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夹芯圆管耐撞性分析及结构优化
1
作者
刘海华
周兆阳
刘希芝
《科学技术与工程》
北大核心
2023年第15期6419-6424,共6页
夹芯圆管因其质量轻、成本低、能量吸收率高等特点被广泛应用于车辆工程和航空航天领域。为了提高夹芯圆管的耐撞性能,使用有限元软件Ansys进行轴向冲击仿真研究,分析了肋板数、壁厚、内圆直径对其耐撞性能的影响。结合响应面法和第二...
夹芯圆管因其质量轻、成本低、能量吸收率高等特点被广泛应用于车辆工程和航空航天领域。为了提高夹芯圆管的耐撞性能,使用有限元软件Ansys进行轴向冲击仿真研究,分析了肋板数、壁厚、内圆直径对其耐撞性能的影响。结合响应面法和第二代遗传算法(NSGA-Ⅱ)对夹芯圆管的结构进行多目标优化,最后将结构进行扭转,探究扭转角对耐撞性能的影响。结果表明:壁厚对耐撞性的影响最大,内圆直径对峰值压缩力基本没有影响。扭转后的夹芯圆管可以在不提高峰值压缩力的前提下增加比吸能,耐撞性能有明显提高,扭转角度为45°时效果最佳,较扭转前增加了10.75%,为夹芯圆管的耐撞性设计提供了一种新方法。
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关键词
夹芯圆管
耐撞性
多目标优化
扭转角
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职称材料
内爆炸载荷下泡沫铝夹芯圆管塑性动力响应及能量耗散机理
2
作者
张天辉
刘志芳
+2 位作者
雷建银
王志华
李世强
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2344-2353,共10页
通过实验、理论和数值模拟研究泡沫铝夹芯空心圆管在内爆载荷作用下的动态变形模式及吸能机制.采用不同质量的球形乳化炸药进行爆炸试验.结构轴向变形分为3个区:大塑性变形区、绕塑性铰的刚性旋转区和无变形区.在考虑环向膜力和轴向弯...
通过实验、理论和数值模拟研究泡沫铝夹芯空心圆管在内爆载荷作用下的动态变形模式及吸能机制.采用不同质量的球形乳化炸药进行爆炸试验.结构轴向变形分为3个区:大塑性变形区、绕塑性铰的刚性旋转区和无变形区.在考虑环向膜力和轴向弯矩的情况下,提出内爆作用下夹芯圆管动态响应的显式计算方法.通过建立基于三维Voronoi算法的泡沫芯有限元模型,探索结构能量耗散机制.通过实验观测到的泡沫铝夹芯空心圆管在内爆载荷作用下的变形机制,结合内外管的弯曲变形及芯层压缩,给出了结构在响应过程中能量吸收的理论解.以结构比吸能和外管中心挠度为控制参量求得夹芯圆管的最优解集.进一步研究炸药质量、内外管直径、壁厚及芯层轴向梯度排列方式对结构动态变形模式和吸能机制的影响.结果表明:内管壁厚对外管中心线的挠度影响较大,而芯层厚度和外管壁厚的影响较小;如果夹芯圆管的轴向梯度结构从管轴向对称面到两端边缘呈对称递减分布时,具有较好的抗爆性;数值计算和实验测试结果均与理论预测吻合.
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关键词
夹芯圆管
内爆载荷
能量吸收
三维Voronoi
爆炸响应
梯度
芯
层
下载PDF
职称材料
横向冲击载荷下不同约束泡沫铝夹芯圆管的动态响应
被引量:
4
3
作者
崔尧尧
刘志芳
李世强
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期26-34,共9页
以泡沫铝夹芯圆管为研究对象,采用数值模拟研究了横向冲击载荷作用下4种不同约束夹芯圆管的动态响应。研究了夹芯圆管的几何参数、冲击速度和芯层泡沫铝相对密度对夹芯圆管力学行为的影响,对比分析了不同约束条件对泡沫铝夹芯圆管变形...
以泡沫铝夹芯圆管为研究对象,采用数值模拟研究了横向冲击载荷作用下4种不同约束夹芯圆管的动态响应。研究了夹芯圆管的几何参数、冲击速度和芯层泡沫铝相对密度对夹芯圆管力学行为的影响,对比分析了不同约束条件对泡沫铝夹芯圆管变形模式和吸能性能的影响。结果表明:随着内管直径的减小、冲击速度的增大和芯层泡沫铝相对密度的增大,泡沫铝夹芯圆管的比吸能增大;内管壁厚的增加使无约束和倾斜约束下夹芯圆管的比吸能增大,对侧壁约束和组合约束下夹芯圆管的吸能影响不明显;采用一定的外部约束条件是提高泡沫铝夹芯圆管吸能性能的一种可行的方法。
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关键词
夹芯圆管
横向冲击载荷
约束
能量吸收
下载PDF
职称材料
复合材料夹芯管胶接连接结构力学特性分析
被引量:
5
4
作者
谈超
李玉龙
郭亚洲
《复合材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第6期1532-1542,共11页
针对在航空结构中广泛应用的复合材料蜂窝夹芯圆管中的接头这一最脆弱的部分,发展了一种分析复合材料蜂窝夹芯圆管胶粘接头力学特性的解析模型。该模型根据Gibson修正公式得到了蜂窝芯子的等效弹性参数,再运用经典的复合材料壳理论和线...
针对在航空结构中广泛应用的复合材料蜂窝夹芯圆管中的接头这一最脆弱的部分,发展了一种分析复合材料蜂窝夹芯圆管胶粘接头力学特性的解析模型。该模型根据Gibson修正公式得到了蜂窝芯子的等效弹性参数,再运用经典的复合材料壳理论和线弹性理论得到管接头的控制方程,并通过状态空间法进行求解。运用本文模型,计算了管接头在扭矩和弯矩作用下胶层内的剪应力和剥离应力;同时采用有限元法对模型进行了数值模拟,并将模拟结果与模型计算结果进行了对比,最后分析了搭接长度对胶层内应力的影响。
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关键词
复合材料蜂窝
夹芯圆管
胶粘搭接管接头
应力分析
胶层
接头设计
原文传递
题名
夹芯圆管耐撞性分析及结构优化
1
作者
刘海华
周兆阳
刘希芝
机构
天津工业大学机械工程学院
天津市现代装备技术重点实验室
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2023年第15期6419-6424,共6页
基金
天津市教委计划科研项目(2019KJ011)。
文摘
夹芯圆管因其质量轻、成本低、能量吸收率高等特点被广泛应用于车辆工程和航空航天领域。为了提高夹芯圆管的耐撞性能,使用有限元软件Ansys进行轴向冲击仿真研究,分析了肋板数、壁厚、内圆直径对其耐撞性能的影响。结合响应面法和第二代遗传算法(NSGA-Ⅱ)对夹芯圆管的结构进行多目标优化,最后将结构进行扭转,探究扭转角对耐撞性能的影响。结果表明:壁厚对耐撞性的影响最大,内圆直径对峰值压缩力基本没有影响。扭转后的夹芯圆管可以在不提高峰值压缩力的前提下增加比吸能,耐撞性能有明显提高,扭转角度为45°时效果最佳,较扭转前增加了10.75%,为夹芯圆管的耐撞性设计提供了一种新方法。
关键词
夹芯圆管
耐撞性
多目标优化
扭转角
Keywords
sandwich tube
crashworthiness
multi-objective optimization
torsion angle
分类号
TH16 [机械工程—机械制造及自动化]
下载PDF
职称材料
题名
内爆炸载荷下泡沫铝夹芯圆管塑性动力响应及能量耗散机理
2
作者
张天辉
刘志芳
雷建银
王志华
李世强
机构
太原理工大学机械与运载工程学院
太原理工大学应用力学研究所
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2344-2353,共10页
基金
国家自然科学基金(12272254,12072219,11902215)
山西省自然科学基金(202203021211170)资助项目.
文摘
通过实验、理论和数值模拟研究泡沫铝夹芯空心圆管在内爆载荷作用下的动态变形模式及吸能机制.采用不同质量的球形乳化炸药进行爆炸试验.结构轴向变形分为3个区:大塑性变形区、绕塑性铰的刚性旋转区和无变形区.在考虑环向膜力和轴向弯矩的情况下,提出内爆作用下夹芯圆管动态响应的显式计算方法.通过建立基于三维Voronoi算法的泡沫芯有限元模型,探索结构能量耗散机制.通过实验观测到的泡沫铝夹芯空心圆管在内爆载荷作用下的变形机制,结合内外管的弯曲变形及芯层压缩,给出了结构在响应过程中能量吸收的理论解.以结构比吸能和外管中心挠度为控制参量求得夹芯圆管的最优解集.进一步研究炸药质量、内外管直径、壁厚及芯层轴向梯度排列方式对结构动态变形模式和吸能机制的影响.结果表明:内管壁厚对外管中心线的挠度影响较大,而芯层厚度和外管壁厚的影响较小;如果夹芯圆管的轴向梯度结构从管轴向对称面到两端边缘呈对称递减分布时,具有较好的抗爆性;数值计算和实验测试结果均与理论预测吻合.
关键词
夹芯圆管
内爆载荷
能量吸收
三维Voronoi
爆炸响应
梯度
芯
层
Keywords
sandwich circular tube
internal blast load
energy absorption
3D Voronoi
blast response
gradient core
分类号
O347.1 [理学—固体力学]
下载PDF
职称材料
题名
横向冲击载荷下不同约束泡沫铝夹芯圆管的动态响应
被引量:
4
3
作者
崔尧尧
刘志芳
李世强
机构
太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所
出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期26-34,共9页
基金
国家自然科学基金(11772216,11602161)。
文摘
以泡沫铝夹芯圆管为研究对象,采用数值模拟研究了横向冲击载荷作用下4种不同约束夹芯圆管的动态响应。研究了夹芯圆管的几何参数、冲击速度和芯层泡沫铝相对密度对夹芯圆管力学行为的影响,对比分析了不同约束条件对泡沫铝夹芯圆管变形模式和吸能性能的影响。结果表明:随着内管直径的减小、冲击速度的增大和芯层泡沫铝相对密度的增大,泡沫铝夹芯圆管的比吸能增大;内管壁厚的增加使无约束和倾斜约束下夹芯圆管的比吸能增大,对侧壁约束和组合约束下夹芯圆管的吸能影响不明显;采用一定的外部约束条件是提高泡沫铝夹芯圆管吸能性能的一种可行的方法。
关键词
夹芯圆管
横向冲击载荷
约束
能量吸收
Keywords
sandwich circular tube
lateral impact loading
constraint
energy absorption
分类号
O347.3 [理学—固体力学]
下载PDF
职称材料
题名
复合材料夹芯管胶接连接结构力学特性分析
被引量:
5
4
作者
谈超
李玉龙
郭亚洲
机构
西北工业大学航空学院
出处
《复合材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第6期1532-1542,共11页
基金
国家自然科学基金(11372256)
高等学校学科创新引智计划(B07050)
文摘
针对在航空结构中广泛应用的复合材料蜂窝夹芯圆管中的接头这一最脆弱的部分,发展了一种分析复合材料蜂窝夹芯圆管胶粘接头力学特性的解析模型。该模型根据Gibson修正公式得到了蜂窝芯子的等效弹性参数,再运用经典的复合材料壳理论和线弹性理论得到管接头的控制方程,并通过状态空间法进行求解。运用本文模型,计算了管接头在扭矩和弯矩作用下胶层内的剪应力和剥离应力;同时采用有限元法对模型进行了数值模拟,并将模拟结果与模型计算结果进行了对比,最后分析了搭接长度对胶层内应力的影响。
关键词
复合材料蜂窝
夹芯圆管
胶粘搭接管接头
应力分析
胶层
接头设计
Keywords
composite honeycomb sandwich pipe
adhesive tubular lap joint
stress analysis
adhesive
joint design
分类号
V214.8 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
夹芯圆管耐撞性分析及结构优化
刘海华
周兆阳
刘希芝
《科学技术与工程》
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
2
内爆炸载荷下泡沫铝夹芯圆管塑性动力响应及能量耗散机理
张天辉
刘志芳
雷建银
王志华
李世强
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
3
横向冲击载荷下不同约束泡沫铝夹芯圆管的动态响应
崔尧尧
刘志芳
李世强
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021
4
下载PDF
职称材料
4
复合材料夹芯管胶接连接结构力学特性分析
谈超
李玉龙
郭亚洲
《复合材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
5
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