鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶结构静力性能分析

鼓蜂窝四撑杆型索穹顶抛弃传统概念,结合了多撑杆构思,是构形最为丰富的一类索穹顶结构。为研究新型鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶结构静力性能,选取下弦节点布置方案1,建立跨度为120 m的有限元数值分析模型,研究该结构在不同荷载水平及分布方式下的变形和内力变化。并进一步对结构进行参数化分析,研究包括初始预应力水平、矢跨比、撑杆高度(厚跨比)及下弦节点布置方案等不同参数对于结构整体刚度与承载力的影响及变化规律。分析结果表明鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶具有良好的结构性能,各索杆均不容易发生破坏,结构整体刚度大。研究中给出了初始预应力水平与相关几何参数的合理取值范围,可为该结构索穹顶的实际工程设计与应用提供参考。

形状记忆合金蜂窝结构抗冲击性能研究

形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)在外载荷作用下可发生伪塑性变形,利用这一特性设计了可重复使用的冲击吸能结构.基于经典的形状记忆合金本构模型,建立了薄壁结构有限元模型,分析了不同类型蜂窝结构在不同冲击速度下的变形模式和能量吸收等动力特性,得到了具有最优能量吸收性能的形状记忆合金结构.此外,对比形状记忆合金和传统金属铝蜂窝结构的吸能性能发现,在不同速度冲击下,不同结构形式的形状记忆合金蜂窝同铝蜂窝在能量吸收方面具有较大差异,最优结构发生改变.该文成果可为形状记忆合金抗冲击蜂窝结构的选型和设计提供参考.

弧形负泊松比蜂窝结构抗冲击性能的有限元分析

拉胀蜂窝因其轻质、抗冲击和吸能强等特点,引起了学者们的广泛关注。采用有限元法探讨一类弧形蜂窝结构(arc-star-shaped honeycomb,ASSH)的整体面内冲击动力学行为,比较冲击速度对ASSH和传统星型蜂窝结构(SSH)的变形模式、动态响应和能量吸收能力的影响。结果表明,同等情况下,ASSH比SSH具有更好的抗冲击性能。此外,还研究了胞元壁厚和弧角等参数对ASSH吸能的影响,相关结果有望为负泊松比材料和结构的设计提供一定的参考。

Y型蜂窝等效模型及蜂窝夹芯结构车体的仿真分析

复合材料夹芯结构在轨道车辆车体轻量化中应用广泛,但在大型夹芯结构车体仿真计算时,存在结构层次复杂且分析经验较为缺乏等问题。本文提出考虑蜂窝双壁影响的Y型蜂窝等效模型,然后基于Y型蜂窝等效构建碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳纤维铝蜂窝夹芯板仿真分析模型,并将其分别与三点弯曲试验进行验证。根据传统列车车体的蒙皮骨架形式,构建碳纤维铝蜂窝车体和格栅增强碳纤维铝蜂窝车体,并运用BSEN12663:2010标准和《复合材料设计手册》中的设计标准分析其刚度、强度、应变等力学性能。研究结果表明:碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳纤维铝蜂窝夹芯板三点弯曲仿真结果与试验值误差分别为2.8%和0.1%,验证了Y型蜂窝等效模型具有较高的精度;碳纤维铝蜂窝车体的比刚度最低提升了49.4%,强度最高提升了64.5%;格栅增强碳纤维铝蜂窝车体的比刚度最低提升了67.6%,强度最高提升了66.2%。对于2种蜂窝夹芯结构车体的蒙皮来说,格栅增强碳纤维铝蜂窝车体应变最低下降了36.9%,失效因子最低下降了61.1%,相比碳纤维铝蜂窝车体有较充足的安全余量;相比原不锈钢车体,2种蜂窝夹芯结构车体具有较好的减重效果,碳纤维铝蜂窝车体减重33.4%,格栅增强碳纤维铝蜂窝车体减重13.1%。基于Y型蜂窝等效模型的碳纤维夹芯结构仿真分析,为先进复合材料轨道车辆车体结构轻量化设计提供了参考。

航空发动机蜂窝薄壁与基板间类T型结构件电阻点焊定位工艺研究

针对1:50超大厚度比下航空发动机GH3536蜂窝和K423A基板T型结构连接时的定位焊难题,采用功率55 kVA、频率4 kHz的逆变电阻点焊机,通过设计纯铜编织线包覆纯铜块(蜂窝侧)/铬锆铜圆柱(基板侧)异构电极,增大定位点焊有效导电面积,抑制电流集肤效应。结果显示,在最佳焊接工艺参数I=1.75 kA、t=65 ms、F=27 N条件下,能够实现蜂窝与基板的冶金连接,且蜂窝表面平整度高,蜂窝芯壁未发生弯曲。SEM、EDS微观组织分析结果表明,最佳定位点焊接头界面处Ni、Ti、Cr元素含量变化较为明显,熔合界面层厚度约为3μm,其中Mo元素含量先下降再增加,并在焊接区形成了含Mo的M6C和M23C6碳化物,这些化合物在高温条件下具有较高的强度,能够满足蜂窝/基板连接时的优质定位需求。

钢横梁SMA蜂窝结构加劲肋面外疲劳性能研究

针对某公路钢桁架桥工字型横梁腹板加劲肋下方出现纵向开裂问题,基于形状记忆合金(SMA)、蜂窝结构和波折腹板特性给出6种加劲肋方案:(1)横梁为原桥直腹板工字钢形状,有腹板间隙;(2)栓接钢板加固;(3)加劲肋为蜂窝结构,横梁为工字钢直板形状;(4)加劲肋为蜂窝结构,腹板为正弦波纹形状;(5)加劲肋为蜂窝结构,腹板为折线形状;(6)加劲肋下部抵住下翼缘板,不焊接。通过三维有限元数值模拟对不同加劲肋结构形式、有无SMA的蜂窝结构加劲肋腹板面外变形、疲劳应力幅和扭转角进行了比较研究。结果表明:腹板间隙处出现较大应力集中与变形扭转;栓接钢板加固、蜂窝结构加劲肋直腹板的抗面外变形疲劳效应效果显著,应力幅与位移都减少80%以上,蜂窝结构加劲肋直腹板相比于栓接钢板加固在提升抗扭转效应基础上钢材用量节约74.07%;蜂窝结构加劲肋折线腹板形式和加劲肋抵住下翼缘板方案不能有效加强抗扭刚度;使用SMA材料更有利于减少面外变形疲劳效应,最大应力幅减少可达77.86%,最大横向位移减少达到33.33%。综上所述,蜂窝结构加劲肋以更少的成本来增强横梁腹板抗面外变形与抗扭刚度。

超高速撞击蜂窝夹芯板的弹丸形状效应数值模拟研究

目的通过数值模拟研究不同形状弹丸在超高速垂直撞击下对蜂窝夹芯板的能量传递和损伤机制。方法采用固定FEM-SPH耦合方法,并将数值模拟结果与NASA的试验数据进行对比验证。经验证的模型被用于比较圆锥形、立方体和球形弹丸对蜂窝夹芯板能量吸收效率及损伤分布的影响。结果随着撞击速度的增加,前后面板的损伤面积以及蜂窝核心层的能量吸收和损伤面积均有所增加。D/H值的增加会降低前后面板的能量吸收效率,而提高蜂窝核心层的吸收效率。撞击位置的变化直接影响弹丸碎片在蜂窝核心内的分布,从而改变碎片云的膨胀区域和后面板的损伤形态。结论弹丸形状、撞击位置和速度等因素对蜂窝夹芯板损伤特征、能量吸收效率和损伤分布具有显著影响。

低密度填充蜂窝结构复合材料铣削损伤试验研究

为了研究低密度填充蜂窝结构复合材料加工特性,总结铣削典型形貌特征,提出合理的损伤评价方法并确定优选刀具。通过损伤机理分析,结合低密度填充蜂窝结构复合材料铣削试验,分析加工形貌及其对加工质量影响特性,以蜂窝壁宽度W s作为指标对不同刀具铣削加工质量进行评价。结果表明,低密度填充蜂窝结构复合材料铣削加工表面损伤特征包括蜂窝壁变宽、填充材料凹坑、蜂窝壁分层以及蜂窝壁毛刺;蜂窝壁变宽是加工表面普遍存在损伤现象,且双层蜂窝壁变宽程度尤为剧烈,对表面质量有重要影响。以蜂窝壁宽度W s作为损伤评价特征能准确反映加工表面质量,其中PCD铣刀加工表面的蜂窝壁宽度增幅最小,为6.7%,加工表面整洁;玉米铣刀和涂层四刃铣刀加工表面质量较好,纤维残余较少,毛刺和撕裂较小;金刚石磨头加工表面质量差,表面粗糙,容易形成堆积切屑,蜂窝壁宽度增幅最大,为25.6%。因此,PCD铣刀为低密度填充蜂窝结构复合材料最佳刀具。

正弦曲边箭形蜂窝夹芯板抗爆性能研究

爆炸产生的冲击力会对建筑物造成严重破坏.采用一种正弦箭形夹芯板研究其抗爆性能,分析了夹芯板、钢板在不同厚度参数及爆炸荷载下的吸能特性.结果表明:在爆炸作用下,夹芯板变形有局部坍塌和整体坍塌等变形模式,整个系统内夹芯板的比吸能值大于钢板;厚度为0.7 mm和0.3 mm的蜂窝夹芯板容易对保护的构件造成损伤;相较于箭形蜂窝夹芯板和内凹六边形蜂窝夹芯板,正弦箭形蜂窝夹芯板具有更好的吸能特性.

周期蜂窝超结构的振动性能分析

为探究周期蜂窝超结构在动力学减振控制方面的应用潜力,采用数值仿真分析方法,通过能带结构、模态振型、物理特性及有限阵列结构传输特性对周期蜂窝超结构的带隙特性及其形成机理开展深入分析。研究结果表明:在450Hz以内,由硅橡胶组成的二维周期蜂窝超结构(晶格常数α为9.8mm)的能带结构中存在两条完全带隙,并且多条方向带隙(Γ-X)对于拓宽减振频率范围具有重要意义;具有附加连接的二维周期蜂窝结构具有更为显著的带隙特性,而且连接处使用刚性材料更有助于增强弹性波在结构中的衰减性能;无限周期结构的带隙频段和有限阵列结构的振动衰减频段具有较好的吻合性。该项工作可为结构减振设计提供新思路、新方法。

现浇钢筋混凝土密肋蜂巢芯楼盖施工关键技术

引入现浇钢筋混凝土密肋蜂巢芯楼盖结构形式,在大量工程实践成功应用的基础上,通过工艺原理及特点、工艺流程、操作要点以及主要质量控制措施的阐述,总结提炼了现浇钢筋混凝土密肋梁蜂巢芯楼盖施工关键技术,为类似工程提供可借鉴的方法。

蜂窝形和T字形立体机织物的织造要点

探讨蜂窝形和T字形立体机织物的织造要点。介绍了蜂窝形和纬向T字形立体机织物的设计与织造方法,包括截面形状设计、上机参数选择、上机图设计和织造步骤等。最终在普通小样织机上成功织造出了蜂窝形和纬向T字形立体机织物,节省了生产成本,织造的织物可控性好。认为:该类织物的规模化生产还需较长的时间才能实现。

蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的试验研究

为了考察轴压比对蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的影响,本文进行了3根不同轴压比的蜂窝状钢骨混凝土L形柱的低周往复水平荷载试验,研究了该L形柱的破坏形态、滞回特性、延性、黏滞阻尼系数等抗震性能。研究表明:蜂窝状钢骨能增强钢骨与混凝土间的黏结能力,提高其协同工作与整体受力性能。蜂窝状钢骨的存在,延缓了L形柱的刚度退化,提高了延性,增强了结构的耗能能力及抗震性能。轴压比对该新型构件的破坏形态及抗震性能影响明显。随着轴压比的增大,构件的破坏形态由类似于剪切破坏向轴压破坏形态转变。轴压比越大,构件的极限承载力越大,但延性与黏滞阻尼系数越小,耗能能力越低,抗震性能越差。研究还发现,该新型构件的正、反方向承载力及延性有所差别。

蜂窝陶瓷蓄热体破损原因分析

通过对国内蜂窝蓄热体研制与应用方面技术资料的收集以及武钢大型厂蜂窝蓄热体破损状况的现场调研,系统地总结蜂窝蓄热体的破损形式,探讨蜂窝蓄热体的破损原因,为新型、长寿、高效蓄热体的研究提供参考。

蜂窝状催化剂脱硝过程数值计算

对蜂窝状催化剂内部的对流、传质、化学反应过程进行分析研究。建立壁面区域的控制方程,由几何对称性及扩散平衡写出边界条件,生成自适应网格,利用有限差分法对控制方程进行离散,求壁面NO浓度分布;建立蜂窝状催化剂通道内部区域的控制方程,由几何对称性及扩散平衡写出边界条件,采用交替方向隐式(ADI)算法对控制方程进行离散;最后通过方程式联立并求解,得到对于给定温度、气流速率、一定的脱硝效率和可接受氨泄漏量的条件下最佳NH3/NO比的计算式。实例计算得出:SCR反应仅发生在靠近催化剂壁面的一薄层内,其余部分均为死区;由催化剂单个孔内NH3和NO沿轴向的浓度分布情况,得到各断面上NH3的浓度下降比NO来得快,主要由于NH3在高温下被氧化而导致的结果;由一定NO进气浓度、温度和气流速率下的最佳NH3/NO比,得出最合适的NH3给气流量与NO不是等摩尔。

船舶宏观负泊松比蜂窝夹芯隔振器优化设计

对新型宏观负泊松比蜂窝夹芯船舶隔振器形状及尺寸设计方法进行研究,探讨蜂窝形状参数及壁厚对整体隔振性能影响。建立负泊松比蜂窝夹芯隔振器动力学分析有限元模型,给出蜂窝胞元壁厚、胞元宽度尺寸、胞元高度尺寸对隔振器结构应力、固有频率、底部振级及振级落差影响曲线;建立以蜂窝胞元壁厚、胞元宽度尺寸、胞元高度尺寸为设计变量的蜂窝夹芯隔振器动力学优化模型。结果证明了形状参数影响曲线的有效性,可为负泊松比蜂窝隔振器设计提供指导。

仿蜂巢形多孔介质模型内流体流动数值模拟研究

构建仿蜂巢形多孔介质模型,利用流体计算软件Fluent对流体在其内部的流动状况进行模拟,考察不同初始流速、不同孔径大小等参数对多孔介质内部流体的流动特性及其对微生物在多孔介质内部的附着生长情况的影响。研究结果表明,多孔介质内随初始流速的增大,流体剪切力增大,微生物在小孔内附着生长的几率降低;相同初始流速条件下,随多孔介质内部孔径的增大,适宜在多孔介质内微生物生长的区域减小,生物膜较难形成;多孔载体底层内的流速随载体厚度的增大而降低,导致多孔载体底层的微生物因得不到营养物质而脱落死亡。模拟范围内得到的最佳流体流动特性参数为初始流速0.001m/s和模型结构参数孔径直径20μm。

改进型蜂窝状空间分解的实时碰撞检测

目前高速、精确的碰撞检测研究已经成为虚拟现实领域研究的热点。在图像空间的碰撞检测研究基础上,设计了基于蜂窝状空间分解的碰撞检测算法。首先完成非碰撞多面体的快速剔除,对碰撞多面体局部进行空间分解,进而,反向投影构建碰撞模型局部子包围盒,完成沿相反方向进行子包围盒蜂窝状空间分解,将碰撞检测转化为判断在下一帧中多面体蜂窝子空间内局部子多面体截面到对方阈值线的距离值与对方所设定阈值大小的关系问题,完成任意多面体间的精细碰撞检测。摆脱了图形硬件信息存储的限制,也使基于图像空间的碰撞检测适用于任意多面体,提高了碰撞检测的速度和精度。

蜂窝形钢空腹夹层板楼盖振动舒适度分析

为了研究新型蜂窝形钢空腹夹层板楼盖的竖向振动舒适度,以自振频率和加速度为双控指标,采用子空间迭代法计算结构基频和各阶振型;然后,采用行走路线法对结构进行时程分析,计算结构在人行荷载作用下的加速度响应.考虑跨高比,上覆混凝土板厚度和上、下肋刚度对结构基频和加速度响应的影响,对结构进行参数化分析.结果表明:蜂窝形钢空腹夹层板基频随着跨高比、上覆混凝土板厚度的增大而减小,随着上、下肋刚度的增大而增大;峰值加速度随着跨高比的增大而增大,随着上覆混凝土板厚度及上、下肋刚度的增大而减小.

蜂窝状钢骨混凝土L形截面异型柱的正截面受力性能分析

蜂窝状钢骨混凝土L形柱,是一种特别适于钢结构住宅建筑的新型异形柱.为了全面掌握该新型构件的受力、变形特性,首先对2根试件进行了单调加载试验,研究了轴心和偏心压力作用下该新型构件的受力、变形性能与破坏形态;然后利用ANSYS软件进行非线性有限元分析,研究了钢骨腹板开洞率、配钢率等因素对该新型构件性能的影响及其规律,并提出设计建议.研究表明,该新型构件的破坏模式与相应荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏模式相似;在荷载不超过最大荷载的80%之前,该新型构件的截面应变符合平截面假定;钢骨腹板开洞能够增强混凝土与钢骨的协同工作能力;该新型构件的极限承载力随着配钢率、配筋率、混凝土强度、钢材强度的增加而增加,但随其长细比的增加而降低;加载角和偏心距的改变对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的承载力影响非常敏感,设计时宜尽量避开最不利加载角对构件承载力的影响.