大型空间站整体壁板结构技术进展

首先介绍了国际上整体壁板结构技术的发展现状,对空间站整体壁板结构设计、材料和制造成形技术进行了分析和总结,继而展望了其发展前景和方向。同时结合国内密封舱结构技术的发展情况,指出了中国大型空间站整体壁板结构研制面临的难题和挑战,并提出了相关的研究建议。

涡扇发动机异形曲面壳体零件整体成形工艺

涡扇发动机异形曲面壳体零件单位长度直径变化较大,传统的制造方法是采用分体成形、组合焊接工艺,所需工序多、质量控制环节多、使用可靠性差,采用粘性介质压力整体成形方法则可以较好地解决这一问题。通过有限元模拟和试验方法,分析了成形工步、粘性介质粘性附着应力对板材流动及壁厚变化的影响。研究结果表明,粘性介质压力成形可以控制变形区板材的流动,提高成形试件壁厚分布的均匀性,使直径比为1.38零件的壁厚减薄率控制在12%,适合于涡扇发动机异形曲面壳体零件的整体成形。

壳结构的无网格局部Petrov-Galerkin方法

无网格近似函数具有高度光滑性,能够很好的逼近曲壳表面及其位移场。无网格局部Petrov-Galerkin方法不论插值还是离散都不需要单元,是一种真正的无网格方法。本文基于无网格局部Petrov-Galerkin方法的基本原理,采用移动最小二乘插值,利用控制微分方程弱形式,建立了Mindlin壳结构的无网格局部Petrov-Galerkin分析方法,用屋顶壳、受夹圆柱壳、几何非线性圆柱壳作为计算实例分析了求解精度、收敛性和稳定性,并与精确解和有限元计算结果进行了对比,表明该方法计算精度高及收敛性好。

力学找形与数控建造:离散型冰壳设计建造一体化

地域性气候及材料下的建筑创新发展,需要建筑师掌握综合应对形式、结构与建造等需求的一体化设计方法。图解静力学和数控建造技术的发展,为建筑师创作实现兼有形与力之美的地域性建筑提供了一条创新途径。本文通过梳理冰雪建筑与图解静力学发展历程,介绍了力学找形与数控建造一体化流程,并以中国建筑学会计算性设计学术委员会举办的"2019计算性设计"工作营中完成的冰壳作品为例,探讨应用该流程设计建造自由曲面离散型冰壳的适用性与发展前景。

抗低速冲击纺织复合材料头盔壳体研究进展

为深入了解和提高抗低速冲击纺织复合材料头盔壳体性能,对比分析了纺织复合材料头盔壳体的二维、三维预制件结构特征及其在头盔壳体应用过程中存在的优缺点,介绍了模压法、气囊加压法和真空袋压法3种复合材料头盔壳体成型工艺及其产品特点,并从头盔壳体的抗冲击性能指标、性能测试以及数值模拟3个方面重点总结了纺织复合材料头盔壳体抗冲击性能研究的最新进展;最后在已有研究基础上,针对纺织复合材料抗低速冲击头盔壳体研究的不足,提出可开发一体成形头盔壳体预制件并探究成型工艺对头盔壳体性能的影响,以及重点研究复合材料头盔壳体低速冲击损伤机制。

建筑工程中旋转壳的优化设计

本文探讨了建筑工程中常用的旋转壳建筑形式与结构的优化问题.其中包括建筑形状的条件极值优化,结构壁厚的塑性极限满应力优化,壳体在承载时的钢筋混凝土结构整体优化等.每一种优化都给出了算例.

航天铝合金深腔零件整体成形预制坯优化设计

提出航天铝合金深腔零件整体成形方法,开展预制坯优化设计。对比分析直筒和变径筒两种预制筒坯结构变形规律,数值模拟研究了底部圆角对开口球形件液压成形的影响规律。以直径D=450 mm的球形整体零件为验证对象,进行底部圆角r=60 mm的变径筒形件的液压成形试验验证。结果表明:直筒坯液压成形时,赤道位置发生破裂;变径筒坯液压成形时,当胀形压力为16 MPa即发生贴模;液压成形时,筒端口自适应补料,所以上半球的壁厚分布均匀;随着底部圆角越大,筒底部减薄越小,筒壁厚越均匀;当底部圆角为r=60 mm时,开口球壳赤道位置壁厚减薄最严重,减薄率为11.1%,球底部减薄率为9.8%,开口球壳上半球壁厚差为0.17 mm,下半球壁厚差为0.43 mm。

全球最大薄壳整体式自由曲面采光顶设计要点解析

介绍了苏州中心"未来之翼"采光顶屋面的设计要点。该屋面外部构造采用异型曲面造型,采用BIM技术对屋面三维模型进行建模成型分析,结合对现场已施工完成并处于静态稳定状态的大鸟钢结构受力变形计算分析结果,对BIM建模进行修正,再借助BIM技术对屋面板块进行深化设计、下料和安装。同时介绍了该屋面的防排水设计。

圆形筒仓顶部钢锥壳整体顶升施工

圆形筒仓顶部钢锥壳采用集群千斤顶液压整体顶升施工,筒仓滑模与钢锥壳的安装同步完成,改变了筒仓顶部钢结构高空拼装的传统工艺,安全性好,拼装精度高,取得了较好的技术经济效益。

前轮总成整体铸造成形工艺开发

采用“型壳”精密成形工艺开发出前轮总成整体铸件。通过整体铸件结构优化设计、铸件材质选择、铸造工艺试制与验证,充分发挥出铸造成形工艺的优势,替代原来零部件组装、焊接成形工序,避免了焊接应力造成的变形等问题,提高了产品质量和生产效率。

实体壳单元在板料成形及回弹模拟中的应用

开发了基于实体壳单元的动力显式及隐式程序,模拟了板料成形及回弹过程.该实体壳单元具备如下特性:考虑厚度变化的双面接触判断精确模拟了板材厚向挤压变形;采用厚向多点积分方式求解内力,精确地描述了弯曲效应,回弹预测更为准确;面内减缩积分有效抑制了剪切闭锁与体积闭锁;黏性阻尼沙漏控制算法克服了面内减缩积分激活的零能模式;采用改进的平面应力本构模型且结合希尔二次异性屈服准则,使得实体壳单元同时获得实体单元和壳单元的特性,非常适合于非线性大变形有限元分析.给出了几个算例验证单元的有效性及程序的稳健性,并与实验结果及相关文献中的模拟结果进行了比较.

基于向量式混合质点单元薄壳非线性分析方法的膜材褶皱形变模拟研究（英文）

研究目的:建立一种适用于理想膜结构可进行高精度褶皱形变模拟的稳定可靠的数值分析技术及方法。创新要点:根据薄壳理论,在向量式混合质点单元方法(VFPEM)薄膜计算理论的基础上,引入弯曲内力分析模型并与其进行组合,发展了一种能够描述膜材面外变形的新型非线性薄壳计算理论,同时给出了将其应用于褶皱形变模拟的关键求解技术。研究方法:1.针对薄壳计算模型中的弯曲内力,利用移动基础架构和逆向刚体运动的概念扣除刚体转动,在只含有节点独立转动自由度的单元变形坐标系下根据虚功原理和平衡条件进行计算;2.借助于薄壳非线性屈曲模拟方法,引入合理的初始扰动作为诱发理想平面膜材中形成褶皱的有效机制;3.采用拟动力显式数值积分技术求解质点运动方程,通过追踪质点平衡位置来获得稳态的褶皱构形。重要结论:采用本文模型和方法可以模拟薄膜结构在面内荷载作用下褶皱的分布模式、具体构形信息及应力状态,计算过程不存在收敛性困难,结果准确。