缝合复合材料泡沫夹芯结构剪切刚度预报

针对复合材料泡沫夹芯结构的缝合工艺采用代表体元法,通过建立有限元模型,对这种新型复合材料结构的剪切刚度性能进行了预测.考察了缝合对材料弹性常数的影响,给出了弹性常数的计算方法,并着重探讨了纤维弯曲、富树脂区以及缝线刚度、缝线等效直径对结构剪切刚度的影响.对比发现:结构的面内剪切刚度与缝线直径成反比,与缝线的剪切刚度成正比;面外剪切刚度与缝线直径成正比,与缝线的剪切刚度成正比.数值分析结果与试验结果比较吻合.     

泡沫铝夹芯梁四点弯曲性能试验研究

通过准静态四点弯曲试验对泡沫铝夹芯梁的弯曲力学性能进行了测试,研究了它的破坏过程、破坏形态和典型荷载-位移曲线,分析了芯层厚度和面层厚度等参数对其弯曲力学性能的影响。结果表明,泡沫铝夹芯梁四点弯曲破坏过程历经三个阶段,呈现三种失效模式:整体弯曲破坏、局部屈曲破坏以及整体屈曲破坏;芯层厚度和面层厚度对夹芯梁的弯曲承载力和吸能效果有明显影响;在本试验参数范围内,芯层厚度为25mm,面层厚度为0.4mm时,夹芯梁具有最优弯曲力学性能。     

泡沫金属固支夹芯圆板的大挠度变形分析

论文分析了大挠度情况下固支夹芯圆板在准静态中心荷载作用下的承载能力.提出了考虑芯层强度影响的夹芯结构屈服条件,应用该条件,并基于边界条件和平板的初始变形机制假设夹芯板的速度场,推导了夹芯圆板考虑弯曲和膜力联合作用的大挠度响应,并应用数值算例验证了分析模型的合理性,在此基础上,分析和讨论了面板厚度、芯层厚度和芯层强度对夹芯圆板承载能力的影响.     

峰窝夹芯结构雷达罩鸟撞有限元分析与模拟

建立了鸟撞蜂窝夹芯结构雷达罩的有限元分析模型。选取具有代表性的四类不同重量和大小的鸟及多种撞击速度,运用大型非线性动力学有限元程序ＭＳＣ／Ｄｙｔｒａｎ的ＡＬＥ计算功能,计算得出了六种可能情况下雷达罩抗鸟撞动力响应及结构受损情况。最后对结果进行了分析。数值模拟结果为雷达罩抗鸟撞设计提供了理论参考依据。     

泡沫铝夹芯双圆管结构的准静态轴向压缩性能研究

对泡沫铝夹芯双圆管结构的准静态轴压性能进行了实验研究,发现该新型结构的比质量吸能效率远远高于传统的泡沫铝夹芯单管,并接近甚至超过相应的空管结构;其内外管变形模式均与空管不同且受内外管组合的影响.本文讨论了它的变形机理,分析了外管壁厚对其压缩行为的影响,发现增大外管壁厚有利于增大结构的行程利用率,提高结构的比质量能量吸收...     

泡沫铝夹芯双方管结构准静态轴压性能的实验研究

对几种泡沫铝夹芯方管结构的准静态轴压性能进行了实验研究。结果表明,较空管及泡沫铝夹芯单管结构,泡沫铝夹芯双管结构的承载能力及能量吸收效率明显得到增强。双管夹芯结构中外管撕裂模式的结构行程利用率和能量吸收效率高于相应的外管周期折叠模式。而泡沫铝四角填充方式提高了双管夹芯结构相同变形模式下的能量吸收效率和结构变形的稳定性。同时研究了内管管壁及材料强度对泡沫铝夹芯双管结构的影响。随着内管壁厚增大,双管夹芯结构的能量吸收效率提高,而内管材料强度影响不明显。     

复合材料四面体点阵夹芯梁的自由振动分析

点阵夹芯结构是一种由上下面板和中间点阵芯子组成的新型轻质多功能结构.由于该结构具有独特的结构形式,其力学特性分析比较复杂.论文将离散的点阵芯子等效为连续均匀材料,研究了复合材料四面体点阵夹芯梁的自由振动特性.考虑面板的弯曲变形和芯子的剪切变形,根据Hamilton变分原理,推导出复合材料点阵夹芯梁的自由振动控制方程.以简支边界条件下的四面体点阵夹芯梁为例,求解出固有频率的理论值,并与有限元结果进行对比,两者吻合较好.讨论了面板铺层顺序、杆件半径、杆件倾斜角度、芯子高度以及梁的长度对夹芯梁固有频率的影响.研究结果对于了解复合材料四面体点阵夹芯梁的频率特性具有一定的指导意义.     

内爆炸载荷下梯度泡沫铝夹芯管的动态响应

基于3D-Voronoi技术构建了泡沫铝芯层的三维细观有限元模型,对梯度泡沫铝夹芯管在内爆炸载荷下的动态响应进行了数值模拟。分析讨论了夹芯管结构内外管的壁厚、泡沫芯层的相对密度、芯层梯度分布等参数对夹芯管结构的抗爆性能与吸能性能的影响,并与无芯层的双层圆管进行了对比。结果表明：泡沫材料的相对密度可通过改变泡沫胞元大小和胞元壁厚进行调控,利用两种方式构建的夹芯管计算结果一致;保持内、外圆管总质量不变,增大内管壁厚可以有效减小外管的塑性变形,但会影响泡沫芯层的能量耗散;泡沫芯层的填充可以有效降低内管的塑性变形,正梯度泡沫铝夹芯管的抗爆性能优于均匀泡沫及负梯度泡沫夹芯管。

     

撞击载荷下泡沫铝夹芯梁的塑性动力响应

应用泡沫金属子弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯梁和等质量实体梁的塑性动力响应。 采用激光测速装置和位移传感器测量了泡沫子弹的撞击速度和后面板中心点的位移-时间曲线,研究了加载 冲量、面板厚度和芯层厚度对夹芯梁抗冲击性能的影响。给出了泡沫铝夹芯梁的变形与失效模式,实验结果 表明结构响应对夹芯结构配置比较敏感,后面板中心点的残余变形与加载冲量、面板厚度呈线性关系。与等 质量实体梁的比较表明,泡沫铝夹芯梁具有更好的抗冲击能力。实验结果对多孔金属夹芯结构的优化设计具 有一定的参考价值。     

泡沫金属夹芯梁在重复冲击下的动态响应

为了研究重复冲击载荷作用下泡沫金属夹芯梁的动态响应,采用Abaqus数值仿真软件,基于可压碎泡沫模型（crushable foam）,建立了泡沫金属夹芯梁遭受楔形质量块冲击的有限元模型。通过将仿真获得的夹芯梁上下面板最终挠度与重复冲击实验结果进行对比,验证仿真方法的准确性。在此基础之上,分析了泡沫金属夹芯梁在楔形质量块重复冲击作用下的变形模式、加卸载过程以及能量耗散特性。结果表明,在重复冲击载荷作用下,夹芯梁的变形不断累积,上面板主要出现局部凹陷和整体弯曲,而芯层则是局部压缩,下面板表现为整体弯曲。在重复加卸载过程中,加卸载刚度随着冲击次数的增加而增大。随着冲击次数的增加,上面板和芯层的能量吸收增量不断减小,而下面板的能量吸收增量不断增加,且最终均趋于稳定。泡沫金属夹芯梁的塑性变形能增量不断减小,而回弹系数随着冲击次数逐渐增加,最后趋于稳定值。     

基于IS–FEM的颗粒曳力系数计算与试验验证

基于浸没光滑有限元模型（immersed smooth finite element model,IS–FEM）,计算球形与非球形颗粒曳力系数。设计颗粒曳力图像测量试验,验证IS–FEM模拟精度。颗粒相的运动行为基于连续介质理论的光滑有限元法求解;流体控制方程通过特征分解的半隐式有限元法求解;颗粒与流体相通过非贴体网格交换数据。结果表明,球形颗粒流场特征对称分布,非球形颗粒稳定沉降时长轴与重力方向垂直。不同雷诺数下球形颗粒的曳力系数计算值与Stokes曳力系数一致,非球形颗粒曳力系数高于等效球形颗粒,IS–FEM计算值与沉降试验吻合良好。

     

复合夹层梁瞬态响应的谱有限元法

采用谱有限元法进行复合夹层梁的瞬态响应分析.该方法基于复合夹层梁的六阶运动微分方程,以其波动解作为动力位移形函数,根据标准有限元策略来构建复合夹层梁的动刚度矩阵.在频域内,夹心粘弹性材料的频率相关性采用复模量模型来模拟,进而利用快速傅立叶变换技术(FFT),得到时域内复合夹层梁的瞬态响应分析结果.最后以两端固支夹层梁为例,对其进行了矩形脉冲荷载下的动力响应分析,并与通用有限元程序NASTRAN的计算结果进行了对比,两者吻合良好.     

ON RESIDUAL COMPRESSIVE STRENGTH PREDICTION OF COMPOSITE SANDWICH PANELS AFTER LOW-VELOCITY IMPACT DAMAGE

This paper introduces a nonlinear finite element analysis on damage propagation behavior of composite sandwich panels under in-plane uniaxial quasi-static compression after a low velocity impact. The major damage modes due to the impact, including the residual indentation on the impacted facesheet, the initially crushed core under the impacted area, and the delamination are incorporated into the model. A consequential core crushing mechanism is incorporated into the analysis by using an element deactivation technique. Damage propagation behavior, which corresponds to those observed in sandwich compression after impact (SCAI) tests, has been successfully captured in the numerical simulation. The critical far field stress corresponding to the onset of damage propagation at specified critical locations near the damage zone are captured successfully. They show a good correlation with experimental data. These values can be used to effectively predict the residual compressive strength of low-velocity impact damaged composite sandwich panels.     

开式压力机床身有限元分析与结构优选

分析了开式压力机床身的结构特点,然后介绍了应用有限元法对七式压力机床身进行结构分析时的力学模型简化方法,并结合若干工程实例,对开式压力机床身进行身进行了有限元分析与结构优选,取得了既减轻床身重量、又提高强度和刚度的显效果,为结构的合理设计与改进提供了可靠的理论依据。     

弱形式方程中分片函数奇异性的光滑化分析

研究弱形式方程中的分片光滑函数因求导数出现的奇异性问题，意在为得到离散格式时正确处理这一问题提供依据。在不改变拟合性质的情况下，将分片函数光滑化，则分步积分公式仍然有效。通过光滑后的函数讨论其积分的性质，总结出了几条计算规则。文中的典型例子说明这些计算规则是合理而有效的。     

夹层梁低速冲击下的接触定律与结构响应

在考虑面板面内拉伸刚度等非线性因素的基础上,将夹层梁上面板视为弹塑性地基上的梁,由其平衡方程推导准静态压入接触定律. 进而研究了底面固定于刚性平面的夹层梁的低速冲击响应,验证了所推导的准静态压入接触定律在低速冲击下依然足够精确. 最后,用能量守恒模型,离散模型和连续模型分析了两端简支夹层梁的低速冲击响应以及接触持续时间.同时讨论了冲头与夹层梁质量比和初速度对结构响应以及分析模型适用性的影响. 理论分析结果与数值模拟结果比较表明:推导的接触定律是准确有效的. 给定初速度,质量比很小时,只有连续模型有效,而当质量比较大时3种模型均有效;给定质量,初速度较大时只有连续模型比较有效. 连续模型预测的接触持续时间与初速度无关.      

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采用有限元方法对表面含有两个不同大小半椭圆裂纹的有限厚矩形板在拉伸载荷作用下 进行参数化求解，得到两裂纹取不同尺寸和位置坐标时附属裂纹(尺寸较小裂纹)对主 导裂纹(尺寸较大裂纹)前沿参考点($\theta= 0, \pi/2, \pi $)处的应力强 度因子的影响系数$\beta$, 然后结合神经网络技术建立了相邻裂纹尺寸和位置参 数到主导裂纹前沿点处$\beta$的多变量非线性映射关系.     

MODEL VERIFICATION ON 3D TIDAL CURRENT ANALYSIS IN TOKYO BAY

The results of a research project to verify the newly improved multiple- level model for 3D tidal current analysis in Tokyo Bay are presented. The improved multiple-level model includes additional effects due to Coriolis force, river inflows and wind shear stresses. Furthermore, a new numerical treatment of the open boundary condition was applied which effectively eliminated the spurious reflective waves often generated by various numerical methods simulating free surface flows. The mean (time-averaged or residual) and tidal currents in Tokyo Bay were simulated as examples to demonstrate the validity and capability of the newly improved multiple-level model. A series of numerical experiments was conducted to carefully examine the tidal circulations affected by the forcing factors of Coriolis force, river inflows and wind shears, both individually and combined. The numerical results demonstrated that the effects of each forcing term are physically reasonable, with the wind shear effect being the most significant and the case including all forcing terms being in best overall agreement with the field data collected in Tokyo Bay by the Ministry of Transportation. This study has contributed not only to the verification of the newly improved multiple-level model but also to the enhancement of the accuracy of numerical simulations of three-dimensional flow in coastal waters by this model.