计算固体力学的发展及其在航空航天工程中的应用

本文讨论了计算固体力学发展的基础和背景,并以它在航空航天领域中的应用为例,说明计算力学的应用所带来的益处。还讨论了为进一步发展计算固体力学应深入研究的一些课题。最后简要展望了计算固体力学的发展前景。

航空航天结构有限单元法教学探析

有限单元法在航空航天领域中应用极其广泛.航空航天专业有限单元法课程应针对其课程特点而开设,重构课程体系,注重理论联系实际,将教学重心从以往的理论教学转变为应用教学.文中还给出了在航空航天结构有限单元法教学中应涉及的几个实例.

航空航天结构中有限元方法教学与实践研究

有限元方法在航空航天结构的分析中应用极其广泛。本文面向航空航天专业,结合作者在航空航天有限元教学的实践经验,提出基础知识与实践并重的教学方式,实现课本知识与实践相互促进、相互推动,努力使学生在掌握课本知识的同时,不断开拓自己的视野,让学生真正做到从自我出发,主动去接受、学习知识,更好的掌握有限元法,为以后的学习、工作打下良好的基础。

航空航天结构中有限元方法理论与实践的教学衔接

在航空航天结构分析中,有限元方法应用极其广泛。本文针对航空航天背景专业,提出有限元方法课程教学应紧密围绕强化理论基础、突出工程实践、重在人才素质、面向科技创新的改革思路,结合作者多年从事航空航天有限元教学的经验,给出了在航空航天结构有限元方法教学中应涉及的几个实例。

航空航天结构拓扑优化方法的教学与实践研究

近年来,拓扑优化方法在航空航天结构的分析中的应用越来越广泛。面向航空航天专业,结合在飞行器结构强度设计基础等相关研究生课程教学的实践经验,提出理论知识与实践并重的教学方式,使得理论与实践相互促进、相互推动,努力使学生在掌握课程基础理论知识的同时,不断开阔视野,触类旁通,举一反三,让学生真正掌握拓扑优化法,为今后的学习、工作打下良好的基础。

利用在轨航天器扰动响应辨识其动力学参数的研究

从结构模态参数的可识别性出发,结合时域频域参数识别技术和数字处理技术,开发出航天器动力学特征参数在轨辨识系统,系统包括硬件和软件。在此基础上设计了模拟在轨航天器的试验验证系统,以检验辨识算法和设计软件的可靠性以及航天器在轨辨识的实时性,该试验系统包括一个对称的双梁结构,利用对称结构的弱耦合可得到多个密集模态。试验和模拟数字考核结果表明系统辨识算法可靠,精度可以到达设计要求。

航天器防护瓦脱落力学分析

以固体力学为基础研究了航天器中热防护瓦的脱落问题。通过考查防护瓦与机体间粘接面上剥离应力的存在,建立了新的力学模型,满足了粘结面上剪切应力的边界条件,克服了传统剪滞理论的缺点,并对航天器防护瓦的脱落做出了合理解释。进一步并分析了防护瓦长度、厚度及材料对剥离应力的影响,进而为防护瓦的设计提供力学参考建议。

航天结构热力力学的任务和应用

本文给出航天结构热力力学的应用背景和工作任务．首先讨论它的先决条件：载荷谱和材料特征．其次介绍一些典型的热力力学结构：再入热防护系统，轨道空间结构，以及碳纤维增强复合材料板件．然后，介绍热力力学的工作内容：热分析，经典结构分析，热损伤力学，以及热力力学耦合和结构试验．最后为简单展望．

让科学想象插翅高飞——介绍中央电视台节目《第6届全国周培源大学生力学团体赛》

2007年11月3日、5日和6日,中央电视台《异想天开》栏目首播和两次重播了专题节目《奇妙的力学》,全方位报道了第六届全国周培源大学生力学竞赛团体赛.节目播放后,反响热烈.经竞赛组委会与中央电视台协商,该节目录像带已挂在中国力学学会网站http：／／www．cstam．org．cn．供免费下载．

钢轨铝热焊焊缝材料与母材力学性能对比分析

铝热焊焊接工艺流程会使焊缝材料的力学性能发生改变,从而影响焊接接头的使用寿命,给列车的安全运行带来危害。根据实际焊接工艺设计了铝热焊接头,并从中取样,对比分析了母材和焊缝材料的静力性能、疲劳性能及裂纹扩展性能。试验结果表明:焊缝材料的弹性模量、泊松比、屈服强度与母材较为接近,而塑性、抗拉强度和疲劳性能相比于母材均有不同程度的降低。通过金相试验发现铝热焊焊接工艺使重结晶的焊缝材料晶粒粗大、内部缺陷变多,从微观角度解释了焊缝力学性能降低的现象。研究结果可为钢轨铝热焊的设计与分析提供基础数据。

融合编程实践与科研仿真的有限元方法教学改革探索

有限元方法是现代工程和科学领域中广泛应用的数值分析工具,是力学专业中一门重要的专业基础课。随着有限元方法与计算机技术的深入融合以及数值模拟需求的不断增加,熟练掌握与运用有限元方法的重要性日益凸显。传统的有限元教学侧重理论知识的传授,在实践教学中局限于简单算例,导致学生难以将理论知识与实际问题相结合。结合科研需求和技术发展趋势,作者在有限元的教学过程中,探索了融合编程实践和科研仿真的教学改革,通过引入有限元开源程序和编写小型项目来提升有限元编程的实践效果,通过引入科研课题仿真案例来丰富和完善有限元教学案例库。经过教学改革实践,提升了有限元方法的教学效果,为培养新时代高水平人才提供经验。

原子尺度断裂模拟进展

材料/结构的断裂是一个多尺度过程,绝大多数断裂过程都涉及到原子键的断裂,因此原子尺度的演化对材料的宏观断裂行为有重要影响.随着实验技术的飞速进步,高清电子显微镜已经可以观察到原子尺度的裂纹,而计算能力的日渐强大使得原子尺度模拟成为揭示实验现象背后的断裂机制、研究众多典型纳米结构材料断裂行为的有力工具.在本综述文章中,首先介绍了原子尺度断裂模拟的加载方法,包括均匀加载、速度梯度加载、K场加载和静水应力加载,并综合对比了上述加载方法的适用范围,然后给出了基于原子尺度信息定量计算断裂韧性的方法,包括能量释放率法、线下面积积分法、临界应力强度因子法、原子尺度内聚力模型法和原子尺度J积分法.随后介绍了近年来有代表性的不同类型的纳米结构材料(包括单晶、多晶、孪晶等晶体结构,非晶结构,异质界面结构)断裂行为模拟研究,例如钝化处理的单晶硅太阳能电池裂纹抗力大大增加、锂离子电池中锂化浓度控制的硅电极韧脆转变、错配应力驱动界面自发分层一步制备大尺度纳米硅片.这些研究结果揭示了实验现象背后的机理,同时和实验结果的一致性也印证了原子尺度模拟的可靠性与准确性.最后强调了原子尺度模拟面临的一些问题和挑战,并对将来的发展方向进行了展望.

编织复合材料拉伸力学性能的研究

针对三维四向和五向编织复合材料进行了拉伸实验，从宏观角度研究了它们的力学行为，获得了这些材料的主要力学性能参数及变形、破坏规律。基于宏观实验，本文还对拉伸试件断口进行了扫描电镜测试，从细观角度对编织复合材料的破坏机制作了分析，得到一些重要结论。

环氧树脂复合泡沫材料的压缩力学性能

对空心玻璃微珠填充环氧树脂复合泡沫材料进行了准静态压缩实验,研究了材料的宏观压缩力学性能,并提出了弹性模量和屈服强度的预测公式。此外,对压缩试件的断口进行了宏、细观观察,研究了材料的压缩破坏机理。结果表明,复合泡沫材料在压缩过程中,具有普通泡沫材料的应力-应变曲线的典型特征,在应变为2%左右时材料发生屈服,在应变大于30%后发生破坏。此外,材料的杨氏模量和强度均随密度的减小而下降,预测公式给出的结果与实验值基本一致。压缩试件断口的宏、细观观察表明,复合泡沫材料主要的破坏形式为剪切引起的弹塑性破坏。

三维四向编织复合材料力学性能的有限元分析

在已有研究的基础上,提出了一个新的三维编织复合材料单元胞体模型,该模型正确地反映了纤维束的交织方式,十分接近三维编织复合材料的真实结构,可用于三维四向编织复合材料有效模量的有限元数值预报,并合理确定复合材料内部全场应力分布。采用有限元软件对该模型进行了力学分析,得到了相关等效弹性性能参数。结果表明:有限元计算得到的三维编织复合材料的等效弹性性能与实验结果和理论预测值都吻合较好,从而验证了该模型的有效性。此外,基于新的单元胞体模型还确定了三维四向编织复合材料的应力场,为进一步的强度计算奠定了基础。

三维编织复合材料力学行为研究进展

对三维编织复合材料的细观结构几何模型和力学性能的研究进展进行了综述。重点介绍近几年该领域的研究成果和作者的一些研究工作,其中包括三维编织复合材料力学性能的实验研究和理论研究。在理论研究方面,介绍了弹性应变能法、纤维倾斜模型、三细胞模型和有限元模型等工作。最后,对未来的研究趋势进行了展望。

飞机机翼结构载荷测量试验力学模型与数据处理

以运七飞机为例,探讨了大型飞机机翼结构部件载荷测量试验力学模型,应变桥路设计和标定加载试验过程,通过对试验数据多元回归分析,建立了飞机机翼、尾翼结构部件载荷输入与应变输出关系方程,以此来获得飞机机翼、尾翼测量截面在实际飞行过程中的载荷-时间历程。

0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢动态力学性能研究

0Cr17Ni4Cu4Nb为沉淀硬化型不锈钢,常用在高强度冲击结构中。本文利用分离式Hopkinson压杆实验设备测定了该材料在多种应变率下的动态应力-应变关系,在此基础上选择了Cowper-Symonds动态强化模型来拟合和描述材料的动态本构特性。利用拟合得到的相应参数对该材料的动态力学性能进行详细的分析,同时还分析了该材料的工程应力-应变曲线和真实应力-应变曲线参数之间的相同点和不同点。

泡沫塑料力学性能研究综述

本文对泡沫塑料静、动态力学性能的研究文献进行了综述，重点介绍近期的研究进展，并简单介绍作者在这一领域的一些工作．

基础力学课程群实验教学改革的初步探索

介绍北京航空航天大学国家级精品课定位的基础力学实验教学的改革,包括以课程群为整体规划的三层次实验教学体系(基础实验、综合研究型实验与学生自主创新实验)以及结合教学实践关于基础与创新、能力与素质、本科教学与科研和校园文化诸关系的思考和一管之见.