分子动力学模拟Cu(010)基体对负载Co-Cu双金属团簇熔化过程的影响

纳米团簇负载到基体上的结构演化和热稳定性是其走向技术应用的关键. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法模拟了具有二十面体初始结构的Co₂₈₁Cu₂₈₀ 混合双金属团簇在Cu(010)基体上的熔化过程, 考察了基体的Cu原子可以自由移动(自由基体)和固定(固定基体)两种条件对负载团簇熔化的影响. 发现基体条件对团簇的熔化有明显的影响. 在自由基体上团簇原子的温度-能量曲线存在明显的团簇熔化时的能量突变点, 熔点为1320 K, 低于固定基体上团簇的熔点1630 K. 在升温过程中团簇的二十面体结构会在基体表面发生外延生长. 外延团簇随着温度增加发生表面预熔, 预熔原子会逐渐向基体表面扩散形成薄层, 直至完全熔化. 自由基体上团簇原子的嵌入行为会使原子的分布状态产生不同于固定基体上的演变.     

轴向运动复合材料圆柱壳的非线性振动研究

采用Runge–Kutta法和多尺度法对轴向运动分层复合材料薄壁圆柱壳的非线性振动特性进行了研究。首先根据层合壳理论建立轴向运动分层复合材料薄壁圆柱壳的波动方程,利用Galerkin法对方程进行离散,得到相互耦合模态方程组。然后应用Runge –Kutta法分析了不同参数条件下的幅频特性曲线,得到了系统由于固有频率接近所导致的内共振现象,以及系统呈现软特性等非线性特性。最后采用多尺度法进行了系统1:1内共振时的近似解析分析,对系统在不同参数下的振动研究表明,激振力幅值、阻尼、速度等参数对位移响应幅值、共振区间、模态间的耦合度及系统软特性程度均有影响,其结论与数值计算结果一致,并同时对解的稳定性进行了研究。     

智能结构梁传递驱动模型

基于结性应变假设,提出了考虑粘贴层影响的智能结构梁分布模型。通过对双面粘压电驱动器的智能结构梁的数值模拟,得到了应变分布假设对压电驱动顺驱动性能影响的规律。结果表明：忽略粘贴层的影响,将过高地估计压电片产生的驱动力;考虑粘贴层影响的智能结构梁分布力模型更符合实际情况,具有广泛的普遍性。     

平面应力下薄壁管材连续矫直压弯量力学模型与数值解法

薄壁管材在连续矫直过程中,各矫直辊组的压弯量作为核心工艺参数直接决定了薄壁管材的矫直精度。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,亟待建立针对性的压弯量数学模型以指导生产。为此从薄壁管材的结构特点和矫直辊系组成出发,构建了针对压弯量计算的简化悬臂结构模型,基于相关假设和弹塑性相关理论,分别确定了平面应力状态下弹性区和弹塑性区管材横截面的弯矩模型,运用虚功原理建立了矫直辊压弯量力学模型,并给出了数值计算方法,完成了程序开发。经有限元动态仿真试验证明了模型的正确性和适用性,通过对典型管材数据的计算绘制了一系列工艺参数曲线,得到管材轴线弯曲半径和压弯量随管材直径、壁厚和屈服极限的变化关系,为现场压弯量的调整提供理论依据。     

圆柱壳纯弯曲时塑性失稳临界曲率半径模型

薄壁管材在等曲率矫直生产中,塑性失稳临界曲率半径作为重要的工艺参数,直接决定了设备结构和产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,亟待建立针对性的临界曲率半径数学模型以指导生产。在力学建模和分析时,就是确定具有初始曲率的圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳的临界曲率半径,为此从旋转壳体一般几何方程出发,基于J2形变理论和能量理论,运用里茨法建立了圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳时的临界弯矩,以此确定了临界曲率半径模型,并给出了数值解法。应用ANSYS/LS-DYNA进行了有限元动态仿真试验,证明了模型是近似正确的,并通过仿真对比分析证明了轴向起皱先于截面畸变是圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳的主要模态。     

基于平均法的旋转薄壁圆柱壳非线性行波振动研究

应用Donnell's简化壳理论,在考虑阻尼和几何非线性的情况下,基于平均法对旋转的薄壁悬臂圆柱壳在法向激振力作用下的非线性行波振动进行了研究.在分析过程中,首先,引入考虑阻尼及几何非线性的薄壁圆柱壳非线性波动方程,进行降阶处理后,得到模态坐标下的振动方程;其次,对模态方程进行平均化处理,确定转换矩阵,进行变量的幅值相角化,从而得到自治的标准化方程组;最后,由系统谐波共振周期解对应平均方程稳态解的原理,得到幅频特性方程.根据上述所得结果,进行了系统参数振动及稳定性研究,并进一步将结果与谐波平衡法及数值解作了比较.