C语言在ADAMS用户定义子程序中的应用

通过常见的弹簧阻尼系统,以VFOSUB为例,详细讨论了应用C语言开发用户定义子程序的全过程。介绍了VFOSUB的接口、系统状态变量的测量、力矢量的计算、偏导信息反馈的理论基础与反馈途径,以及用户定义子程序的编译与连接方法,并通过对比验证了所用方法的正确性。这些方法在应用C语言进行ADAMS的二次开发的过程中具有普遍的参考意义。

考虑黏聚特性和拉压不等效应的修正剑桥模型及数值实现

针对修正剑桥模型不能反映岩土介质黏聚特性和拉压不等效应的局限性,通过子午面上考虑黏聚力、偏平面上考虑应力罗德角的影响,建立可考虑黏聚力与拉压不等效应的非相关联修正剑桥模型;较系统地介绍所修正模型的Euler向后隐式本构积分算法及程序实现过程。应用ABAQUS软件所提供的用户材料子程序UMAT接口,编制改进修正剑桥模型本构子程序,并运用所编程序研究比利时Boom clay的三轴压缩力学行为。研究结果表明,所编子程序具有较高的计算精度和良好的稳定性,所改进模型能较好地反映Boom clay的非线性与塑性流动特性。

基于UMAT焊接接头力学性能连续变化的表征方法及应用

焊接接头的力学性能是影响其安全性评价的重要因素。为了能够在数值分析中准确地表征焊接接头力学性能不均匀分布规律,本工作利用有限元软件中的用户定义材料子程序(UMAT)建立了材料力学性能参数随空间坐标连续变化的焊接接头材料力学性能表征方法,解决了“三明治”焊接接头有限元模型分析中存在的材料力学性能突变问题。以高组配焊接接头为例,分析比较了含裂纹缺陷的“三明治”与连续过渡焊接接头有限元模型裂尖应力应变场分布的规律与特点。结果表明,连续过渡焊接接头有限元模型能够更为准确地表征材料力学性能不均匀分布规律,为焊接接头的力学性能分析与安全性评价提供了新的数值分析思路和方法。

基于火药燃气压力空间变化的火炮发射动力学研究

针对身管振动对弹丸内弹道时期运动形态的激励作用,建立以振动理论为基础的弹丸与身管相互耦合问题的有限元动力学模型。通过用户自定义子程序实现了模块装药下弹丸膛内运动与火药燃烧规律相互关联的动力学过程,并实现了火药燃气压力作用于身管内壁并随弹丸运动而变化的荷载条件,解决了以往燃气压力径向效应加载不准甚至无法加载的问题,得到了在相同射击条件下试验测试数据和仿真计算结果的对比曲线,以及不同数值模拟环境下身管动力学时程曲线。结果表明该非线性动力学模型更能反映火炮实际发射环境,可以较真实地再现身管结构动力学响应过程,为火炮设计以及故障分析提供了更接近实际的参考数据。

玻-碳混杂纤维缠绕复合材料发射筒发射动力学研究

为准确模拟弹丸的膛内运动过程,考虑了玻-碳混杂纤维缠绕复合材料发射筒内火药燃气压力的二维瞬态分布特性,建立了以接触碰撞理论为基础并计及火药燃气强动态冲击作用的非线性弹-管耦合动力学数值分析模型。通过有限元用户自定义子程序再现了火药燃气压力随时间、空间的动态变化规律及其与弹丸运动相互关联的动力学过程。数值分析结果与实弹射击试验对比,结果表明,所建立的数值仿真模型能够再现实际发射过程中的物理场变化规律,真实地模拟复合材料发射筒的动态应力响应,为复合材料发射筒铺层设计、优化及发射安全性评估提供理论支持。

复合材料大开孔层合板压缩损伤分析与试验

为提升复合材料大开孔层合板损伤分析计算精度,采用三维渐进损伤分析模型研究了开孔复合材料层合板在压缩载荷作用下的损伤机理,模型考虑了损伤演化、破坏准则以及刚度退化等因素。其中,采用带剪切非线性修正的Hashin准则作为单元失效的判断依据,引入瞬时退化模型对失效单元进行材料退化仿真。在ABAQUS中通过编写用户自定义材料子程序,实现复合材料大开孔层合板压缩渐进损伤分析。通过大开孔层合板压缩强度试验对得到的仿真结果进行验证,对比结果表明仿真计算与真实试验结果误差仅为4%,且仿真分析计算得出的失效位置与失效模式和试验吻合较好,验证了模型的有效性与准确性。

多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测

为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离轨速度降低。