瞬态载荷作用下氦透平转子的时域响应分析

采用有限元法研究瞬态冲击下转子动力特性的时域响应,研究核聚变装置在实验过程中产生的交流损耗给氦透平膨胀机带来的冲击问题。同时研究了轴承刚度、阻尼和轴承间距等因素对转子的振动位移以及自我调节能力的影响。研究结果表明：瞬态冲击造成转子轨迹紊乱,扩大轴心运动范围,转子的最大振幅与载荷呈线性关系;增大刚度可有效减小转子的最大振幅;增大轴承的刚度、阻尼和跨距有利于提高转子自我调节能力,使其快速回到稳定状态。     

水下爆炸载荷下圆管型加筋缓冲防护性能研究

为提高双层圆柱壳结构在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,基于双层圆柱壳结构的特殊性,提出适用于双层圆柱壳的圆管型舷间加筋结构,即采用圆管来代替传统的T型加筋。首先开展带圆管型和T型加筋的双层圆柱壳远场水下爆炸试验,同时运用数值仿真方法分析圆管型加筋的抗冲击性能,试验和数值仿真结果吻合良好。结果表明：相对于T型加筋,圆管型加筋在水下爆炸作用下表现出不同的变形模式,即圆管的逐渐扁化;带圆管型加筋的双层圆柱壳结构加速度冲击响应峰值降幅达到40 %以上;圆管型加筋能够通过自身的变形在水下爆炸过程中吸收更多冲击能,同时使轻外壳和耐压壳的内能有所降低。因此,圆管型加筋比传统T型加筋具有更优的缓冲效果,可用于双层圆柱壳结构的缓冲和防护设计。     

水下仿生贝壳电磁驱动器动力学分析

仿生驱动是水下航行技术的一个重要发展趋势,目前仿生贝壳相关研究较少,为了研究仿生贝壳电磁驱动器的动力学特性,首先基于电磁感应和双贝类贝壳的外形结构及喷射运动机制提出一种仿生贝壳电磁驱动器,建立驱动器执行机构的动力学模型并推导动力学参数,构建永磁体受到的磁力矩的数学模型。接着通过Ansoft Maxwell进行电磁仿真验证,依据对数螺线极坐标方程建立仿生贝壳模型并通过永磁体阵列排布优化动力学参数。最后完成动力学响应计算和分析。结果表明,磁力矩模型验证结果准确,优化后仿生贝壳驱动器动力学幅频响应均存在一个共振峰值,且在外部激励为10 Hz附近时均出现相位跳跃现象,当系统阻尼为0.003 N·s/m时,执行机构振动幅值出现短暂平台效应而后迅速衰减。研究结果可为基于仿生贝壳电磁驱动器的流量控制系统和水下航行系统的动力学分析提供参考。     

水下爆炸载荷下圆管夹心板的抗冲击性能研究

防护板在舰船上的应用非常广泛，它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用。利用薄壁圆管的吸能特性设计离散型和紧密型圆管夹心板，使用大型非线性有限元软件MSC.Dytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型，并进行水下爆炸数值仿真计算，从板的吸能能力、加速度响应、变形量三个方面分析两种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能，仿真计算结果表明离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板。     

柔性机械臂建模及动力学特性分析

以仿人手臂的三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象,对柔性部分建立理论模型并分析其动态特性。为了提高模型精确度,利用有限段方法分析研究不同边界条件下柔性臂各阶固有频率及振型函数,通过假设模态法和汉密尔顿原理,考虑重力,建立机械臂柔性部分动力学模型。引入角度轨迹,在Matlab中利用四阶Runge-Kutta法求解非线性时变微分方程组,获得柔性臂末端负载的残余振动。为实现柔性机械臂模型的进一步精确化和主动残余振动控制提供参考。     

移动载荷作用下斜拉桥结构的动态响应计算分析

运用斜拉桥的近似分析方法,将漂浮体系的斜拉桥结构简化成两端简支且中间离散弹性支撑梁、变地基系数梁和均匀地基系数地基梁三种模型。建立了移动载荷作用下斜拉桥结构的动力学方程,用四阶龙格库塔法对动力学方程进行了计算,对三种模型的固有频率和三种模型在相同移动载荷作用下的动态响应进行了比较,并对移动载荷移动速度、垂直振动的刚度和阻尼对桥梁动态响应的影响进行分析。结果表明,当拉索等效弹性系数较小时,三种模型的固有频率和挠度曲线差别较小,当拉索等效弹性系数较大时,三种模型的固有频率和挠度曲线差别明显;桥梁动态响应的频谱由桥梁的固有频率和移动载荷的自振频率组成;移动载荷垂直振动的刚度越大,阻尼越小,桥梁振动的响应越大。     

纯电动物流车动力学建模及仿真优化分析

针对改善纯电动物流车的平顺性问题,以企业某车型为研究对象,利用动力学软件Adams/Car,建立基于四柱试验台的纯电动物流车动力学模型;以前、后桥的减振器阻尼参数和驾驶室悬置参数为优化变量,驾驶室座椅导轨处y向和z向的振动响应为优化目标,利用最优拉丁超立方设计方法对优化变量进行灵敏度分析,确定需要优化的多个主要影响变量,通过多目标遗传算法NSGA-Ⅱ（Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II）对其进行优化;最后在水泥路面工况下,针对不同车速对整车动力学模型进行平顺性仿真试验。分析结果表明,优化后的座椅导轨处y向和z向的加速度功率谱密度曲线峰值降幅明显,整车动力学模型的仿真精度大幅提高,平顺性得到显著改善。     

减震垫对导弹水下垂直发射横向振动的影响

在导弹的水下垂直发射过程中,减震垫的变形与导弹运动相互耦合,减震垫特性直接影响出筒过程中导弹的横向振动。根据动量和动量矩定理建立了导弹在出筒过程的动力学模型,分析了导弹在筒内横向运动的自由振动特性,得到了导弹在发射平台坐标系下的横向振动方程。在此基础上,研究了减震垫刚度、轴向尺寸和筒内分布对导弹横向振动频率、截面受力以及出筒姿态的影响。研究结果为导弹水下发射系统的结构设计及优化提供了理论基础与研究手段。     

刚性背衬条件下覆盖层弹性对水下爆炸冲击波载荷的影响规律

先前的研究求解夹芯结构水下爆炸响应时，认为与水接触的板为刚性，其纵向的弹性很少考虑。基于波动理论建立了考虑冲击波、流固耦合和空化一维理论模型求解具有不同刚度和厚度的弹性覆盖层的响应。理论模型通过有限元结果得到验证。开展了包括破水波和重构波的传播以及重构波前辐射的压力波的空化的形成、扩展过程的研究。并利用理论模型预测覆盖层阻抗和厚度对湿表面压力峰值和传递的冲量的影响。     

工况载荷下传递路径分析方法

阐述传递路径分析(TPA)基本原理,通过对比几种主要载荷识别方法优劣,提出综合利用试验和仿真手段进行载荷识别方法。运用该方法进行车内噪声分析,并通过对比试验结果证明方法可行性。在此基础上进行工况载荷下整车TPA分析,根据分析结果对车辆进行优化,取得显著效果。     

船舶推进轴系动态负荷测量方法研究

船舶推进轴系在运转中承受着复杂的负荷和应力,良好的承载状态对船舶长期安全航行具有重要意义。本文设计了一种基于应变片的无线遥测系统,可以实现不同对中状态下的轴系动态负荷测量。根据不同截面测得的应变数据结合建立的单支点负荷计算模型,可求得各轴承的实际负荷。在搭建的轴系缩比试验台上测得的负荷值与通过有限元模型仿真求得的负荷值相差不大,证明了该测试方法的可靠性。     

爆破地震荷载作用下建筑结构的动力响应分析

建筑结构在爆破地震荷载作用下的动力响应,是爆破安全设计和建筑物防护的重要依据。以某次爆破工程实测地震波为基准输入参量,采用ANSYS/LS-DYNA构建数值分析模型,分析了4层建筑结构在不同爆破震动速度和主频下的动力响应特性。结果表明:结构的振动速度和位移均随爆破震动速度的增大而增大,结构底部的应力和应变高于上部,结构各部分振动速度随高度的增加具有不同程度的放大作用;爆破震动主频与结构固有频率越接近,结构物的振幅就越大。     

含铝炸药爆炸作用下的水中圆柱壳动态响应数值研究？

为了研究圆柱壳在含铝炸药水下爆炸载荷作用下的响应规律,利用非线性动力学软件AUTODYN计算了3种不同配方含铝炸药的远场冲击波特性,并将计算值与文献实验值进行对比,计算误差能够稳定在5％以内,之后结合ABAQUS程序模拟了含铝炸药冲击载荷作用下水中圆柱壳的动态响应。在30 kg药量下分析比对了圆柱壳体加速度、速度及有效塑性应变的变化规律,随后确定了各炸药致使圆柱壳结构失稳的临界药量,并以PBXW-115为例研究了临界药量作用下的圆柱壳破坏模式。结果表明,AUTODYN与ABAQUS程序的联用,能够有效地模拟圆柱壳在含铝炸药远场冲击波作用下的动态响应;含铝炸药致使圆柱壳单元达到屈曲失效所需药量普遍低于理想炸药RDX。     

在动载作用下衬砌洞室抗爆加固效果数值分析

利用数值分析软件LS-DYNA3D程序,研究了在爆炸荷载作用下衬砌加固洞室的抗爆加固效果以及衬砌参数对抗爆加固效果的影响规律。通过分析毛洞和衬砌洞室拱顶同一位置的压力曲线,得出压应力波形及传播规律合理;经过衬砌加固的洞室拱顶峰值位移明显减少,抗爆加固效果显著;当弹性模量不大时,随着弹性模量的增大,抗爆加固效果有所提高,但当弹性模量增大到一定值时,再增加衬砌的弹性模量,其抗爆加固效果反而不佳;衬砌的厚度对洞室的抗爆加固效果有一定的影响,但当衬砌的厚度增加到一定值时,再增加其厚度并不能明显提高衬砌洞室的抗爆加固效果。     

舰船缩比模型水下非接触爆炸载荷测量与分析

合理设置舰船缩比模型海上毁伤试验工况,有效考核舰船抗冲击性能和兵器毁伤效能的同时,减小舰船模型的毁伤程度。通过测量和分析模型在不同装药量和不同爆炸初始深度的爆炸载荷试验数据,确定爆源布放深度与表面反射及海底边界条件等对冲击波压力和气泡脉动影响的关系,为分析舰船冲击环境及水下非接触爆炸数值仿真数据输入提供思路。     

重载作用下公路路基及基层动应力测试研究

针对超载超限车辆引起的高速公路路面结构破坏问题，通过现场实测，对新建高速公路在重型交通车辆以不同载重、不同车速、通过不同车道时路基路面的动态响应（动应变、动应力）规律进行了研究。研究表明：在竖向上随着深度的增加动应力呈衰减趋势；随着车速的增加，荷载频率向高频方向移动，同一测点动应力极值呈总体减小趋势，其减小幅度与车速紧密相关；而随着车辆载重的增加，动应力同样增大，但前后轮下差别较大，且较深处（如路基顶面）增大幅度要小于较浅处（如面层底面）；车辆通过超车道时相邻行车道横向内均有动应变发生但数值较小，衰减迅速。     

风荷载作用下可连续化的高层建筑和高耸结构的动力可靠性分析

本文系统地研究了风荷载作用下可连续化的高层建筑和高耸结构的动力可靠性分析方法,共分五个部分:动力可靠性的基本概念;风荷载的统计;动力反应的概率分析;动力可靠性的简化计算;工程实例的计算与分析。     

Modeling the Axial Splitting and Curling of Metal Tubes under Crush Loads

Plastic deformation and splitting are two important mechanisms of energy dissipation when metal tubes undergo axial crushing. Isotropic J2 plasticity theory combined with a failure criterion is used to model axial splitting and curling of metal tubes undergoing axial crush. The proposed material model is implemented within a finite element (FE) framework using the user material subroutine VUMAT option available in the commercial code ABAQUS. Experimental results from literature are used to validate the model. The predicted splitting and curling patterns as well as the load-displacement response agree well with the experimental observations. The present material model is also used to predict the number of axial cracks in splitting the tube.     

径向载荷作用下复合材料圆柱壳的非线性动力屈曲

采用半解析法求解径向阶跃载荷作用下复合材料圆柱壳的非线性动力屈曲。基于一阶剪切变形理论，由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及几何初缺陷的圆柱壳的非线性动力方程，位移及载荷沿周向采用级数展开，由Galerkin方法得到微分方程组，通过有限差分法求解；根据响应情况，由B—R准则判定屈曲，确定屈曲临界载荷。