FINITE STRIP DYNAMIC ANALYSIS OF CYLINDRICAL SHELL SANDWICH STRUCTURES

A rectangular, singly curved and finite strip element for curved sandwich dynamic analysis is developed. The convergence and speed of the method, the strip element density and the reduction of the degrees of freedom etc . are discussed through free vibration analysis of a honeycomb cylindrical shell pan-el. The results show that the frequencies and modal shapes obtained agree very well with the analytical solutions for the symmetrical honeycomb sandwich under the simply supported end conditions.

内凹蜂窝圆柱壳结构的轴向变形分析

基于平面内凹蜂窝理论建立了曲面内凹蜂窝圆柱壳模型,研究了曲面内凹蜂窝单元在轴向受力下的变形。利用能量法得到了单元在轴向受力下的变形表达式,根据变形表达式得到单元弹性模量。考虑了内凹蜂窝单元的轴向高度、径向宽度以及单元杆件的高宽比对弹性模量的影响。对以上参数进行了理论计算与有限元仿真,将所得结果进行对比与分析,可以得到以下结论:内凹蜂窝圆柱壳在轴向受力下弹性模量随单元轴向高度和杆件高宽比的增大而增大,随单元径向宽度增大而减小。

多层内凹蜂窝圆柱壳冲击动力学行为分析

构建了不同角度单层内凹蜂窝圆柱壳模型,提出了一种新型多层复合内凹蜂窝圆柱壳结构。利用有限元仿真方法研究了单层和多层内凹蜂窝圆柱壳在轴向冲击下的变形行为,分析对比了单层和多层内凹蜂窝圆柱壳在不同冲击速度下的平台应力和比吸能特性。结果表明,在相同密度和尺寸下,多层内凹蜂窝圆柱壳的冲击能量吸收能力相对于单层内凹蜂窝圆柱壳有显著提升;内凹蜂窝圆柱壳初始变形破坏位置随着冲击速度的改变而改变;多层内凹蜂窝圆柱壳没有表现出负泊松比性质。

负泊松比内凹蜂窝圆柱壳水下抗冲击响应研究

基于Abaqus声固耦合法对水下爆炸工况下,负泊松比内凹蜂窝圆柱壳的抗冲击性能进行研究。主要分析双层圆柱壳外壳、内壳和肋板的最大变形、等效塑性应变、动能和内能结果,讨论了不同肋板间距工况对双层圆柱壳抗冲击响应的影响。结果表明,在肋板总重一定条件下,增大肋板间距、增大肋板宽度、减少肋板数量,外壳最大变形、等效塑性应变、动能、内能呈增大趋势;内壳和肋板最大变形、等效塑性应变、动能、内能呈减小趋势。

新型矩形蜂窝夹芯夹层加筋圆柱壳抗水下爆炸冲击载荷分析

提出了一种新型矩形蜂窝夹芯夹层加筋圆柱壳结构形式。分析了其在水下爆炸冲击载荷下的动力响应特征及冲击防护作用机理。采用LS-DYNA计算该结构在水下爆炸冲击载荷下的动力响应;并以耐压壳体的最大变形和塑性应变为评价指标,计算讨论了典型设计参数变化对冲击防护效果的影响最后针对一个典型方案,分析了其在不同冲击环境下的冲击防护效果。

两端简支带开孔蜂窝圆柱壳横向振动的基频

建立了两端简支带开孔的蜂窝夹层结构圆柱壳和截锥壳横向振动基频的分析计算近似公式。经验证,分析与实验是相符的。

二维蜂窝多孔金属夹层圆柱壳的传热性能数值模拟研究

文章以脉冲爆震发动机的爆震燃烧室为原型,分析二维蜂窝多孔金属夹层圆柱壳的传热问题。文中将二维蜂窝孔在管壁径向按放射状布置,将内表面设置成高温边界条件来模拟实际燃烧室工作情况,空气从蜂窝孔一侧流经材料与圆柱壳内表面充分换热后流出起到冷却作用;通过数值模拟分析了六边形孔、矩形孔和三角形孔按照不同的连结排布在夹层圆管中的传热性能与相对密度的关系;同时还研究了夹层层数对传热性能的影响。结果表明六边形孔排布的传热性能要优于其它拓扑构型;传热性能随单胞层数增加而增大,当层数达到一定值后,传热性能基本上保持不变。

蜂窝型柱面网壳结构的参数化设计及加强

利用通用有限元软件ANSYS参数化设计语言,建立蜂窝型网格(正六边形)的柱面网壳模型。同时,针对单纯的六边形网格柱面网壳由于刚度和稳定性较低,无法在中大跨度网壳结构中使用的问题,借鉴网壳、网架结构中正放四角锥型的腹杆连接形式,提出在每个六边形网格上施加正放六角锥型腹杆的连接形式,从而使每个六边形网格都得到加强。结构分析表明,单元网格得到加强后的六边形网格柱面网壳整体刚度和稳定性都得到很大程度的加强,且由于网格加强的杆件均采用较小的截面以及结构得到加强以后自身承载能力增加所带来的耗钢量的降低,故加强后的结构在保留六边形结构简洁、通透、耗钢量低等优点的前提下,大大提高了六边形网格柱面网壳结构的适用范围。同时,采用参数化设计方法建立的参数化建模程序为进行不同类型、不同几何参数下六边形柱面网壳的受力分析和设计方案比较提供了极大的方便。

锁铆连接柱面组合网壳的承载力试验研究

铝合金具有密度小、耐蚀性好、易加工、比强度高、成型方便等优点,铝合金的密度约为普通钢材密度的1/3,而强度与常规的钢材刚度相当,因此铝合金结构可以获得更大的跨度,受到越来越多建筑师和结构工程师的关注与青睐。为了充分发挥铝合金蜂窝板轻质高强的优势,克服铝合金网壳弹性模量较低的缺点,提出了一种新型的铝合金蜂窝板柱面组合网壳结构。该结构由铝合金蜂窝板和铝合金网壳通过锁铆连接而成,以达到铝合金蜂窝板和铝合金网壳协同工作的目的。为此设计并制备了尺寸为4400 mm×1530 mm×1100 mm的柱面网壳结构,并对其进行了承载力试验,探究了柱面组合网壳的受力特点及破坏机理。在考虑双重非线性以及失稳影响的基础上,对柱面组合网壳进行非线性有限元分析,将分析结果与承载力试验结果对比,验证了有限元分析方法的可靠性。结果表明:组合网壳板-杆之间破坏时连接件主要形式为跨中短跨处抽芯铆钉被剪断,边跨由于铝合金翘曲导致抽芯铆钉拉断,锁铆连接件周围有板件错动趋势,但并未破坏;铝合金杆件最终破坏形式包括铝合金杆件在跨中受力最大处发生沿开孔薄弱处断裂,边跨受压屈曲,铝合金蜂窝板在杆件变形较大处也发生了脱胶现象;在加载点位移为30 mm之前,试件处于弹性阶段,之后进入弹塑性阶段、柱面网壳的非线性行为主要由铝合金杆件与蜂窝板之间的锁铆连接性能决定。柱面组合网壳试件的承载力为6951 N,随着位移的增加,荷载持续降低。考虑双重非线性的有限元分析模型可以有效地模拟组合网壳在弹塑性阶段的受力性能,而考虑失稳后能较好地模拟组合柱面网壳失稳后的变形及受力性能。所提出的有限元分析方法能较精确地模拟柱面网壳的荷载-位移曲线,计算效率高、收敛性好,极限承载力误差在2%左右。锁铆连接集开孔、成型于一体,只需定位便能利用锁铆连接工具将锁铆成型,加工效率最高,成型质量有保证,稳定性优于传统机械的连接,未来可形成“流水线”生产,提高建筑工业化程度。