不同载荷边界典型负泊松比结构等效力学建模

为探索不同载荷边界下典型负泊松比结构(内凹六边形结构)的力学行为,基于Euler梁理论建立了不同变形特点的弹性等效力学理论模型,并通过有限元分析揭示了变形过程、验证了理论解的准确性。结果表明,不同载荷边界下结构的变形模式不同,体现为:均布载荷作用下横梁和侧壁都发生弯曲变形,平板载荷作用时仅侧壁发生变形,集中载荷作用时弯曲变形由横梁主导。有限元分析指出,3种载荷边界下内凹六边形结构发生塑性大变形后都能实现压缩-收缩的负泊松比效应,且平板加载时结构的负泊松比效应最佳。等效泊松比的理论预测值与有限元分析结果具有较好的吻合度,弹性范围内等效泊松比在均布载荷条件下为正值、在平板载荷条件下有最大的负值、在集中载荷条件下接近于零。本研究为固体火箭等高轻量化需求装备提供了潜在方案。

板式结构静力试验中高均匀载荷边界模拟与验证

在航天器静力试验中,载荷施加的均匀性、准确性对试验结果的准确性有着非常大的影响,其中载荷边界设计的合理性是保证均匀准确加载的重要环节,是试验成功的关键。为了研究板式结构静力试验中高均匀载荷边界问题,本文以某型号板式模拟局部件静力试验为例,简述了通过分析试验异常数据,定位问题根源,借助有限元分析的方式,对原有试验加载工装的结构进行重新设计及优化,消除应力集中,提高载荷边界的均匀性。改进后的工装,在试验过程中,有效的将集中加载源均匀加载至试验件加载边界,提高了试验的有效性及可靠性,为型号产品生产提供了工艺数据,同时也为后续同类型试验提供了设计及改进思路。

球轴承CSALT加速载荷边界值估算方法改进研究

研究了球轴承CSALT加速载荷边界的估算方法。以6206型轴承为例,对比分析Hertz接触理论和有限元接触分析估算最大接触应力的优缺点,在此基础上提出利用Hertz接触理论估算球轴承最大接触应力的逆过程,推出球轴承允许的理论疲劳极限载荷估算公式,将该理论疲劳极限载荷作为球轴承CSALT加速载荷边界的估算公式,并结合有限元分析结果对其进行修正,给出一个更为安全且便于工程应用的球轴承CSALT加速载荷边界估算公式。

边界载荷反求法分析推耙机的焊接结构疲劳

针对工程装备焊接结构模型复杂、计算数据庞大导致的疲劳寿命难以预测问题,该文将带有缺陷的局部结构体分离出来单独进行分析,采用有限元和应力解析计算方程获得测试应力(应变)和结构体边界载荷之间的关系,以便反求得到局部结构体的外载荷,进而应用降维多轴疲劳损伤模型开展局部结构体裂纹扩展寿命的研究。以存在多条焊缝的推耙机H形架横梁为对象设置初始裂纹来模拟焊接缺陷,基于测试数据确定横梁的等效边界载荷并进行疲劳寿命计算,预测得到的H形架横梁使用寿命与工程实际寿命误差在5%以内,说明该方法是切实可行的。该研究可为工程结构设计及制造精度控制提供参考。

边界载荷下变长度轴向移动绳横向振动分析

对于变长度轴向绳移系统,文章利用广义哈密顿原理求解移动绳自由振动及边界载荷下的横向振动方程,应用Galerkin截断法将非线性横向振动偏微分方程离散为一系列常微分方程,利用四阶Runge-Kutta法结合Matlab数值仿真,获取系统在自由振动及边界载荷下的实际参数振动、系统的动态特性以及轴向移动绳上指定点的理论振动情况,同时对比分析了2种情况下系统的振动特性。

某舱段振动响应特性与边界条件及激励载荷的关系

应用多参考点最小二乘复指数法,通过对某舱段在不同载荷激励和不同边界条件(增加帽和底板)下进行工作模态分析,研究了某舱段的振动响应特性与边界条件和载荷的关系。

基于虚拟试验台的驾驶室边界载荷谱研究

以某型商用车驾驶室为研究对象,考虑车架大变形及刚度影响,利用虚拟台架技术搭建驾驶室-车架刚柔虚拟台架模型,建立车架7通道等效位移激励复现驾驶室实际工作状态。将虚拟台架模型与实车试验内部响应信号相结合,选择信噪比较高的信号为目标信号进行迭代分析,基于系统传递函数迭代获取车架位置等效位移激励。以小圆凸起路面为例,经过9次迭代后,响应值与目标值在时域范围内曲线峰值、趋势及相位上有很高的重合度,频域范围内重合度也较高,各通道相对损伤值均在1左右,迭代精度较高,然后分解获取驾驶室各工况边界载荷谱,为后续驾驶室疲劳寿命预估提供可靠时域载荷谱。

基于最小二乘的工程结构边界载荷反求误差消减方法

机械装备工程结构强度计算和疲劳寿命预测等都需要准确获知结构的工作或边界载荷。然而,由于土壤和砂石等工作介质的切削及铲运等精确阻力模型难以建立,以及机械装备动力传动过程中的摩擦等损耗难以精确计算,导致准确获得装备工作结构的边界载荷非常困难。依据圣维南原理,采用有限元法建立复杂结构中局部结构应变与其边界载荷的关系,对边界载荷反求过程中误差来源和范围进行了分析和估计,提出了基于最小二乘法的复杂结构局部边界载荷误差消减方法。对推耙机横梁结构的边界载荷进行分析,验证了该误差消减方法的有效性。

边界载荷对层级椭圆穿孔板超材料带隙的影响

为探索边界载荷对超材料带隙特性的影响,本文构建了一种层级椭圆穿孔板超材料,将载荷直接作用于结构的边界,采用有限元法研究了边界载荷导致结构变形所引起的带隙变化。建立了3个层级椭圆穿孔板有限元模型,将三维椭圆穿孔板简化为二维平面结构,以便于研究结构的面内带隙特性。分析了有无边界载荷作用时层级椭圆穿孔板的带隙特性、传输损耗和带隙边界对应的振型。结果表明,引入层级设计可降低带隙频率,施加边界载荷可打开更多完全带隙和方向带隙,从而更好地抑制弹性波传播,为穿孔板类超材料设计提供了一种新思路。

镐型截齿截割煤岩载荷的区间识别模型与解算方法

为研究镐型截齿截割煤岩载荷上下界的确定方法,通过待识别载荷参量的区间描述和定量化,构建了载荷区间识别模型。利用一阶泰勒展开式的区间分析方法,将载荷识别转化为不确定参量中点处及其梯度识别的两类确定性反问题,采用Tikhonov正则化方法求解两类确定性的问题,实现截齿截割煤岩载荷上下界的确定。结果表明,随不确定水平的不断增大,其评价指标值也不断增大,在不确定性水平为2%时,其指标值为0.481,载荷边界识别效果达到90%,求解效率提高85%。该研究为截齿截割煤岩机理及滚筒载荷推演提供了一种新的研究方法。

几何参数对加筋圆柱壳轴压屈曲折减因子的影响

加筋圆柱壳广泛应用于航天运载器结构中。受制造工艺影响,实际产品总是存在无法避免的几何缺陷,导致实际航天运载器结构的轴压承载力远低于理论解,需要引入一个0-1之间的折减因子乘上理论解来进行修正,令理论解在保证安全的同时尽可能接近实验值。当结构的几何参数在设计迭代过程中调整时,折减因子的值也可能会随之改变。厘清折减因子随结构几何参数发生改变时的变化规律,有助于便捷、准确地得到合适的折减因子值,从而保证结构安全、降低重量、缩短设计周期。介绍了基于边界扰动载荷法的实现过程,针对主要分析参数进行了收敛性考察,明确了分析参数的选取原则。基于该方法研究了结构的典型参数发生变化时折减因子相应的变化规律。结果表明,折减因子随蒙皮厚度的增加而线性增加,随纵筋截面面积的增加而线性减小,即蒙皮厚度越大、纵筋越是低而薄,则折减因子值越大、结构的缺陷敏感性也越低,而壳体高度的变化则对折减因子没有显著影响。

考虑疲劳强度的车辆变速箱体结构优化设计流程

以变速箱箱体有限元初步分析为基础,确定测点位置和传感器布线方向,采用台架试验,利用雨流计数获取箱体结构的载荷边界条件和强度约束条件,建立了结构优化模型,实现了箱体的减重设计。所制定的载荷边界获取方法以及考虑寿命的结构强度约束方法,为复杂结构件的减重设计提供了标准的流程和方法,适用于复杂结构件的优化设计。

漏斗车触碰式底门开闭机构分析

为了考察某漏斗车触碰式底门开闭机构能否实现预期的基本功能,首先利用Adams软件建立底门开闭机构的多体系统动力学模型,分析开关门的传动过程,验证该机构方案的可行性。通过计算获得开门和关门过程中传动轴、短连杆、长连杆、曲杠杆、开门触碰的受力,为后续关键部件的强度计算提供载荷边界条件。建立关键部件的有限元模型,施加动力学计算获得的最大载荷,校验关键部件的强度与稳定性,结果表明该机构的结构设计满足工程应用设计要求。

深水半潜式钻井平台典型节点强度研究

基于SESAM软件,提出了深水半潜式钻井平台典型节点强度分析方法,并利用该方法研究了目标平台立柱与撑杆连接处节点强度性能。首先进行平台危险波浪载荷分析,得到平台危险波浪载荷;然后进行危险波浪载荷条件下的平台整体强度分析,确定平台立柱与撑杆连接处节点结构模型的载荷边界条件;最后依据分析确定的载荷边界条件及典型节点受到的波浪载荷进行局部强度分析。分析结果表明,目标平台典型节点的结构强度满足使用要求。

虚拟试验台在后桥疲劳损伤计算中的应用

介绍了一种基于虚拟试验台的后桥疲劳损伤计算方法。首先建立多体动力学模型,然后对其进行柔性化处理,得到刚柔耦合模型。根据试车场采得的信号进行油缸驱动迭代,得到油缸驱动信号,通过把信号加载到虚拟试验台上获得后桥的边界载荷条件,计算出后桥的疲劳损伤。通过与室内道路模拟试验结果进行对比验证,表明该方法的精确性。

江坪河水电站坝址区初始地应力场三维数值反演分析

在对江坪河水电站区域地应力场特征进行实测分析的基础上,通过对三维模型施加不同的边界载荷,对比分析应力拟合点处的计算应力与实测应力,采用三维数值分析方法对水电工程坝址区初始地应力场进行反演分析。结果表明:江坪河水电站坝址区初始地应力场量值较低,最大主应力为2.5 MPa,方向为N45°W;最小主应力为1.5 MPa,方向为N45°E。应力拟合点处应力计算值与实测值较为接近,表明反演得到的坝址区初始地应力场是合理的,符合坝址区地质构造历史背景。

涡轮盘优化设计中的热边界载荷控制效果研究

针对航空发动机涡轮盘结构优化设计,在等热负荷及等冷气耗量前提下,采用热边界载荷控制构建轮盘上有利的温度分布,以ISIGHT软件为基础搭建的集建模-CFD分析-FE(有限元)分析-优化设计在同一流程下的多学科优化设计平台为工具,研究热边界载荷优化在涡轮盘优化设计中的应用效果.结果表明:热边界载荷的优化可以实现质量减轻和应力水平同时下降的目的,下降水平决定于热边界载荷分配系数,当热边界载荷分配系数取0.1和0.2时,盘心最大等效应力下降值分别为5.93%和12.01%,质量下降值分别为1.25%和2.24%.

电动单梁起重机的强度和刚度分析

电动单梁起重机作为一种起重运输机械,重物挂在其上,比较简单,可以适应不同的工作环境。但作为一种大型承重机械,一旦出现事故,不但影响生产,甚至造成车毁人亡,因此对其强度和刚度提出较高的要求。文章通过三维UG软件建立电动单梁起重机模型,导入到HyperMesh有限元分析软件中,建立有限元模型,划分网格,加载力和约束,然后在Nastran软件中进行强度和刚度分析。通过分析表明,采用该软件进行设计分析,可以提高产品设计的周期和大大降低成本。

基于ABAQUS的某型机中机身假件工装强度分析及优化设计

航空制造业中产品的质量与工装的设计制造密切相关,尤其是大尺寸、大吨位的工装型架,设计制造周期紧张,批量小,试制成本高。以ABAQUS软件为平台,以某型机中机身假件工装为例,采用S4R壳单元类型,简化了力学模型和边界载荷条件,避免了复杂的接触算法,并以初始强度分析结果为依据,对结构的薄弱环节进行优化改进,分析结果表明,优化后的假件结构最大应力由136.2MPa减少至57.14MPa,最大位移由4.7mm减少至1.58mm。

Experimental investigations on mechanical performance of rocks under fatigue loads and biaxial confinements

In this research,a series of biaxial compression and biaxial fatigue tests were conducted to investigate the mechanical behaviors of marble and sandstone under biaxial confinements.Experimental results demonstrate that the biaxial compressive strength of rocks under biaxial compression increases firstly,and subsequently decreases with increase of the intermediate principal stress.The fatigue failure characteristics of the rocks in biaxial fatigue tests are functions of the peak value of fatigue loads,the intermediate principal stress and the rock lithology.With the increase of the peak values of fatigue loads,the fatigue lives of rocks decrease.The intermediate principal stress strengthens the resistance ability of rocks to fatigue loads except considering the strength increasing under biaxial confinements.The fatigue lives of rocks increase with the increase of the intermediate principal stress under the same ratio of the fatigue load and their biaxial compressive strength.The acoustic emission(AE)and fragments studies showed that the sandstone has higher ability to resist the fatigue loads compared to the marble,and the marble generated a greater number of smaller fragments after fatigue failure compared to the sandstone.So,it can be inferred that the rock breaking efficiency and rock burst is higher or severer induced by fatigue loading than that induced by monotonous quasi-static loading,especially for hard rocks.