高职院校“三明治”人才培养模式研究与实践——以Y职业学院航海类专业为例

“三明治”人才培养模式源于英国“三明治”教学方案,采取学校理论教学与企业实践交替进行的形式,着力培养适应岗位需求、适合企业要求的高素质技术技能人才。航海类专业实践性强,对学生的动手能力要求高,船上真实工作体验对提高航海类专业人才培养的适用性发挥着不可替代的作用。本文基于“三明治”人才培养模式的内涵,分析当前我国高职院校“三明治”人才培养模式存在的问题,提出优化对策,并以Y职业学院航海类专业为例进行个案分析,为高职院校航海类专业人才培养模式探索提供参考和借鉴。

纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体高速冲击损伤分析

纤维金属板蜂窝夹芯结构作为一种轻质航空结构,研究其抗鸟体高速冲击性能具有重要的现实意义。本文提出一种基于连续介质损伤力学的有限元模型,研究鸟体高速冲击下纤维金属板蜂窝夹芯结构的力学行为及损伤机理。采用光滑粒子流体动力学(Smooth particle hydrodynamics, SPH)法对鸟体类流体力学行为进行建模;采用Johnson-Cook模型模拟金属层冲击力学响应;采用三维Hashin准则,考虑应变率效应,模拟复合材料层板面内损伤演化;采用界面单元模拟层间分层现象。编写用户材料VUMAT子程序,实现基于ABAQUS/Explicit软件平台的数值求解。探讨鸟体速度、蜂窝高度和面板厚度对纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体冲击性能的影响,分析预应力条件下纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体高速冲击损伤特性,为夹芯结构鸟体冲击问题数值分析提供一定的参考。

航天器蜂窝夹层结构板制造工艺可靠性研究

针对航天器蜂窝夹层结构板的制造效率、形位精度、胶接强度和预埋件拉脱力等可靠性要求,根据其制造工艺特点,通过建立基于制造工艺流程的串联模型、基于制造工艺单元的顺序关联模型、基于制造工艺参数的网状关联模型和考虑检验工序的功能关联模型4种典型的制造工艺可靠性模型,明确工艺设计的控制内容及工艺改进方向和要求。通过常见故障模式和原因分析,进一步验证可靠性模型的分析结果,明确制造工艺改进措施。在实际生产应用中,通过零件定型,优化制造工艺流程和减少串行制造工艺单元;通过优化工艺参数、固化工艺状态、应用自动化智能工艺装备,减小制造偏差,提高产品可靠性和生产效率。

高速磁浮列车泡沫三明治板在冲击载荷下的吸能特性与参数优化

建立模拟高速磁浮列车泡沫三明治裙板冲击的有限元模型,基于搭建的钢球冲击试验装置验证模型的有效性,研究冲击速度、前后金属面板厚度和支撑间距对泡沫三明治板吸能量和冲击载荷的影响。采用响应面法建立泡沫三明治板内能和初始峰值载荷的代理模型,基于遗传算法提出冲击速度、前后面板厚度和支撑间距等参数的优化方法。研究结果表明:在低速(8 m/s)冲击下,泡沫三明治板具有更好的吸能效率,吸能效率能达到90%以上;随着冲击速度增加,吸能效率显著下降;增加冲击间距不仅能延长冲击作用时间,也能显著降低冲击载荷峰值力,降幅达到13.59%;针对高速磁浮列车泡沫三明治板的吸能设计要求,通过调整前、后金属面板的厚度可有效改善其吸能效果。内能和峰值力的预测值与其真实值之间的最大相对误差分别为4.14%和0.96%,满足高速磁浮列车泡沫三明治板吸能特性预测的精度要求。

钢制金属I型夹芯板界面疲劳脱粘特性分析

[目的]针对金属I型夹芯板界面的脱粘失效破坏,开展金属夹芯板界面疲劳脱粘特性分析。[方法]基于内聚力模型理论,考虑时间历程、三维结构节点多自由度的损伤演化方程与收敛判定准则,开发适用于三维复杂结构的界面疲劳脱粘模拟程序;与焊接接头脱粘实验结果进行对比,验证所开发程序的准确性,并进一步对钢制金属I型夹芯板的界面疲劳脱粘行为进行数值模拟。[结果]结果显示,所开发的三维界面疲劳脱粘数值模拟程序与焊接接头脱粘实验间最大的模拟误差仅为14.05%;I型夹芯板承受面外载荷时,夹芯板界面处的脱粘破坏主要表现为沿焊缝方向的表面裂纹扩展,当裂纹扩展至夹芯板长度的70%左右时,裂纹开始贯穿腹板形成贯穿裂纹。[结论]所开发的三维复杂结构界面疲劳脱粘程序可以实现对金属夹芯板界面疲劳脱粘寿命的有效评估,对实际工程应用具有一定的指导意义。

互联网+三明治教学法在组织学与胚胎学实验教学中的应用

组织学与胚胎学实验课程占教学总学时的50%以上,课程目标是提升医学生的综合能力和动手操作能力,强化素质教育,在“应用型人才”培养的过程中起着重要的作用。传统实验教学中,“满堂灌、说教式”的传统教学方法经常使学生缺乏思考和动手操作能力,变成了课堂“低头族”和“瞌睡族”,已不能完全适应组织学与胚胎学实验教学的发展,如何将“教师、教材”为核心的被动教育模式转变为以“学生动脑、动嘴、动手”的主动模式,是教师在教学实践中从未停止探索和思考的一个问题。文章在概述了三明治教学法内涵的基础上,提出了将互联网+三明治教学法有机结合的混合式教学模式,突破了传统教学过程中的诸多弊端,体现了“以学生为中心”的教学理念,有效调动学生学习的积极性,提升学生的课堂积极性、增加满意度和激发创新思维,并从课前、课中、课后及评价等方面论述了互联网+三明治教学法在实验教学中的应用,对于进一步深化课程教学改革、提高教学质量具有积极意义。

预制混凝土夹心保温墙体GFRP连接件抗剪性能研究

纤维增强材料连接件因导热系数低、耐久性好等特点,在建筑外墙中具有广阔的工程应用前景。然而,纤维增强材料连接件抗剪性能较差,有必要开展采用纤维增强材料连接件的墙板抗剪性能研究。利用Abaqus有限元软件,选择合理的混凝土和连接件本构模型,建立4种不同类型连接件的数值模型。通过与试验结果进行对比,证明所建模型的有效性。随后探讨混凝土等级、连接件数量、连接件布置方式对夹心保温墙板抗剪承载力的影响。研究结果表明,提高混凝土等级能够提高部分夹心保温墙板在破坏阶段的承载力,但提升能力十分有限;连接件水平布置比垂直布置的墙板承载力略高;对于使用棒状及类似形状连接件的夹心保温墙板,增加连接件数量是最直接提高抗剪能力的方式。最后,分析了夹心保温墙板不同的失效模式及其计算方法。

某星载降水雷达结构动力学优化设计方法

针对某星载降水雷达结构动力学优化设计要求,在有限元分析的基础上,采用Kriging(克里金)代理模型对某星载降水雷达的有限元模型进行近似化处理,并利用改进遗传算法对其蜂窝板结构参数进行优化设计,获得较优设计方案。最终通过某星载降水雷达结构动力学优化设计案例以及力学试验证明该方法的有效性。

同轴空间相机铝蜂窝夹层主承力板设计

为某型号同轴空间相机设计了具有铝蜂窝夹层结构的轻量化主承力板。从加固结构和预埋件两方面改良传统蜂窝夹层,上下碳纤维面板选用M40J,铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]s,铝蜂窝芯子规格为3×0.05mm,主承力板设计重量为3.98kg。采用基于正交各向异性实体单元的蜂窝夹层结构等效建模方法,将铝蜂窝芯子等效为“中间层”,仿真分析结果表明,主要空间工况下主次镜间的相对位移不超过9.904μm,相对转角不超过4.708″,对应相机调制传递函数最小值为0.252,较设计值仅下降约2%,整机基频达到94.4Hz,相机动、静力学特性能够满足可见光波段遥感器设计要求。

芯材双向开槽工艺对PET泡沫三明治结构弯曲性能的影响

借助实验结合仿真分析的研究方法,深入探究了芯材表面双向开槽对PET泡沫三明治结构弯曲性能的影响,采用熵权法-优劣解距离法对16种开槽工况进行了详细分析。结果表明,在三点弯曲实验中,PET泡沫芯材的压缩应变主要集中在中间压头附近,永久塑性变形出现在铝合金面板和胶层处,未在各组分材料中发现明显的失效行为。随着芯材开槽体积的增大,结构的刚度、峰值载荷和总能量吸收均增大,结构的比吸能减小;开槽深度、宽度、间距会对这些性能指标产生显著影响;胶粘剂在连接芯材和面板的同时,增强了结构的抗弯曲性能。最后,基于熵权法-优劣解距离法,确定了芯材表面最优的开槽方案。

圆弧形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力响应研究

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆弧形夹芯板的运动方程解析求解。在理论模型有效性验证方面,低速冲击下蜂窝夹芯板中心最大横向位移的理论模型计算结果与ABAQUS有限元仿真结果的最大相对误差为4.9%,同时求得理论模型与已发表文献计算出的接触力最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。通过理论模型研究了蜂窝胞元参数变化对蜂窝夹芯板动力响应的影响,研究结果表明:随着球形冲击器的冲击速度递增,圆弧形蜂窝夹芯板中心最大横向位移也呈现出递增的规律;圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元半径或角度的增大而减小,当蜂窝胞元半径从5 mm增加至7 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少40.28%;当蜂窝胞元角度从30°增加至60°时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少83.64%;蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元壁厚的增大而增大,当蜂窝胞元壁厚从1 mm增加至3 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性提升59.51%。通过减小胞元角度和半径,增加胞元壁厚可以提升圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性。

船用夹芯复合材料加筋板结构变形研究

文中测量了类似均布载荷下夹芯复合材料加筋板的变形值,使用实体单元建模方法和实体单元、壳单元相结合的简化建模方法建立了6个不同网格尺寸的有限元模型.有限元计算结果表明:使用实体单元、壳单元相结合的简化模型4可以以较高的计算效率取得误差在5%以内的计算结果.有限元建模此类夹芯复合材料加筋板时可使用实体单元、壳单元相结合的方式来简化,且复合材料蒙皮的网格尺寸应控制在蒙皮厚度的10倍左右,夹芯厚度方向至少划分两个网格.

冲击荷载作用下仿生蜂窝夹层梁动态响应数值模拟研究

为了探究双层夹芯新型仿生蜂窝夹层梁(Bio-inspired Honeycomb Sandwich Beam,BHSB)的抗冲击性能,利用ABAQUS有限元软件建立了其在冲击荷载作用下的三维有限元数值模型,并将数值模拟结果与已有试验结果进行了对比,验证了该模型的有效性。在此基础上,分析了BHSB在冲击荷载作用下的动力响应,并与传统蜂窝夹层梁(Honeycomb Sandwich Beam,HSB)进行了对比。同时利用该数值模型进一步分析了冲击荷载作用下橡胶夹芯(夹芯Ⅰ)厚度、材料类型和蜂窝夹芯(夹芯Ⅱ)壁厚等几何参数对BHSB的冲击荷载、能量吸收的影响。结果表明,与HSB夹芯发生剪切破坏不同,BHSB的破坏主要为上部蒙皮处基体开裂,而夹芯保持完整。与HSB相比,BHSB峰值力高约一倍,且整体变形较小。随夹芯Ⅰ厚度的减小,BHSB抗冲击性能一定程度上得到改善。夹芯Ⅱ壁厚的改变对该结构的冲击荷载有显著影响,而对其能量吸收无明显影响。对比橡胶与PMI泡沫两种不同夹芯Ⅰ材料类型下的BHSB动态响应,可知从抵抗冲击荷载角度,采用橡胶夹芯的BHSB冲击性能优于采用PMI泡沫夹芯的BHSB冲击性能,但从吸能效果方面,后者更具优势。

铝蜂窝夹芯结构抗爆性能仿真分析与优化

利用CONWEP计算模型对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了有限元分析,以背板最大变形和夹芯层比吸能作为抗爆性能指标,根据不同基体材料的组合结构建立了铝蜂窝夹芯结构的基准模型.基于基准模型,定量研究了铝蜂窝夹芯结构各部分结构参数和蜂窝胞元类型对其抗爆性能的影响规律.结果表明面板材料采用Al2024T351,背板材料采用RHA的组合结构具有良好的抗爆性能;相比于背板厚度变化,面板厚度的变化对铝蜂窝夹芯结构抗爆性能指标的影响更显著.应用构建代理模型的方法对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了多目标优化设计,使铝蜂窝夹芯结构的抗爆炸冲击波性能得到了明显改善,这对抗爆结构的工程设计有一定指导意义.

Ⅰ型金属夹芯板试验模型缩比关系影响分析

为探索缩尺比对金属夹芯结构极限承载能力模型试验的影响规律,为典型金属夹芯结构试验模型的设计提供参考。针对Ⅰ型金属夹芯板的单轴压缩问题,通过非线性有限元对不同板厚缩比、不同长度缩比组合下的缩比模型极限承载特性进行对比分析,以获取Ⅰ型金属夹芯板缩比模型承载特性与缩尺比的关系。计算结果表明,板厚缩比与长度缩比相同时,不同缩比模型的极限承载特性成比例吻合;板厚缩比与长度缩比不一致时,板厚的变化将导致模型的失效模式产生偏差,降低缩比模型的计算结果吻合度,缩比模型的极限承载能力与缩尺比呈现非线性。因此,试验模型设计时应充分考虑缩尺比奇异性和承载特性非线性的影响,以提高缩比模型的相似度。

挖补修理平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩渐进失效机理

针对单侧面板挖补、单侧面板加芯子挖补、双侧面板加芯子挖补3种修理方式,采用一维阶梯挖补模型代替三维模型研究挖补修理平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩渐进失效机理。建立能够模拟蜂窝壁损伤演化的有限元模型,利用内聚力模型模拟胶层损伤。试验和仿真结果表明,完好件和各种挖补方式试验件的破坏模式均为向非修补面板内凹的屈曲变形;各种挖补方式的侧压强度恢复率均在75%以上,大小排序为:单侧面板挖补、双侧面板加芯子挖补、单侧面板加芯子挖补;完好件和各种挖补方式试验件均未出现面板损伤,均出现蜂窝壁横向损伤和剪切损伤,且横向损伤均先出现,均在与发生大变形的蜂窝芯格相连的胶层处出现应力集中;蜂窝壁纵向损伤仅出现在单侧面板挖补件上,胶层损伤只出现在双侧面板加芯子挖补件上;芯子蜂窝壁损伤均发生在靠近替芯的母体芯材上。

考虑结构因素的蜂窝纸板等效模型适用性研究

为提高蜂窝纸板的数值计算精度、适用不同规格蜂窝纸板等效模型选择,分析了不同等效模型对不同结构蜂窝纸板固有频率的对应等效精度。首先,对Reissner等效模型、Ekavall等效模型和三明治夹芯板模型分别进行有限元建模;其次,将等效板的模态分析与实验结果进行对比,分析不同胞元边长、厚度与芯纸克重对等效模型的精度影响;最后,总结这3个变量对不同模型计算精度的影响规律,在此基础上得到蜂窝纸板固有频率解析方程。结果表明:Reissner理论模型适用于厚度小于等于20 mm的蜂窝纸板;Ekavall等效模型整体精度最高,误差基本低于10%;三明治夹芯板模型在蜂窝纸板胞元边长为10 mm时精度最高;在胞元边长与厚度相同的情况下,芯纸克重对计算精度影响较小;所得解析方程的解析结果与实验结果对比误差在12.43%以内。该结论为蜂窝纸板的模型选取提供依据。

基于子模型法的复合材料机翼蒙皮稳定性分析

某型无人机机翼采用蜂窝夹层结构,本文利用有限元方法对其进行稳定性分析。为降低计算量和局部屈曲模态的影响,在整体模型中提取主翼盒作为子模型,并在主翼盒边界上施加从整体模型中提取的位移约束,得到了机翼蒙皮的临界屈曲载荷因子,与全机静力试验结果对比,试验时该处发生屈曲,分析得到的临界屈曲载荷与试验得到的临界屈曲载荷误差为6%。有限元分析结果表明,加厚蜂窝夹层厚度可以提高机翼蒙皮的屈曲载荷因子。本文可为机翼蒙皮的稳定性分析提供方法。

CFRP−泡沫铝夹芯结构控制臂优化设计

为满足控制臂的轻量化设计需求,提出了一种采用碳纤维复合材料(CFRP)−泡沫铝夹芯结构的汽车悬架控制臂,并对CFRP面板进行结构优化设计.通过泡沫铝准静态压缩试验验证了泡沫铝六面体胞孔模型的准确性,利用CFRP力学性能试验获得了碳纤维复合材料的性能参数,设计一种由CFRP−泡沫铝夹芯结构本体和铝合金连接件组成的悬架控制臂,控制臂本体与连接件之间采用胶−螺混合连接.在此基础上,建立CFRP−泡沫铝夹芯结构控制臂有限元模型,利用多层次优化方法对CFRP面板进行铺层优化.结果表明,相较于钢制控制臂,优化后夹芯结构控制臂的质量减少了26%,同时强度、刚度和模态性能都有所改善.

基于分布式光纤静态应变测量的蜂窝夹层板脱粘损伤模型修正方法

脱粘损伤作为蜂窝夹层板最主要的损伤之一,由于难以被肉眼直接察觉,严重影响飞行器运行安全.为此提出了一种基于分布式光纤静态应变测量的蜂窝夹层板脱粘损伤模型修正方法.通过在铝蜂窝夹层板内部埋入分布式光纤网络来接收结构件的应变响应信号;采用间隙平滑方法,对测量路径的应变信号进行二阶拟合,将拟合结果插值到二维空间得到基准信号;通过构建损伤因子并设置阈值来划定损伤识别区域;基于滑窗扫描的虚拟损伤建模来确定损伤定量信息;通过对虚拟损伤模型进行有限元模拟获取模拟信号,并利用相关性分析方法找出相关性最高的含损数值模型,实现蜂窝夹层板的损伤信息量化表征以及结构状态的同步演化和性能预测.在铝蜂窝夹层板上对静力有限元模型修正方法进行了验证,实验结果表明此种方法适用于蜂窝夹层板损伤参数的量化识别和模型状态演化.