铝合金矩形薄壁梁压溃实验及理论与数值分析

平均压溃力反映乘用车纵梁在碰撞过程中吸收能量的能力,而矩形薄壁梁具有较高的溃缩吸能比,被广泛应用于纵梁的结构设计。本文通过轴向压溃实验研究了矩形薄壁梁的压溃性能,采用非对称超折叠单元理论对矩形薄壁梁平均压溃力进行公式推导,之后对矩形薄壁梁进行有限元压溃数值模拟,得到矩形薄壁梁平均压溃力的实验值、理论值及模拟值。通过对结果的比较可以得出,平均压溃力的理论结果和数值计算结果均与实验测得的结果吻合,这为矩形薄壁梁前期的结构设计提供了有效的理论指导。

矩形薄壁梁轻量化结构设计理论及数值模拟

为研究车身薄壁梁刚度与轻量化之间的关系,对客车车身中常用的矩形薄壁梁刚度表达式进行了理论推导。首先,以刚质比作为评价体系,对基于刚度特性的矩形薄壁梁结构轻量化进行理论研究。然后,将铝和钢的刚质比进行对比,得到钢替换成铝后既满足结构刚度特性又能实现轻量化的几何表达式。最后,采用理论及数值模拟2种方法,通过算例对具有刚度特性的轻量化理论进行验证,并对不同尺寸的铝矩形薄壁梁进行研究,得出刚质比与铝钢高度比之间的关系表达式,可为后续进一步的轻量化理论设计提供依据。

简支矩形薄壁箱梁受不确定移动偏载作用的竖向振动响应研究

针对工程中薄壁箱梁受不确定移动偏载作用的振动问题,给出了一种基于区间过程的求解简支矩形薄壁箱梁结构竖向振动响应边界的方法.基于修正Timoshenko梁理论、乌氏第二理论和箱梁畸变理论,求得了移动偏载作用下考虑截面扭转和畸变的简支矩形薄壁箱梁受迫竖向振动解析解,通过引入区间过程描述移动偏载的不确定性,推导了简支矩形箱梁竖向振动响应边界的计算过程,分析了不确定性参数的相关性和荷载速度对简支矩形薄壁箱梁竖向振动响应的影响,与有限元计算结果对比验证了本文方法的正确性.

泡沫铝填充矩形截面薄壁梁压溃力理论表达式

在矩形截面空管薄壁梁压溃理论基础上,考虑压溃过程中泡沫铝填充对压溃距离的影响以及薄壁梁管壁与泡沫铝之间相互作用对压溃力的影响,推导出了泡沫铝填充的矩形截面薄壁梁压溃力表达式。该压溃力理论表达式由修正的薄壁梁空管压溃力、泡沫铝压溃力以及薄壁梁与泡沫铝的相互作用力三部分构成。应用已有的泡沫铝填充低碳钢和铝合金正方形截面薄壁梁实验数据对压溃力理论表达式进行验证,结果表明:理论表达式具有较高的精度。

冲击载荷下薄壁组合矩形梁响应特性研究

在落锤冲击下对薄壁组合矩形梁进行了实验及有限元分析,对薄壁组合矩形梁及薄壁单层矩形梁在落锤冲击下的力-位移、能量吸收特性进行了比较分析,并对薄壁组合矩形梁的变形屈曲特征、过程及不同冲击速度下的吸能情况进行了分析.结果表明:在相同横截面积及质量情况下,薄壁组合矩形梁较薄壁单层矩形梁具有更好的刚度及抗冲击能量吸收能力.

直线矩形箱梁静力分析的双翘曲位移函数法

为了准确反映矩形箱梁翼板的剪滞变化幅度,分别对下翼板和上翼板悬臂部分各设置1个剪滞纵向位移差函数,以最小势能原理为基础,考虑剪力滞后和剪切变形效应的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和自然边界条件,据此获得相应的广义位移闭合解。运用传统分析方法、板壳有限元法和给出的双翘曲位移函数法,分析跨宽比、荷载类型等因素对矩形箱梁翼板剪滞效应的影响。结果表明:设置矩形箱梁双翘曲剪滞纵向位移差函数可以更好地反映矩形箱梁翼板纵向位移和正应力的变化;与传统分析方法相比,双翘曲位移函数法与有限元数值解吻合更好。

大悬臂板矩形截面箱梁动力反应的分析

为了准确反映矩形箱梁(b1≠b2)翼板和悬臂板的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂翼板设置了一个不同的剪滞纵向动位移差函数(u1(x,t),u2(x,t)),提出了一种对薄壁箱梁动力学特性的分析方法。以能量变分原理为基础建立了矩形截面箱梁动力反应w(x,t)、u1(x,t),u2(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解,揭示了箱形梁桥动力反应的规律,说明了大悬臂板矩形箱梁(b1≠b2)双翘曲位移差函数设置的必要性。算例中,解析解与有限元数值解进行了比较,证明了该动力分析方法的有效性。

复合材料闭剖面加筋薄壁梁刚度系数计算分析

复合材料的可设计性为通过弹性剪裁来获得想要的变形模式带来了优势,其结构的耦合特性如拉扭耦合和弯扭耦合可以利用复合材料的各向异性来实现。以薄壁壳结构力学理论为基础,采用多种理论方法研究分析正交各向异性壳体本构关系,给出适合复合材料层压板矩形闭剖面薄壁梁截面的刚度系数解析表达;采用逐阶近似方法,完整设计复杂闭剖面的刚度系数数值算法;针对两种典型的复合材料铺层的矩形闭剖面梁截面布局构型,进行刚度特性的计算分析与讨论,获得铺层角度对复合材料薄壁梁弯曲、扭转及弯扭耦合刚度特性的定量结果。对分析设计闭剖面薄壁结构刚度条件具有应用价值。

薄壁箱梁的约束扭转分析

采用文 [1 ]建立的三维退化梁单元并结合三维退化板单元 ,分析了薄壁矩形箱梁的约束扭转问题。文中的计算方法结果表明 :该方法引入的几何假设少 ,力学概念清晰 ,计算省时省力 。

弹性扭转约束下矩形薄壁悬臂梁屈曲分析

针对远距离维护机器人关键结构件(矩形截面薄壁梁)轻量化、薄壁化设计后发生的屈曲问题,为避免薄壁结构件发生失稳现象,提出了基于瑞利-里兹能量变分法建立屈曲应力计算模型,以及基于弹性薄板理论构件容纳屈曲半波数、矩形几何尺寸和边界扭矩约束刚度等因素的数学模型的融合方法.将矩形薄壁梁简化为四个非载荷端承受弹性扭转约束的薄壁矩形板件,为矩形梁屈曲分析提供了一种实用方法.运用有限元方法对矩形薄板组成的悬臂梁进行仿真分析,所得结果与理论计算值具有一致性,验证了方法的正确性.