的弹着点散布仿真

弹着点散布仿真是对敌火力打击目标毁伤仿真的重要环节。在分析地面炮兵射击误差构成与计算方法的基础上,研究建立了炮兵射击的弹着点散布蒙特卡洛（Monte-Carlo）仿真模型,实现了对集火射向、适宽射向、三距离射击等多种火力打击方式共同作用下的弹着点散布的可视化仿真,仿真结果符合相关战术数据,为目标毁伤仿真研究提供了模型支持。以炮兵营对牵引炮兵连阵地射击为例进行了算例分析,结果表明,采用弹着点散布的蒙特卡洛仿真模型计算对任意形状点目标群的毁伤效能方便可靠且通用性强。     

非贯穿侵彻超高分子量聚乙烯纤维软体防弹衣数值模拟

为研究9 mm手枪弹非贯穿侵彻作用下超高分子量聚乙烯纤维(Ultra High Molecular WeightPolyethylene Fiber,UHMWPE)软体防弹衣的破坏形态,用含损伤的正交各向异性本构模型在LS-DYNA中建立该防弹衣的有限元模型.仿真结果表明:有限元模拟防弹衣的破坏形态与试验结果基本一致;UHMWPE复合材料具有优异的抗弹性能.该数值模拟方法能有效评估和预测复合材料抗弹性能和冲击形态.     

基于内聚力模型的界面破坏分析

界面破坏是材料与结构失效的常见形式,准确分析模拟界面损伤演化和最终破坏对评估材料乃至结构性能至关重要.在简要介绍内聚力模型的基础上,用Abaqus中的内聚力单元分别对均质材料和非均质材料界面破坏过程进行模拟,数值结果与理论结果吻合良好,表明内聚力单元适用于材料界面破坏分析.     

基于战术研究的桥梁易损性分析模型

为使新型航空弹药发挥最大作战效能,建立基于战术研究的桥梁易损性分析模型. 该模型以典型钢筋混凝土梁式桥为研究对象,以桥梁的结构特征和载荷及建筑材料等基本层面的分析为依据建立桥梁毁伤等级划分模型. 通过毁伤概率模型,在Vega Prime仿真环境中评估某型制导导弹对典型桥梁破坏的毁伤效果,表明该方法具有一定通用性,可为航空弹药的综合毁伤评估模型建立提供参考.     

Constitutive ply damage modeling, FEM implementation, and analyses of laminated structures

The present work is concerned with the modeling of progressive damage in fiber reinforced polymer laminates and its implementation into a finite element code as constitutive material law. The objective is to predict damage evolution and material degradation due to matrix dominated failure modes (“matrix cracking”). In a previous work, a ply-level continuum damage model based on ply failure mechanisms postulated by Puck has been presented. This model predicts the evolution of the complete tensor of elasticity for the damaged material and is able to capture the effects of stiffness recovery and slanted cracking under transverse compression. In the current work, this damage model is adapted for arbitrary loading paths and implemented within the finite element method in order to analyze complex structures and study their damage behavior including load redistribution due to damage. To demonstrate some key features and the application of the damage model in structural analysis, it is applied in a single element analysis as well as in the simulation of Open Hole Compression tests for which results are compared to experimental data from the literature.     

基于元模型的装备战斗损伤组合仿真系统

针对装备战斗损伤组合模型在构建过程中可组合性差的问题,提出基于元模型的装备战斗损伤组合仿真系统开发方法。通过分析模型的构建要素,设计装备战斗损伤模型的二元对抗结构,参考元模型构建的基本过程,给出元模型构建决策方法,在此基础上设计开发组合仿真系统,包括装备战斗损伤机理元模型库、部件级战斗损伤元模型库及装备级战斗损伤元模型库。实验结果证明,该系统可有效组合不同层面的装备战斗损伤模型,实现不同分辨率下仿真结果的综合输出。 关键词：元模型;战斗损伤;组合仿真;二元对抗结构;解聚;聚合     

基于卷积神经网络的平面磨削温度预测

为了减少磨削温度过高给零件带来热损伤等的负面影响,并提高零件产量、质量,本文建立了基于卷积神经网络的平面磨削温度预测模型.首先通过有限元仿真获得温度数据,并进行预处理,然后利用Google开源深度学习工具TensorFlow编写卷积神经网络程序,最后得到预测结果并与仿真值进行比较.结果表明,本文提出的基于卷积神经网络的磨削温度预测模型具有很强的学习能力以及非线性拟合能力,大大提高了磨削温度预测精度.     

Continuum damage model for orthotropic materials: Application to masonry

This paper contributes to the formulation of continuum damage models for orthotropic materials under plane stress conditions. Two stress transformation tensors, related to tensile and compressive stress states, respectively, are used to establish a one-to-one mapping relationship between the orthotropic behaviour and an auxiliary model. This allows the consideration of two individual damage criteria, according to different failure mechanisms, i.e. cracking and crushing. The constitutive model adopted in the mapped space makes use of two scalar variables which monitor the local damage under tension and compression, respectively. The model affords the simulation of orthotropic induced damage, while also accounting for unilateral effects, thanks to a stress tensor split into tensile and compressive contributions. The fundamentals of the method are presented together with the procedure utilized to adjust the model in order to study the mechanical behaviour of masonry material. The validation of the model is carried out by means of comparisons with experimental results on different types of orthotropic masonry at the material level.