1420铝锂合金自冲铆异质组合接头静力学性能研究

首先采用自冲铆(SPR)连接工艺对1420铝锂合金板(AL1420)分别与铜合金板(H62)、镀锌钢板(Q215)和钛板(TA1)的异质组合板材进行连接;通过剖面直观检测法分析接头成形质量并获得其最优铆接参数;同时对试件进行拉伸-剪切试验以研究其静力学性能.结果表明:采用自冲铆连接工艺可以实现对1420铝锂合金异质组合板材的有效连接;TA1-AL1420接头静失效载荷为6424.8 N,明显大于H62-AL1420接头(5304.0 N)和Q215-AL1420接头(5386.1 N);Q215-AL1420接头能量吸收能力更强,适用于对缓冲吸震性能要求较高的结构.     

粘接剂对自冲铆-粘接复合接头强度的影响及数理统计分析

以自冲铆接和自冲铆-粘接复合接头为对象,采用数理统计分析检验实验数据合理性,进而对比不同材料组合及连接方式来分析粘接剂对自冲铆接接头强度的影响。实验表明,自冲铆接的剪切强度比剥离强度高;粘接剂对异种材料组合(硬质材料置于上板)自冲铆接的影响较同种材料组合自冲铆接更显著;异种材料组合(硬质材料置于上板)自冲铆-粘接复合技术,采用胶层厚度为0.1mm时,可获得有效的连接结构且具有良好的承载能力;T型异种材料组合压印连接吸震、缓冲效果更好。     

金属夹层对自冲铆接头强度和失效形式的影响

基于自冲铆技术,分别制备了铝-铝(A0)、铝-泡沫铁镍夹层-铝(A1)和铝-涂胶泡沫铁镍夹层-铝(A2)的3种自冲铆接头.为研究泡沫金属夹层以及涂胶泡沫金属夹层对自冲铆接头强度及失效形式的影响,通过力学试验测试接头静力学性能,从宏观角度分析接头失效形式,并采用扫描电子显微镜(SEM)对接头失效断口进行微观分析.研究表明...     

自冲铆接接头拉剪强度的数值模拟研究

针对自冲铆接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究.对0.7mm低碳钢+0.7mm低碳钢同种材料自冲铆接接头,0.7mm低碳钢+2mm铝合金的异种材料自冲铆接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,并对其剪切拉伸过程及铆钉与板材的受力变形情况和破坏失效模式进行了模拟和分析.从数值模拟结果可以看出,钢-钢同种材料与钢-铝异种材料自...     

基于逆响应面法的有限元模型修正

基于响应面法（RSM）的有限元模型修正是以若干设计参数（如密度、弹性模量等）为自变量,以若干特征参数（如固有频率、振型等）为因变量,通过回归分析方法来拟合特征参数关于修正参数的显式表达式。提出的逆响应面法（IRSM）则是以特征参数作为自变量,设计参数作为因变量。利用此法的有限元模型修正可直接根据特征参数的目标值得到设计参数的修正量,而不需要经过迭代计算,有效地提高计算速度和精度。介绍逆响应面法及其应用,讨论使用响应面法和逆响应面法进行有限元模型修正的优缺点和适用范围,分析适合于逆响应面法的逆响应面函数、实验设计方案和回归精度检验的方法。利用逆响应面法对一简支梁进行有限元模型修正的结果表明,逆响应面法能高效准确地修正设计参数,对于输出变量少于输入变量的情况更能显著减少有限元计算次数,适用于复杂的工程结构。     

基于响应面法的复合充填料浆配比优化及微观结构影响机制

为探明因素间交互作用对充填体强度性能的影响机制及揭示胶凝材料水化产物作用机制,以水泥、石灰、石膏添加量为自变量影响因子,胶结体抗压强度为响应目标值,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计试验,建立二次多项式回归模型,结合Numencial功能优化模型自变量参数.最后,利用XRD、SEM、EDS分析手段,探讨净...     

基于响应面法的连杆模锻成形载荷影响因素研究

目的 解决42CrMo连杆预锻成形过程中因成形载荷较大导致的模具损坏风险较大和使用寿命低的问题。方法 构建连杆预锻成形的仿真模型,分析不同坯料温度、模具温度、模锻速度、摩擦因数对成形载荷的影响规律,基于Box–Behnken试验设计与响应面法对连杆预锻的成形载荷进行研究,并结合多岛遗传算法进行优化。结果 在多因素交互下,各工艺参数按对成形载荷显著性影响由大到小的顺序依次为：坯料温度、摩擦因数、模锻速度、模具温度。当坯料温度为1 190℃、模具温度为350.7℃、模锻速度为532.5 mm/s、摩擦因数为0.1时,成形载荷为3 226.6 kN,相比原工艺的成形载荷降低了50.74%。模锻试验后成形效果较好,说明了优化工艺参数的合理性。结论 优化后的工艺参数可使成形载荷明显降低,该研究可为连杆实际模锻成形的生产提供有效指导。     

交变载荷对CFRP复合材料-铝合金粘接接头剩余强度的影响

为了给碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料粘接结构的安全设计及应用提供参考,针对CFRP复合材料-铝合金对接接头,研究了拉-拉交变载荷作用下的疲劳寿命特性及剩余强度变化规律。设计专用夹具,完成接头的制作及固化,并测试其拉伸、剪切准静态失效强度,在此基础上进行不同载荷水平下的疲劳寿命测试。选取特定载荷水平,测试不同循环次数后的接头剩余强度,并对失效形式进行观察分析。结果表明:CFRP复合材料-铝合金对接接头强度-寿命（S-N）曲线在单对数坐标上符合线性函数规律;随着交变载荷循环周期的增加,接头剩余强度呈先慢后快的下降趋势,而且在较大的载荷水平下,下降幅度更为明显;经历交变载荷循环前、后接头失效形式发生改变,由局部CFRP复合材料表层撕裂转变为局部界面破坏。结合试验测试所获得的初始失效准则,并引入疲劳退化因子,建立内聚力模型对交变载荷作用下的粘接接头强度衰减进行数值模拟,结果表明所建立模型能够有效预测交变载荷作用下的接头剩余强度。      

基于响应面代理模型的雷达天线阵面风载分析

基于多项式响应面代理模型,提出一种准确构建雷达阵面风载响应面模型的方法。首先,采用拉丁超立方试验设计方法构造了样本设计矩阵;其次,通过对商业软件的二次开发实现了数据流和工作流的定制及自动化,并将整个流程在iSIGHT平台下集成;最后,通过留一交叉验证方法检查了代理模型的拟合精度。结果表明,提出的基于响应面代理模型的风载分析方法计算速度快、收敛性好、能够满足工程精度需求,方便多人协同工作,具有较高的工程应用价值。     

基于单变量分析的自适应响应面法

由于简便易行,响应面法在结构可靠度分析中获得了众多关注,其中尤以不考虑交叉项的二次响应面应用最为广泛。然而,对于与强非线性相对应的复杂极限状态曲面,二次响应面的近似精度显然不够,从而引起可靠度估计的较大误差。虽然理论上高次响应面法可以解决这一问题,但待定系数的急剧增长导致计算效率降低甚至无法实现。为此,该文以多变量函数的单变量分析为基础,提出了一种合理确定高次响应面形式的算法,可以有效地减少响应面中待定系数的数量,降低了计算的困难,并且针对可能出现的问题提出了改进措施;此外,基于数论选点策略,发展了一类适用于响应面法的数论选点方案。最后,通过算例分析对建议算法进行验证,结果表明该算法具有较好的精度和效率。     

基于响应面法的摊铺机压实系统参数优化

摘要：对摊铺机样机的试验研究发现沿熨平板长度方向振幅差值较大。为了改善熨平板振幅的不均匀性,将熨平板作为柔性体,建立了摊铺机压实系统的刚柔混合动力学模型;选取振捣梁质量以及振动器偏心轴的质量和偏心距的乘积为设计变量,以熨平板上节点振幅差为优化目标,通过基于正交设计的响应面方法,借助数值分析,建立优化变量和优化目标间的函数关系,采用遗传算法进行优化。优化后熨平板上节点振幅差减少了83%,各节点振幅均匀性大大改善。     

Adaptive response surface method based on a double weighted regression technique

In structural reliability analysis where the structural response is computed from the finite element method, the response surface method is frequently used. Typically, the response surface is built from polynomials whereof unknown coefficients are estimated from an implicit limit state function numerically defined at fitting points. The locations of these points must be selected in a judicious way to reduce the computational time without deteriorating the quality of the polynomial approximation. To contribute to the development of this method, we propose some improvements. The response surface is successively formed in a cumulative manner. An adaptive construction of the numerical design is proposed. The response surface is fitted by the weighted regression technique, which allows the fitting points to be weighted according to (i) their distance from the true failure surface and (ii) their distance from the estimated design point. This method aims to minimize computational time while producing satisfactory results. The efficiency and the accuracy of the proposed method can be evaluated from examples taken from the literature.     

Failure prediction and strength improvement of uni-directional composite single lap bonded joints

A methodology is presented for the failure prediction of the composite single lap bonded joints considering both the composite adherend and the bondline failures. An elastic-perfectly plastic model of the adhesive and a delamination failure criterion were used in the methodology. The failure predictions using the finite element analysis and the proposed methodology were performed. The failure prediction results such as failure mode and strength showed very good agreements with the test results for the joint specimens with various bonding methods and parameters. Based on the numerical investigation, the optimal joint strength condition was found and a new joint strength improvement technique was suggested. The suggested technique was verified to have a significant effect on the joint strength improvement.     

基于响应面法对桁架结构形状的优化设计

针对数学非线性回归问题,需不断改进设计模型和设计参数,从而使得设计效果达到最佳。求解约束条件下体积最小问题时经常用响应面法进行优化,即利用函数关系拟合仿真模型,采用筛选试验来确定优化方向。为了优化经典10杆桁架结构的形状,基于响应面法,编写并运行APDL（ANSYS parametric design language,参数化设计语言）程序,得到各桁架的初始应力和体积。以节点纵坐标值的改变来反映形状的变化,各因子设置三水平并编码为-1,0,1,通过响应面法（response surface method,RSM）进行寻优并调整中心点和水平。基于调整后的水平,先找到最佳邻域,再用优化软件在最佳邻域内求解桁架在许应力下体积的最优解,最后将确定好的节点纵坐标值回代到APDL程序中验证是否满足约束条件,若满足,则此时的体积为最优解。结果表明：利用响应面法优化桁架杆的迭代次数仅为3次,它能快速定位最优解,降低了前期设计成本。通过对比文献[9]可知响应面法对结构的形状优化更为有效,能快速定位出设计试验方案,在工程应用中对于寻找在约束条件下的最佳配比设计有着高效性。     

结构有限元模型修正的自适应响应面方法

针对结构有限元模型修正可能陷入局部最优点的问题,提出了基于具有全局收敛特性的自适应响应面的结构有限元模型修正方法,模型修正过程中在全局最优解附近不断收缩参数设计空间,重构更为精确的响应面模型,同时,由于采用了拉丁超立方设计选择样本点,具有一定的遗传性,在使用过程中可以有效减少样本点总数。通过实例计算表明,传统的有限元模型修正方法很可能陷于局部最优,而利用该方法进行有限元模型修正时,可以有效避免陷入局部最优点,只需较少样本点便可收敛于全局最优解,有效的进行有限元模型修正。     

A response surface method based on weighted regression for structural reliability analysis

Approximation methods such as the response surface method (RSM) are widely used to alleviate the computational burden of engineering analyses. For reliability analysis, the common approach in the RSM is to use regression methods based on least square methods. However, for structural reliability problems, RSMs should approximate the performance function around the design point where its value is close to zero. Therefore, in this study, a new response surface called ADAPRES is proposed, in which a weighted regression method is applied in place of normal regression. The experimental points are also selected from the region where the design point is most likely to exist. Examples are given to demonstrate the benefit of the proposed method for both numerical and implicit performance functions.     

基于渐进损伤分析的复合材料螺栓连接强度包线法研究

针对中国民机采用T800级复合材料这一新材料体系而基础数据匮乏的现状,采用渐进损伤分析(PDA)替代试验以显著降低研究周期和成本。综合渐进损伤方法和工程算法各自的优点,提出以渐进损伤分析替代应力集中减缓因子(SCRFs)测定试验,进而建立强度包线,并进行多钉连接强度预测的数值策略。为验证该数值策略的可行性,针对典型铺层应力集中减缓因子,测定试样,并开展渐进损伤分析,获得了试验件强度预测值来计算应力集中减缓因子,采用旁路载荷修正的强度包线法,绘制了典型铺层复合材料多钉连接旁路载荷修正强度包线,预测多钉连接的失效载荷,并与试验结果进行对比。结果表明:采用该数值策略预测的强度包线、多钉连接的失效载荷和失效模式均与试验结果吻合良好,证明了该数值策略的可行性。     

响应面建模方法的比较分析

工程应用中选用拟合精度和拟合效率较高的响应面建模方法是其应用的关键。首先描述主要响应面建模方法的逼近函数形式、参数估计方法及其基本特性;然后引入4个有代表性的函数,并分别利用上述响应面建模方法对这4个函数进行响应面拟合;最后从拟合精度和拟合效率两方面比较分析上述响应面建模方法。结果表明,基于径向基函数的响应面建模方法最适于实际问题的响应面建模。     

基于能量平衡的层间隔震结构地震响应预测

本文建立了层间隔震结构最大地震响应时刻的能量平衡方程,利用RSS法求得隔震层与下部子结构的最大变形比,并给出了层间隔震结构全体弹性振动能、隔震层阻尼器滞回耗能和下部子结构粘滞阻尼耗能的表达式。通过引入设计用能量谱的概念,推导出了基于能量平衡的层间隔震结构地震响应预测式。最后以隔震层设置位置变化的12层层间隔震结构为仿真对象,验证了响应预测式的精度。结果表明,对于不同的输入地震波,响应预测曲线包络了大多数时程分析的结果,吻合良好。