蜂窝夹芯结构用连接接头抗冲击性能研究

夹层结构在工程领域的应用广泛,但其连接装配问题却日益突出,尤其是面临强动载荷下的作战装备,如何设计连接接头以提升结构的可靠性及维修性,是目前研究的热点.针对蜂窝夹芯防护结构在典型作战环境中的连接装配问题,设计了一种由方管锁定的快速组装连接接头,并通过泡沫子弹冲击实验以获得连接结构在不同冲量下的动态响应,随后采用有限元方法对冲击试验进行了模拟,仿真结果与实验结果吻合度较好.在此基础上,利用该有限元模型进一步探讨了方管壁厚、连接单元宽度等几何参数对该结构在泡沫子弹冲击载荷作用下的峰值挠度的影响.结果表明,较薄方管壁厚(t_(t)/t_(f)≤0.375)使得连接结构容易陷入方管压溃的失效模式导致其峰值挠度显著增大,而较小的连接单元宽度(2a/W≤0.267)将导致面板抗拉强度下降,进而削弱连接结构抗冲击性能.此外,随着连接单元宽度的不断增加,连接结构的峰值挠度呈现先减小后增大的趋势,这是由于连接单元的有效横截面积与机械互锁接触面积之间存在竞争机制.当前研究表明,这种快速组装连接接头能有效抵御动态冲击载荷,具有抗冲击吸能、便于维护更换的特点,有望应用于各型主战装备防护结构的连接,为夹层连接结构的抗冲击设计提供参考.

温度梯度下钛合金热防护结构的导波特性研究

目的实现可重复使用钛合金热防护结构的导波健康监测。方法针对钛合金热防护结构,提出热–力–电多物理场耦合导波传播建模仿真分析方法,研究温度梯度下钛合金热防护结构中导波的传播特性,以及在温度梯度和裂纹损伤耦合作用下导波的传播特性。结果20~500℃的温度梯度会导致钛合金结构中导波的群速度降低、幅值衰减降低,裂纹损伤使得钛合金结构中导波的群速度、幅值降低,且损伤越大,影响越明显。裂纹扩展至20 mm时,S0模式群速度降低了1.5%,A0模式群速度降低了2%。结论此模型可为大范围的温度梯度条件下,钛合金热防护结构上传感器优化布置以及导波监测方法的研究提供指导。

轨道平面外直线形绳系编队系统运动状态解析关系

本文研究正交控制力约束下,轨道平面外三星直线排列的绳系编队系统动力学特性.在非惯性坐标系下构建系统动力学模型,其中卫星和两根起连接作用系绳分别简化为质点和无质量弹簧,推导系统状态与系统动力学的解析关系式及对运动形式间临界状态的影响.提出一个三维动力学参数域以展示系统在任意轨道面内动力学,并通过数值仿真进行验证,结果显示解析计算结果与仿真结果完全一致.

基于“桥式”阻尼声学黑洞结构的振动抑制机理分析

在工程中通常采用大面积敷设均匀阻尼材料的方式实现结构振动抑制,但是大量阻尼耗材的使用导致结构重量增加,而且振动抑制效率不高。声学黑洞(Acoustic black hole,ABH)作为一种新型轻质阻尼,通过结构厚度剪裁实现以高效波能量聚焦与耗散,近年来受到广泛关注。该研究提出“桥式”声学黑洞阻尼结构(Bridge-ABH,B-ABH)设计,将声学黑洞结构内嵌于阻尼层材料中,提升结构的振动能量耗散效率的同时减轻结构重量。通过有限元仿真建立B-ABH结构数值模型,研究了具有高损耗特征的B-ABH阻尼材料结构波能量传播特性。同时通过对B-ABH阻尼结构振动机械能流分析,探究了B-ABH结构特性对高阻尼材料中的能量耗散效率影响,揭示了B-ABH阻尼结构振动抑制机理。此外,采用附加质量进一步提升结构低频振动效果。研究结果表明,附加质量B-ABH阻尼结构相比较均匀阻尼层质量减少30%的同时,结构振动抑制在10~1 000 Hz频率范围内平均降低了4.6 dB。

冰纳米线拉伸的分子动力学模拟

最近的实验研究表明,一维冰纳米线具有与体相冰截然不同的力学性质,但其微观机理尚不明晰.本文采用分子动力学模拟研究了冰纳米线拉伸力学性质及其微观结构演化.结果表明,冰纳米线的弹性极限和最大弹性应变分别可达0.93 GPa和10.32%.冰纳米线发生断裂后,其断裂区域冰晶格产生大量融化,导致该区域具有与非断裂区域明显不同的氢键结构.此外,相较于体相冰,冰纳米线对温度和应变率的变化更加敏感,其力学性能随着温度的升高或应变率的下降而显著降低.不同取向的冰纳米线具有不同的失效方式,且[0001]取向的冰纳米线具有最强的力学性能.