周边式对接机构的航天器首次接触撞击点的确定

对周边式对接机构的航天器进行了研究，在对接捕获过程中首次接触撞击点的确定问题。文中建立了三类可能接触区域的空间解析描述关系式，根据空间“点”投影的不变性原理，给出了确定可能接触点的数学方程，使原问题由三维空间问题简化为二维平面问题，其难度和复杂性都大大简化。最后，文中还给出了多组算例。

接触撞击分析的有限元法初探

当对几何大变形、非弹性材料和接触滑动边界三重因素的工程结构进行分析时,有限元法是一种有效方法。它能处理:(1)瞬态的动力特性;(2)多种类型单元的组合结构;(3)大变形和转动;(4)大范围的塑性变形;(5)结构元达到临界应变或应力后自动去掉,

航天器对接接触过程撞击动力学分析

空间对接接触撞击过程动力学特性是载人航天空间对接机构研究设计的基础．本文针对先进而复杂的异体同构周边式对接机构，运用矢量力学方法和粘弹性理论，建立了航天器空间对接接触撞击过程动力学模型，给出了接触撞击载荷显示表达式，并结合工程问题算例进行了初步打靶计算和统计分析，取得了较为满意的统计结果．

柔性头颅模型撞击弹性板的动态响应分析

将柔性接触撞击过程处理为一个振动系统响应,采用机械网络图和求机械阻抗的方法解决了这一动态响应问题· 柔性接触撞击模型考虑了头部的实际结构,把头部简化成撞击部位的头皮和头骨的质量、头部其它部分的头骨和脑液的质量、头部的刚度、头皮和脑液的阻尼系数组成的振动模型,弹性板也同样简化成由质量、刚度和阻尼构成的振动模型· 采用求激振点速度阻抗的方法,得到了系统的动态撞击力、头部所受到的撞击加速度值,以及板的弹性变形、系统的固有频率等动态响应· 实验数据与计算数据符合较好,证明方法是计算撞击作用下系统动态响应的实用方法。

叶片受不同软体外物撞击的瞬态响应分析

发动机叶片常遭受外物的撞击损伤,不同材料的外物撞击损伤存在着差别。采用弹性应力波的传播和基本流体动力学的原理分析超弹性软体和塑性软体外物撞击叶片时的撞击载荷模型。通过在LS-DYNA中就超弹性软体(以橡胶为例)和塑性软体(以明胶为例)外物对叶片的撞击过程进行数值仿真分析。结果表明:在相同的初始撞击能量、相同的撞击速度及相同的撞击入射角度下,橡胶撞击叶片时的撞击接触力幅值较大,但持续时间较明胶撞击时的要短,叶片中的等效应力水平比明胶撞击时的高,故更容易使叶片产生损伤;随着初始撞击速度的增加,橡胶发生碎裂,某些撞击特性与明胶的趋于相近。

刚性质量对简支梁的多次塑性撞击

基于刚塑性动力学理论和单轴压缩弹塑性接触模型,对刚性质量水平撞击简支梁的问题进行了理论研究。研究结果表明,刚性质量撞击简支梁的过程是一个复杂的多次塑性撞击过程,存在2个明显的撞击区。每个撞击区包含复杂的次生撞击过程。两个撞击区的撞击冲量相当,第二撞击区中的多次撞击过程将对梁的撞击物理行为产生重要影响。撞击物质量对撞击动能损失率有明显的影响,随着质量的增加,首次撞击过程的动能损失率减小,后续撞击的动能损失率增加。通过与动力有限元的计算结果的对比研究表明,在理论上大为简化的塑性动力学理论,能够描述复杂的多次塑性撞击过程,刻划具有明确物理意义的塑性变形状态,对结构的主要撞击响应特征的预测合理。

钝圆头质量块对简支梁的多次弹塑性撞击

考虑多次局部弹塑性接触变形行为、多次撞击和多次分离过程,提出了1种采用有限差分方法研究柔性结构多次弹塑性撞击问题的MCIS方法,研究了钝圆柱头刚性质量块水平撞击简支梁的过程。研究结果表明,该撞击过程实际上是1个复杂的多次弹塑性撞击过程,一般存在2个以上的明显撞击区,每个撞击区包含了形式多样的复杂的次生撞击过程。其他撞击区的冲量值与第1个撞击区的冲量值相当,其他撞击过程中损失的撞击动能的总和与首次撞击过程中损失的撞击动能相当,因此,多个撞击区和多次撞击过程将对梁的撞击物理行为产生重要影响。研究还发现,小质量块刚性体撞击时,首次撞击过程的撞击动能损失明显。在大质量刚性体撞击时,后续的多次撞击过程的撞击动能损失明显。

乏燃料容器撞击对减振层结构水平动力响应研究

乏燃料容器在卸料厂房内运输过程中有可能脱钩坠落撞击厂房结构,国际上核电厂建设工程安全标准中均需考虑到乏燃料容器万一脱钩坠落时,应保证厂房结构及其他核设施的安全,使相邻贮存水池结构的水平动力加速度必须控制在0.8g内.本文在秦山核电站燃料厂房乏燃料容器撞击下减振层试验研究的基础上,采用有限元数值方法对试验结构建立了计算模型进行研究分析.研究中把乏燃料容器对结构的撞击作用转化为一个与撞击接触时间有关的等腰三角形冲量荷载,对减振层结构在不同布置情况下分别进行了试验和计算分析,通过对结果的比较,得到结构底板水平动力加速度最大值与撞击接触时间的二次方成反比的关系和计算结构动力响应的计算撞击接触时间,进一步提出了如何模拟计算在冲击荷载作用下通过减振层消振作用后结构底板水平动力加速度响应的方法,为以后类似问题的分析提供了一整套比较实用的研究思路.

运动参数对叶片外物损伤的影响分析

采用终点弹道学弹丸侵彻原理,运用非正规撞击模型,建立了叶片受外物撞击的运动学模型。运用数值计算,得出了运动参数对叶片损伤的影响规律:叶片随机体的平移速度越大,或旋转的角速度越大,或撞击位置越靠近叶尖,叶片的损伤越大;初始安装角越大,叶片外物撞击时的接触撞击力越大,叶片的损伤越大;由于偏航角与倾斜角的存在,使得运动叶片与静止叶片外物损伤的模式有一定差异。其结果将对叶片抗外物撞击损伤的研究提供依据。

外物形状对发动机叶片中残余应力场的影响分析

综合运用显、隐式有限元算法对航空发动机叶片进气边受不同形状外物的撞击进行数值分析,在Ansys/LS-DYNA中进行不同形状外物撞击的瞬态显式分析,然后通过显—隐式算法的转换,获得受不同形状的外物撞击后叶片中的残余应力场分布。结果表明,外物的形状对叶片所受的损伤是有影响的,外物撞击部位的形状越尖锐,撞击叶片后叶片中分布的最大残余拉应力值越大,导致叶片的抗疲劳强度受削弱较大;几何外形相近的外物撞击后,叶片中的残余应力场分布趋势相近。

杆和板弹性正碰撞的瞬态响应

把分析质点和结构碰撞问题的方法推广用于分析杆结构和板结构的弹性碰撞响应问题。并且对各种边界条件的杆、板碰撞问题进行了规一化处理。从而进一步说明了用模态叠加法求解结构弹性撞击载荷的可行性。

一次撞击过程中刚性质量对变截面梁的多次弹塑性撞击

该文考虑多次撞击和分离过程,将局部弹塑性接触变形模型推广应用于多次弹塑性撞击问题,采用有限差分方法求解动力学方程组,研究了钝圆柱头刚性质量水平撞击变截面简支梁的过程。研究结果表明,该撞击过程实际上是一个复杂的多次弹塑性撞击过程,包含两个以上的明显撞击区,每个撞击区包含了形式多样的复杂的次撞击过程。计算结果表明,剩余撞击区与第1撞击区的撞击冲量和剩余撞击过程与第1次撞击过程的撞击动能损失均相当,因此,多次撞击过程将对变截面梁的撞击物理行为产生重要的影响。另外,计算结果还表明,改变梁截面的高度参数,会引起撞击区的伸缩和第2撞击区的前后移动。