应力三轴度和Lode角的舰用钢动态失效准则

准确获得舰用钢的失效特性是开展爆炸冲击等载荷作用下舰船毁伤评估的重要前提,应力三轴度和Lode参数是衡量材料应力状态的重要参量.为综合考虑应力状态、应变率和温度对舰用钢失效特性的影响,将考虑应力状态的MMC准则与考虑应变率、温度效应的J-C断裂准则相结合,提出了基于应力三轴度和Lode角的典型舰用金属动态失效准则,基于ABAQUS平台开发了VUMAT材料子程序,给出了动态失效准则的一般流程和实现方法.最后,通过开展一级轻气炮发射弹体侵彻2 mm厚舰用低碳钢穿甲试验,获得弹体侵彻钢板前后的速度变化,结合弹体侵彻钢板后剩余速度的比较对失效准则的有效性进行了验证.结果表明,考虑应力三轴度和Lode角的动态损伤失效准则能有效预测舰用金属材料的动态损伤失效,新模型较常用的J-C断裂准则在预测弹体剩余速度方面具有更高准确性.新准则可用于预测爆炸、冲击和侵彻等载荷作用下舰船结构爆炸破口尺寸、破坏模式、弹体剩余速度等.

AISI4340钢的绝热剪切与动态失效准则

绝热剪切是材料在高应变率加载下的一种典型破坏模式,绝热剪切带的激发和演化过程依赖一定的应变率应变等力学条件。通过对AISI4340钢的绝热剪切细观机理分析,提出了包含应变率效应的动态失效准则。针对ZRR问题分别应用静态和动态失效准则。计算结果表明:静态失效准则下材料的破坏模式以整体塑性变形为主;而动态失效准则下材料发生绝热剪切破坏,且表现出明显的剪切带高度局域化特征。

水下爆炸作用下金属材料动态失效判据

对某金属材料制成的圆筒形试件进行水下近距爆炸试验,得到水下近距爆炸条件下材料的动态断裂应变,结合能量方法,给出水下近距爆炸时材料的动态屈服强度,并和静态拉伸试验及霍普金森拉杆试验(SHTB)结果对比,比较屈服强度、极限拉伸应变和能量吸收率等参数,并探讨SHTB试验所得失效判据在水下爆炸条件下的适用性。对比材料失效判据常规研究方法和水下爆炸实际效果,对于船体及其模型的结构抗爆设计和评估具有参考价值。

爆炸和冲击载荷下金属材料及结构的动态失效仿真

通过数值模拟研究爆炸冲击载荷下金属材料和结构的动态失效规律,对表征爆炸冲击毁伤效应及设计新型抗冲击结构有重要意义.强动载下金属材料失效涉及材料大变形、热力耦合、材料状态变化等多个复杂物理过程,给数值仿真带来了极大挑战,其中包括裂纹、剪切带等复杂失效模式的几何描述、动态失效准则的确定、塑性与损伤耦合演化的描述等问题.针对这些挑战性问题,基于能量变分建立描述金属动态失效过程的热弹塑性相场理论和计算模型,实现了断裂与剪切带失效模式的统一描述,并提出了其显式有限元高效求解策略.进一步将该模型应用于爆炸冲击载荷下金属脆韧失效模式转变、绝热剪切带(ASBs)自组织及冲击波作用下薄壁圆盘失效形式转变三个典型金属动态失效问题,验证了理论模型的准确性及计算模型的稳健性.该工作为后续开展基于仿真的爆炸冲击毁伤评估及防护结构设计研究奠定了基础.

基于动态失效率模型的可靠性实时预测

针对失效率函数可变的非线性动态系统,基于系统状态建立参数未知的动态失效率模型。将历史状态和Nelson-Aalen估计的失效率数据作为训练样本,利用具有快速且精确学习能力的径向基网络逼近动态失效率函数。针对系统的非线性,通过粒子滤波方法对运行中的状态进行在线估计,并由此确定随状态改变的系统失效率,从而对可靠性进行实时评估与预测。通过对带有疲劳裂纹增长的机械系统进行仿真,充分验证了这种可靠性预测方法的可行性和有效性。

基于耐撞性的车身焊点动态失效研究及应用

基于车身耐撞性,对车身焊点热影响区的受力状态进行了分析,得到了基于许用剪应力和拉应力的焊点失效准则;基于失效准则对焊点进行了剪切及拉伸动静态试验,拟合得到了焊点的动态失效模型;将焊点动态失效模型带入子系统模型进行参数对标,将对标数据代入整车碰撞模型中,和试验相比得到了更加相似的焊点失效模式,提高了碰撞仿真的精准度。

装备动态失效过程模拟及不确定性分析研究

分析了动态失效模式检测技术,提出了动态失效检测的多通道的视觉检测方案,设计了失效特征分类器,建立了特征向量获取准则及特征分割模型;提出了不确定性量化评估方法,分析了量化评估过程,以降低不确定性的干扰,实现失效模式的精准分类。本文可为进一步探明隐性或间歇性故障特征识别方法提供参考,适用于机械、机电、电气电子等工业设备,具有实际应用价值。

危险化学品储罐溢流失效动态分析

危险化学品储罐溢流易引发火灾和爆炸事故。虽然传统的定量风险评估方法能辨识潜在危害,确保化工厂工艺单元的安全,但是它不能捕获工艺过程的波动或工厂变化引起的风险变化,这些变化往往是事故的主要原因。采用贝叶斯理论更新系统失效概率,首先采用事件树分析方法构建危险化学品储罐溢流的潜在场景;然后利用确定性方法估计三种可能后果的概率;最后,应用危险化学品储罐溢流事故十年的前兆数据,采用贝叶斯理论更新各场景的动态概率。实例分析表明,系统失效概率随着时间的推移整体上呈现上升趋势。

航空铆钉动态加载失效实验

为研究航空铆钉连接元件在动态加载下的失效模式,依托高速液压伺服材料试验机,通过特殊设计的实验夹具,进行了6类航空铆钉在不同加载速度和不同加载模式下的动态失效实验,获得了铆钉元件在纯拉伸加载、纯剪切加载、30°拉-剪耦合加载和60°拉-剪耦合加载状态下的失效实验数据。实验结果表明,铆钉元件的失效模式和失效载荷与加载速度、载荷的作用形式密切相关,并基于实验结果拟合得到铆钉元件的失效本构参数,获得了可表征铆钉在一般情形下失效的本构方程。

Vine Copula模型的失效动态相关机械系统可靠性分析

提出机械系统的失效动态相关可靠性可采用动态Vine Copula模型进行描述。采用Vine Copula函数将复杂多失效相关的机械系统可靠性问题转换为对多个二维动态Copula函数进行分析。利用非参数估计算法,提出经验分布函数-局部极大似然两步法估计动态Copula函数中的时变参数,从而建立动态Vine Copula模型来描述多失效动态相关机械系统的可靠性;并重点对机械系统的串联体系可靠性进行建模与分析,进而对机械系统的可靠度进行求解。最后通过单级减速器系统的算例验证了所述方法的合理性及有效性。

基于状态图的动态失效描述模型研究

为了研究系统的动态失效机理,清晰直观地描述动态失效行为,指出了研究动态失效的必要性和现有方法的缺陷,提出了基于状态图的动态失效描述模型。模型能够描述系统失效的时序性和系统层次性,适合描述动态失效系统。最后,将模型用于描述飞机刹车系统中的刹车控制单元中的动态失效,证明了描述模型可行性。

高温油砂输送双层管屈曲失效动态模拟方法

为了确保高温埋地双层输送管道的总体稳定性,避免管道因轴向压缩力过大而导致屈曲失稳甚至泄漏,准确模拟双层管道屈曲失效过程并制定恰当的屈曲抑制措施十分必要。以某高温预应力油砂输送管道为例,应用OLGA软件及ABAQUS软件相结合,对埋地双层管道泄漏时管内流体瞬态变化过程、管道-土壤的耦合受力分析和隆起屈曲失效过程进行动态模拟,并提出缓解管道高温失稳的多项技术措施。双层管屈曲失效动态模拟方法有助于准确模拟埋地双层管道泄漏后的隆起屈曲,提升管道运行期的安全,并可用于管道泄漏事故原因评估。

旋转防喷器动态可靠度模型研究

旋转防喷器在工作过程中,由于工况和环境等因素的影响,经常会发生失效,出现井下复杂问题甚至造成井喷事故,因此分析旋转防喷器在工作过程中的可靠性就显得尤其重要。从模糊可靠度理论出发,根据旋转防喷器运行时的模糊状态集合,建立动态可靠度模型。应用专家估算出的模糊功能(状态)隶属度和模糊故障(状态)隶属度,得出动态可靠度和动态失效率,进一步可得到旋转防喷器的更换寿命。分析结果表明,动态可靠度模型具有一定的实用价值,不但为旋转防喷器的更换寿命的确定提供了依据,而且对旋转防喷器安全使用和管理都具有十分重要的意义。

单向增强玻璃钢复合材料静/动态拉伸实验研究

本文针对单向增强玻璃钢复合材料,进行了一系列静/动态拉伸试验,利用高速摄影与DIC相结合的方法,获得了材料不同方向、不同应变率的应力-应变曲线以及材料在不同方向上的动态失效应变,精确地描述了材料的静/动态拉伸及失效行为。实验结果表明,纤维增强方向在不同应变率(10^-3、10、10^2 s^-1)拉伸应力-应变曲线均存在一个刚度减小的刚度变化点N,变化后的Echanged分别为初始弹性模量Einitial的67.5%、39.0%、21.4%。此材料在不同应变率(10^-3、10、10^2 s^-1)拉伸情况下,纤维增强的方向1上强度最高(分别为608、967、1 123 MPa),方向2强度最低(分别为75、67、58 MPa),方向3强度较低(分别为90、151、221 MPa)。利用高速摄影与DIC相结合的方法,获得了100 s^-1应变率下,不同铺层方向破坏时刻的动态失效参数(方向1~3的动态失效应变分别为0.267、0.078、0.099),可以更加精确地描述此单向增强玻璃钢复合材料的动态失效行为。

弧形支座支承的含裂纹圆环动态断裂模式的DYNA3D数值分析

本文利用ＤＹＮＡ３Ｄ大型非线性程序对冲击载荷作用下受刚性弧形支座支承的含裂纹圆环的动态怕裂模式进行了数值模拟分析，表明了冲击过程中含裂纹圆环的几个变形特征，冲击变形，反弹变形，弯曲变形，撕裂破坏，研究位于圆环外表面不同位置裂纹的动态行为对冲击载荷的敏感性以及裂纹敏感区与冲击速度的依赖关系，同时在冲量一定情况下，分析了冲击速度，质量以及支座弧度的变化对裂纹敏感区域的影响。

基于裁剪的弱硬实时调度算法

针对当前弱硬实时调度算法无法保证超过窗口长度的执行序列的满足率达到一定比例的问题,基于(m^-,p)弱硬实时约束,提出了一种基于裁剪的调度算法(cut-down based scheduling,简称CDBS).由于判断(m^-,p)约束是否满足需要遍历任务的整个执行序列,因此判断复杂度很大.为此,提出一种高效的裁剪执行序列的算法,同时证明其正确性,并利用适当的数据结构,使得计算复杂度与序列长度无关,通过实验说明其降低计算复杂度的有效性.进一步与其他经典实时调度算法(EDF(earliest deadline first),DBP(distance-based priority),DWCS(dynamic window constraint schedule))进行比较,验证该算法与其他算法具有相当的性能.

排水系统水封设计新概念

对建筑排水管道系统的水封进行了动态研究,就水封的动态特性及水封设计提出了一个新的、动态的理念。依据这个理念设计的水封,其静态有效深度不再局限于50mm,使水封装置高度减小、地漏厚度减小,在工程上有积极意义。

水下爆炸作用下轻型鱼雷冲击响应数值仿真

轻型鱼雷受水下爆炸作用的冲击响应对鱼雷设计具有重要意义;利用ABAQUS软件验证了材料动态失效对圆桶结构水下爆炸数值仿真的影响,并对美制MK44型鱼雷受深水炸弹攻击下的冲击响应进行仿真计算,给出了两种失效准则下的安全距离和破坏模式;结果表明,考虑材料动态失效时应使用水为主耦合面的公式进行计算,结构变形响应取决于加筋方式;研究可为可对轻型鱼雷的设计和考核提供参考。

基于CBR的飞机引气系统故障诊断案例库构造

为快速准确排除飞机引气系统故障,引入CBR方法进行故障诊断。将来自运营方的历史故障经验与生产方的专家知识相结合而构造案例库。首先设计了不同类型知识的表示方法,然后重点研究了案例检索中的相似度,针对k-NN算法相似度作为参考的不足,提出了动态失效比的概念,并以此形成参考度,给出了计算模型。应用示例表明该案例库构造可准确定位故障,为高效的案例推理算法提供基础。

(p,k)约束流的可扩展性和QoS保证

在弱硬实时应用中,(p,k)约束可以提供更精细的QoS保证。为了提高(p,k)约束流的可扩展性,本文通过分析(p,k)约束,给出其分类依据,提出了相应的静态和动态分类选择算法。实验结果表明,分类选择算法能够在性能和开销之间提供适当的折衷。