深水钢悬链线立管触地区疲劳实验系统设计

深水钢悬链线立管(steel catenary riser, SCR)触地区易发生疲劳破坏, 且疲劳寿命预测问题是目前理论计算与数值分析的难点, 通过实验能更好地促进理论和数值研究. 因此在相关理论研究基础上, 设计一套SCR触地区疲劳实验系统, 模拟实际工作状况, 考虑张力、弯曲、内外压与管土相互作用等因素的变化组合. 该实验系统为以后开展深水立管疲劳实验、研究SCR触地区疲劳破坏机理以及准确预测SCR触地区的疲劳寿命奠定基础.     

焊接机器人在车间的步态轨迹路径规划方法

对焊接机器人在车间的步态轨迹路径规划时,存在无法保证机器人稳定运行,且路径规划的适应性差的问题,为此提出焊接机器人在车间的步态轨迹路径规划方法。首先用0或1表示任意时刻机器人脚末端的触地状态,进行焊接机器人步态因子分类;然后构建地形递增函数,并生成焊接机器人在车间的步态轨迹;最后划分焊接机器人运行中的扫描模式,规划焊接机器人作业路径。通过实验可知,所设计方法可以保证焊接机器人以更稳定状态运行,且路径的适应度较高,稳定性较好,保持匀速的步态轨迹运行,具有显著的效果。     

爆炸载荷下飞机典型加筋结构毁伤特性

为了探讨爆炸载荷下飞机典型加筋结构的响应规律,开展了爆炸实验,获得了飞机典型结构表面的反射超压历程,加筋结构的应变、位移等结构响应数据。并结合实验结果建立了高置信度的有限元模型,研究了所选结构的变形分布规律和塑性毁伤特性。结果表明,对于本文中选取的飞机加筋结构,塑性变形除了会开始于常见的加强筋中点外,还会开始于加强筋与加强筋联结处、加强筋与外框联结处。这主要是受加筋板的双向拉伸变形和应力集中的影响。进一步总结了随冲击波正压时间增长,能够引发加筋结构塑性变形的有效冲量和反射超压峰值阈值。研究结果对飞机气动外形、抗爆能力设计具有重要意义。     

基于重球触地实验的空区塌落振动分析及治理

根据相似理论,以重球落地实验模拟采空区坍塌进而指导采空区治理为出发点,在振动波动特性分析的基础上,分别开展了质量为4 kg和10 kg的重球从1.0、1.5和2.0 m的高度落地的峰值振动速度测试实验;首次提出了累计振动速度衰减率和相对能量比概念;以普氏拱理论为基础,分析了采空区坍塌振动速度。研究表明:振动速度与重球质量和落地高度成正相关,且前者对累计衰减率的影响大于后者;随着测点距离的增大,振动速度整体表现为衰减趋势;重球质量为4 kg和10 kg时,在水平距离重球落地点3.0 m处的累计衰减率分别为79.79%~81.61%和79.95%~83.52%。不同介质交界面的反射和折射可引起振动速度的小幅度“跃增”。重球质量对振动能量衰减影响明显;质量越大,近区能量衰减越慢。采空区冒落体582.5~5 926.5 t,引起的振动速度远大于边坡安全允许值。采用“采空区顶板崩落+边坡削坡”方案进行治理后,边坡安全系数可达到1.26,消除采空区安全隐患。     

弹体触地的数值模拟分析

针对弹体结构,从弹体尺寸和靶体尺寸的选择方法、撞击速度与连接板中心碰撞到挡板所需要的时间T关系、本构模型参数的选择以及网格处理方法进行了逐项分析和解释。数值模拟分析结果表明:采用靶体碰撞弹体模拟弹体触地情况,必须对实验模拟的合理性和有效性进行分析,靶体的最小长度选择不仅与弹体中塑性波波速有关,还与头部锥体材料和几何尺寸有关;弹体材料的屈服强度严重影响到时间T,在一定的碰撞速度范围内,可近似采用某一不变的动态屈服强度进行计算,但决不能采用静态屈服强度;目前提供的网格删除参数用来分析连接板碰到挡板问题并不完全适用,必须经过修正才行。