镁合金薄壁锥壳有限元分析

采用铸造镁合金ZM5-T6材料,设计一种承受外压载荷环肋增强薄壁结构的尾锥壳体,应用有限元分析软件,在1～2 MPa外压范围内计算壳体结构的应力和变形,并计算其固有模态,分析结果对壳体结构方案的设计改进与优化具有一定指导作用。     

用于加工薄壁壳体装药件的免拆卸式工装设计

针对炸药机加中常见的薄壁壳体装药件原有装夹方式存在的不足,探索适用于加工薄壁壳体装药件的免工装设计方法.通过薄壁壳体装药件加工需求分析,结合装药件具有尺寸规格一致金属薄壁壳体的结构特点,并考虑加工结构需要用壳体前端面作为测量基准的要求,在工装设计中加入软爪夹持设计、增加弹簧辅助定位等结构设计,设计制造了免拆卸式工装,并进行实际生产试验.免拆卸工装具有定位基准与测量基准相统一、低应力夹持、在位检测、自动定位等优点,试验结果表明:免拆卸式工装可有效提高装夹效率、壳体表面外观质量,加工尺寸合格,尺寸稳定性好,有一定的实用参考价值.     

薄壁结构镁合金耐水压舱体研究

基于镁合金在军工领域的工程应用与轻量化承压舱体的结构特点,将铸造镁合金材料用于水下航行器承压舱体壳体结构。选用ZM5铸造镁合金材料,设计试制耐水压薄壁舱体典型结构1∶1试验件,开展不同外部水压载荷下试件结构应力和变形测试,进行壳体结构连接密封性试验。结果表明,ZM5镁合金薄壁舱体结构强度和刚度满足水中载荷要求,承压结构和楔环连接稳定,密封性良好,承受外压载荷不低于1.5MPa。     

爆炸变形定向战斗部壳体变形分析

本文根据刚塑性最小加速度原理,建立了在非对称爆炸冲击载荷作用下自由圆柱壳体的分析模型,在不同辅助装药分位角和变形初速条件下,用该模型分别计算了相应的壳体最终变形.模拟实验表明,实验结果和计算结果比较吻合.     

30CrMnSiNi2钢制薄壁壳体的冷温复合成形技术研究

通过变形工序的合理安排以及变形程度的合理分配,设计合理的原始坯料形状,采用适宜的冷、温锻模具结构,获得了一种能够用于大批量工业生产的超高强度钢30CrMnSiNi2制薄壁壳体的精密成形工艺。从而解决了超高强度钢制薄壁壳体制造过程中的关键技术难题,为宇航、兵器等行业普遍采用的这类薄壁壳体零件的研究和生产提供了一种实用、高效、经济、可靠的精密成形工艺。     

金属球壳爆炸成形及回弹过程数值仿真

利用LS-DYNA非线性动力有限元程序中的ALE算法和显式-隐式连续求解功能,对某一球内接锥台壳体在爆炸冲击载荷作用下无模成形及回弹过程进行了三维数值模拟,获得了球壳的变形图、应力应变图以及壳体质点时间历程曲线等大量结果,并与实验结果进行了对比,结果表明,仿真结果与实验结果基本吻合.     

镁合金尾舱水压试验分析

应用鱼水雷薄壁壳体结构设计方法,设计制造ZM5-T6镁合金曲线型尾舱壳体试件,进行试件耐水压性能试验;在外部水压载荷加大至1.60 MPa过程中,试件两端口连接和密封性能稳定,各测点壳体等效应力随外压均按线性关系变化,最大应力值和变形量均在设计要求范围;ZM5镁合金用作耐水压尾舱壳体轻量化结构材料,从设计上和工艺上能够保证其铸造成型质量和承压性能。     

圆柱壳体结构在侧向爆炸冲击波载荷下的塑性破坏

在相关理论和假设的基础上,给出了自由状态下阶梯形质量分布金属圆柱壳体在侧向非对称脉冲载荷下的变形和运动方程,针对矩形脉冲载荷得出塑性响应解及临界断裂破坏判据,理论预测与实验结果吻合较好。     

自由曲面薄壁类零件的仿形装夹优化研究

针对大型自由曲面的薄壁件在加工中易发生变形的问题,提出结构模块化仿形定位/支撑,真空吸附夹紧的装夹理念,即由夹具定位/支撑点包络的曲面与被加工曲面的形状保持一致,真空吸附保证这些区域夹紧力均匀。开发曲面薄壁件的夹具系统模型,提出关于曲面薄壁零件等效刚度的概念。通过ANSYS的APDL语言和模拟退火遗传算法相结合的寻优途径,实现定位/支撑模块所需数量最少、布局方式最优的状态,从而提高薄壁件的等效刚度。通过对曲面工件进行模拟仿真,证明上述方法的可行性。     

有限元法在特殊结构稳定性分析中应用

对特殊机械结构的稳定性进行了理论描述，并用有限元法分析了某型号产品壳体(长薄壁圆筒结构)分别在不同内外压力作用下和轴向压力作用下的结构屈曲稳定性问题，求出了失稳特征值λi和临界失稳载荷Pδ，并同试验结果进行了对比。最后，给出了关于此类相关结构的分析结论，为今后的设计和试验提供了理论基础和计算依据。     

薄壁球壳真空吸附装夹变形力学分析与控制

针对标准铝合金薄壁球壳零件的装夹变形问题,建立球壳变形的数学理论模型以及有限元仿真模型,实现了薄壁球壳真空吸附装夹状态的理论分析与仿真优化。明确了真空负压与装夹位置对球壳变形的影响;基于球壳与吸具之间的装夹位置关系,完成了吸具主要尺寸参数的优化设计。优化后吸具样件的测量结果表明,通过控制真空负压以及改变装夹接触位置,可以有效减小球壳的装夹变形,进而提高其加工的尺寸精度。     

爆炸冲击载荷下固支单向加筋板的动响应及破损特性研究

以半穿甲反舰战斗部舱内爆炸的毁伤与防护问题为背景,研究多根单向加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下变形破坏特点及规律。利用有限元软件LS-DYNA开展爆炸冲击波对固支单向加筋板的毁伤作用数值仿真计算,分析近距离爆炸条件下单向加筋板的破坏过程,得到了在爆炸冲击波载荷作用下单向加筋板的变形破坏模式和典型爆炸冲击波载荷下加筋板变形规律。结果表明：加筋板在整体剪切或塑形大变形条件下,其最大无量纲挠度分别与无量纲冲击载荷和加强筋相对刚度之间呈明显的线性关系;在载荷确定情况下,通过改变加强筋相对刚度和无量纲冲击载荷可以确定加筋板失效模式以及失效模式之间转化的临界区域。     

磁爆加载薄壁金属管的冲击变形实验研究

利用构建的磁爆加载实验平台,对脉冲磁动力与电爆炸耦合效应作用下薄壁金属管的冲击变形进行了研究,获得了加载过程的强流放电波形,以及不同结构和材料薄壁金属管的冲击变形。结果表明:以脉冲电容器组为能源时,RLC电路过程能较好地反映加载时的强流放电特性;相同结构薄壁金属管的冲击变形主要受加载方式的影响,加载过程产生的焦耳热使材料显著升温,更易于变形,但高温将导致材料气化,无法形成磁聚毁伤元;磁聚毁伤元不宜采用低熔点或低延展性材料,相比铝材,紫铜更优,而截锥管比圆管结构更易于控制形成磁聚毁伤元。     

超塑性单向拉伸变形的数学模型及稳定性解析

超塑性变形的失稳是一个复杂的问题,多年来各国学者在失稳的力学研究方面做出很大的贡献,但是由于不同学者的研究思路和方法不同,所得的结论也各异,因此有必要在理论上进行规范。通过建立超塑性拉伸变形在均匀变形阶段的数学模型,从数学理论的角度出发解析变形的稳定性,从而得出应变硬化指数是变形是否稳定的关键参数的结论;并通过不同的变形路径对模型进行解析,从而得出拉伸试样在整体载荷达到最大后并不立刻出现局部的宏观颈缩,而是延迟一段时间后才出现局部的宏观颈缩的重要结论。     

复合结构防爆罐抗爆特性的数值模拟

采用LS-DYNA显式非线动力有限元程序,数值模拟了内置柱壳/组簧和泡沫铝夹层的防爆罐在3 kg TNT爆炸载荷作用下的抗爆性能。结果表明:该防爆罐内壁面压力载荷呈现多次脉动特征。比冲量载荷经历数次阶跃上升。柱壳/组簧结构可以将爆炸能量更加均匀地传递给泡沫铝吸能夹层,在保证防爆罐内筒不发生塑性变形的前提下,可使泡沫铝的吸能效率显著提高。定量分析防爆罐内部各物质、各结构间的能量转化与吸收,表明泡沫铝夹层可通过卸载动能和透射应力波的形式较好吸收、转移内层钢板所获得的冲击能量。     

火箭发动机法兰连接结构的受力与变形分析

法兰连接结构在火箭发动机上得到了大量应用,但由于其结构的非线性和静不定性,给精确的应力一应变分析带来了很大的困难。文中分别在预紧和操作情况下,应用弹性理论对火箭发动机法兰连接结构进行了较为详细的载荷一变形分析。算例的计算结果表明,考虑法兰环旋转时更能反映火箭发动机法兰连接结构的真实受力情况。     

不同填塞装药下金属柱壳断裂特性的实验研究

为探讨爆炸载荷特征对金属柱壳断裂过程的影响,设计不同厚度药柱填塞的TA2钛合金柱壳进行爆炸实验。金属柱壳爆炸膨胀碎裂后,对回收碎片进行微观破坏分析。结果显示：实心填塞装药时,TA2柱壳近内壁区域产生45°或135°分布的绝热剪切带,裂纹沿剪切带扩展导致剪切型断裂;1.9 mm厚空心药柱时,柱壳仍呈剪切断裂模式,但裂纹首先在柱壳厚度中部产生并向内外表面发展;随空心药柱厚度减薄至1.2 mm,柱壳厚度中部的损伤带更宽且发生层裂。分析认为,柱壳爆炸膨胀断裂模式及其机制不仅与爆炸压力相关,还与载荷脉宽与柱壳壁厚的比值相关,是一个涉及冲击波沿厚度传播及相互作用多物理破坏机制竞争的过程。     

双压板轴向夹紧夹具

针对文献中多次装夹、弹性心轴定位、软爪径向夹持等夹具不能解决高精度管壳工件装夹变形的问题,提出了双压板夹紧夹具,一次装夹工件,通过换压板端面形式,将管壳工件外圆、内孔、端面一次加工成型。多批次薄壁管壳工件的加工表明达到保证工件的外圆、孔、端面的形位公差要求,消除了径向夹紧变形。     

环板在局部均布和线性载荷共作用下的塑性极限分析

针对内边界支承的固支和简支环板，应用奇异函数法研究了环板在局部均布载荷和线性分布载荷共同作用下的塑性极限分析问题，给出了环板在极限条件下均布载荷和线性载荷所满足的关系式。