汽车空调低压管路流固耦合振动特性分析EI北大核心CSCD

汽车空调管路的振动与噪声直接影响车内舒适度。基于计算流体力学和结构有限元的流固耦合方法分析了某型汽车空调低压管路系统在制冷剂作用下的振动特性;建立低压管路系统的有限元模型,进行空管模态分析和流体作用下的预应力模态分析,针对橡胶管结构采用分层建模方法进行模态试验验证;使用流体动力学方法分析了制冷剂的流场特性,获取管壁压力,进行流固耦合作用下的管路振动特性分析,分析了流体脉动频率和橡胶管硬度对流致振动特性的影响。结果表明:空调低压管路的模态表现为低频振动的特点,且模态振型主要体现在橡胶管上;考虑制冷剂与管路的流固耦合作用后,模态固有频率增大,最大增加43.83%;靠近压缩机的橡胶管在脉动压力激励下表现出周期性的振动,远离压缩机的橡胶管振动逐渐衰减;管道应力与压缩机工作频率成正相关关系,管道振动位移随着橡胶管硬度增大而减小。     

水电站拦污栅结构流固耦合振动分析

本文从理论上分析了拦污栅结构的流固耦合振动，提出了考虑流固耦合振动设计的栅振频率与过栅流速之间的简单关系，并通过实例对流固耦合和不考虑流固耦合的计算方法的差异进行了比较，结果说明在一定范围内，考虑流固耦合可大量削减结构振动幅值     

复合材料加筋板计及热效应的声-固耦合分析EI北大核心CSCD

高超声速飞行器在服役时会面临高温、振动和噪声等环境,声-固耦合是其设计环节备受关注的问题之一。针对飞行器典型复合材料加筋板,采用有限元-边界元法从三种工况开展加筋板的声-固耦合分析,即仅考虑高温对材料力学性能的影响(工况一)、仅考虑热应力对结构刚度的影响(工况二)、同时考虑二者的影响(工况三)。结果表明:高温引起的材料力学性能改变降低了板的固有频率,使响应峰值升高并向低频处移动;附加热应力的存在整体上降低了板的固有频率并改变了模态振型,引起响应峰值频率向高频处移动,并在整体上抑制了加速度响应;同时考虑二者的影响时,应力响应显著增大,加速度响应显著减小,且响应峰值频率位于工况一与工况二之间;高温对声压响应影响不大。     

水锤诱发弱约束管道流固耦合振动频谱分析

本文在充分利用现有MOC法优点的基础上,提出一种与其十分相似的频谱分析法。该方法能解析分析水锤诱发作用下输流管道流固耦合振动的频谱特性,并能直接考虑色散和能量耗散对系统运动的影响。使用该方法能在任意激源和各种边界条件下得到管道频谱和色散曲线。文中以英国丹迪大学流体力学实验室的标准试验装置为例,说明了该方法的应用。     

油底壳流固耦合动力学特性分析

阐述了油底壳、油液耦合系统模态分析建模方法,对油底壳的结构模态和耦合模态进行了计算,并通过模态试验对模态结果进行了验证。测试结果表明,无论是结构模态还是耦合模态,其测试结果与计算结果都具有很好的一致性。进一步研究发现,油液不会对油底壳模态振型产生大的影响,但会使油底壳的模态频率明显下降;油液质量是导致油底壳模态频率下降的主要原因,而油液的体积模量对油底壳模态频率影响很小。     

输流波纹管流固耦合振动的初步研究

从一般输流管道系统振动理论和波纹管的特殊结构出发,以上海光源单色仪晶体冷却循环系统为背景,对流体诱发的波纹管振动进行了初步研究.利用数值方法,建立了波纹管一流体耦合系统的模型,通过计算手段反映了这一物理现象并验证了ANSYS计算流固耦合问题的可行性.探讨了流致波纹管振动的振动机理,并对该振动的特点进行了分析.最后根据计算和分析结果,提出了抑制流致波纹管振动的可行办法.     

金属加筋板局部爆炸冲击荷载研究

运用非线性动力有限元软件LS-DYNA对近距离局部爆炸冲击金属加筋板进行了三维数值模拟，并主要分析了加筋板的局部爆炸冲击荷载。首先基于文献试验，验证了数值模拟技术的合理性；进而分析了爆炸冲击荷载的主要影响因素，结果表明：爆炸冲击荷载随加筋板等效刚度的增加而增大，而加筋形式和板的开裂对冲量荷载的影响不大，可以忽略。最后依据数值模拟结果，提出了金属加筋板的近距离局部爆炸冲量荷载模型。     

潮流能水轮机单向流固耦合计算方法

基于ANSYS和CFX软件实现了垂直轴潮流能水轮机单向流固耦合瞬态计算。将二维CFX流体计算结果作为水轮机受力,将流体与结构中相对应的节点压力施加到结构有限元模型上,从而完成水轮机工作状态主轴应变计算。将计算结果与实验结果进行对比发现二者吻合较好,说明单向流固耦合方法是将流体计算结果传递到结构分析的有效方法,在潮流能水轮机叶片小变形的条件下能够准确的预报结构响应的趋势,有效的计算垂直轴水轮机的结构强度,对其结构校核起到很好的指导作用     

多点激励下加筋板壳耦合结构的振动特性

该文基于改进的子结构线导纳方法,建立了多点激励下加筋板壳耦合结构的振动模型。首先对理论模型采用ANSYS进行了验证;进而使用该模型分析了多点激励的分布方向和位置对结构振动响应的影响。研究表明：当激励源的总幅值恒定时,多点激励下从铺板传递到壳体的振动响应小于单点激励的情况;将多点激励沿垂直于板壳衔接线方向分布且位于铺板的中心线上,可以有效地降低从铺板传递到壳体的振动响应。实际工程中,对于激励源恒定的机械设备,应采用多点方式将其沿垂直于铺板与壳体衔接线的方向安装在铺板的中心线上,以提高系统的声学性能。     

叠层板型燃料堆芯元件模型的流固耦合振动

叠层板状结构是新型核反应堆设计中所采用的一种堆芯元件，具有结构合理、比功率高和传热性能好等显著特点。提出了单梁与多梁对接的力学模型，以干模态振型函数序列作为试函数对复模态振型方程进行变分求解，研究了叠层板状元件在湿模态下的固有频率与振型，发现叠层板状结构的流致振动具有复模态特性，文中初步找到一些规律性的结果，为设计和安全分析提供一些有用的方法和数据。     

含裂纹损伤有限加筋板弹塑性承载力分析

基于含直裂纹问题的复应力函数解法,提出了用Dugdale模型分析和求解弹塑性条件下含中心裂纹的有限加筋板承载力问题的方法。通过将加筋板离散为筋、板的结构,将含裂纹有限加筋板的问题转化为边界受切向力作用的含裂纹有限板的问题进行求解。计算了筋、板相对刚度不同的情况下,含中心裂纹有限加筋板裂纹尖端开口位移CTOD(Crack Tip Opening Displacement)值随裂纹长度及承载力情况变化的系列值。     

复合材料加筋板的大变形有限元分析

本文将考虑横向剪切变形的Mindlin's理论应用于复合材料加筋板的大变形分析,在Total-Lagrange坐标系下推导了八结点等参弯曲板单元和三结点等参梁单元的增量平衡方程和切线刚度矩阵,非线性问题采用增量法和Newton-Raphson迭代法相结合的方法求解.本文通过一些算例,证明了所采用单元具有良好的收敛性和足够的精度,并讨论了边界条件、纤维铺设角和加筋疏密等因素对复合材加料筋板非线性解的影响.     

加劲板BEM—FEM耦联自由振动分析

本文将加劲板分为薄板和结合梁（格栅）两部分，薄板部分用无奇点边界元法（ＢＥＭ）处理，而格栅用有限元法（ＦＥＭ）处理，分别建立各自的方程，然后根据板与梁之间的平衡和协调条件加以耦合，导出加劲板的自振特征方程，从而求解各阶频率和振型。本方法适用于任意形状、任意边界条件的加劲板，且精度良好     

基于有限元与宽频快速多极边界元的二维流固耦合声场分析

采用有限元/快速多极边界元法进行水下弹性结构的辐射和散射声场分析。Burton-Miller法用于解决传统单Helmholtz边界积分方程在求解外边界值问题时出现的非唯一解的问题。该文采用GMRES和快速多极算法加速求解系统方程。针对传统快速算法在高频处效率低和对角式快速算法在低频处不稳定这一问题,该文通过结合这两种快速算法形成宽频快速算法来克服。同时该文通过观察不同参数条件设置下,宽频快速多极法得到的数值结果在计算精度和计算时间上的变化,得到最优的参数组合值。最后通过数值算例验证该文算法的正确性和有效性。     

基于ICM方法的层合板结构流固耦合频率约束拓扑优化

该文基于独立、连续、映射(independent continuous mapping, ICM)的拓扑优化方法,针对层合板结构频率约束下流固耦合的拓扑优化问题进行了建模与求解。利用格林公式与瑞利商,进行了优化模型频率约束的显式化,并基于泰勒线性近似的方法推导了设计灵敏公式,同时采用对偶序列二次规划求解了该模型。另外,通过引入修正的Heaviside函数对拓扑变量进行了离散化处理。利用PCL(Patran Command Language)二次开发平台对现有MSC.Patran软件进行二次开发,并通过MSC.Nastran软件求解器,实现了优化算法。数值算例证明了该文程序与算法的有效性与可行性。     

含切口复合材料加筋板的压缩剩余强度研究

通过对含穿透切口的复合材料加筋板轴向压缩试验以及有限元渐进损伤模拟分析,研究了加筋板离散源损伤的扩展模式与破坏特征。结果表明,切口前端出现了非常明显的应变集中且最先发生破坏,沿切口方向未切断筋条的屈曲和壁板边缘的突然压溃导致了加筋板的最终破坏。基于最大应变判据和Hashin判据的三维有限元渐进损伤模拟有效的表达了含切口复合材料加筋板的损伤扩展,计算结果与试验吻合较好。     

复合材料加筋层合板的极限强度分析

基于更新拉格朗日格式,应用非线性层合三维退化壳元,结合有效的复合材料失效准则、刚度退化模型以及提出的刚度矩阵奇异判断准则,对复合材料加筋层合板在轴向载荷作用下的压缩极限强度问题进行深入研究。讨论了铺层方式、板厚等对极限强度的影响。通过与试验结果进行比较,表明基于提出的刚度矩阵奇异判断准则,结合增量更新拉格朗日格式下非线性层合三维退化有限元的计算方法,能有效计算复合材料加筋层合板的轴向压缩极限强度,并具有很高的精度。     

一种分析AGS结构的三角形加筋板壳单元

基于精细三角形Mindlin板单元构造了21个自由度三角形复合材料加筋板壳单元。在该单元构造过程中,考虑了肋骨弯曲、扭转、面内剪切和横向剪切变形的影响;由于肋骨和蒙皮的位移插值函数采用了相同的形函数,保证了两者变形的协调性,同时又放松了肋骨转动的约束,故与传统的板单元相比,能较好地反映了蒙皮和肋骨的变形特征。在此单元中,肋骨放置的数量、位置和角度可以任意,为结构的单元网格剖分带来了很大的便利。算例结果验证了单元的有效性,特别是在分析高肋结构时,显示出其比传统加筋板单元具有更高精度的优点。还以一典型的先进复合材料等格栅加筋板(AGS)为例,讨论了该结构弯曲变形的力学特性。     

U肋加劲板焊接残余应力数值模拟分析

通过数值模拟和实验方法对U 肋加劲板焊接残余应力进行了估算和分析,建立了三维热弹塑性有限元模型,采用生死单元法模拟焊缝填充和焊接热输入过程,实现了整个焊接过程中的动态应力和变形变化,得到了U肋加劲板的焊接温度场和应力场,分析了U 肋加劲板的焊接残余应力分布,并与残余应力测试试验结果比较.结果显示:U 肋加劲板近焊缝区残余拉应力达到材料屈服强度,母板远离焊缝区残余压应力平均值约为材料屈服强度的0.2 倍,其分布趋势与实验测试得到的残余应力分布比较接近,证明了所采用的焊接数值模拟方法的正确性.