航空发动机叶片抗冲击动力学拓扑优化研究

本文运用了结合混合元胞自动机(Hybrid Cellular Automaton,HCA)方法和基于LS-DYNA显式有限元算法的动力学拓扑优化方法来解决非线性动力学拓扑优化问题,并形成了该方法迭代过程的数学模型.运用该方法,对某航空发动机叶片进行了动力学拓扑优化设计,给出了优化后结构的材料分布,并与优化前结构进行了对比分析.结果表明,优化后结构相比于优化前在材料分布上更加合理,在减少质量的同时降低了结构在冲击过程中的最大应力,实现了航空发动机的抗冲击优化,为航空发动机动态优化设计提供了有效分析方法.

柴油机曲轴的多柔体动力学仿真与疲劳分析

将多柔体动力学方法引入到曲轴计算中,并结合有限元法和模态叠加法建立柴油机曲轴动力学仿真模型.通过动力学仿真分析曲轴的应力和位移等动力响应,为曲轴的动态疲劳分析提供依据,为曲轴设计提供参考.

纤维混凝土力学性能分析的随机双尺度模型

短纤维增强混凝土作为一种复合材料,其力学性能不但与基体的性能有关,还与材料的细观特征有关.为了将细观结构与宏观力学性能相结合,以双尺度方法为理论基础,根据短纤维增强混凝土的材料特点通过引入随机参数,在单胞中生成满足均匀分布概率模型的圆柱体来模拟乱向随机分布的短纤维,进而定义了一种新的单胞模型,建立了随机双尺度模型,并结合有限元方法进行计算;接着将随机双尺度模型与试验以及其他经典方法进行对比,验证了其在分析短纤维增强混凝土力学性能方面的有效性;最后利用此模型研究分析了纤维种类和体积分数对短纤维增强混凝土弹性常数的影响.

柴油机扭矩输出特性的动力学模拟

使用MSC Natran有限元软件与MSC Adams多体动力学计算软件对某8缸V型发动机的曲轴系统进行动力学仿真,比较气缸在不同发火次序下曲轴的扭矩输出特性,确定发动机合理的发火次序,为设计提供依据.

桥梁混凝土力学性能振动效应试验评估

基于桥梁建造与开放交通加固过程,分别采集施工环境与行车荷载引起的桥梁振动特性,并使用小型振动台进行模拟,以振动时间、频率、幅度以及约束条件等为参数,对混凝土抗压强度与弹性模量两个受力性能进行了振动效应评估。试验结果表明:约束条件起控制作用,有效约束下振动作用导致抗压强度增强,而缺少约束则相反;桥梁建造过程对混凝土抗压强度无明显影响,而开放交通加固过程则影响显著;两种工况下弹性模量振动效应均不明显。

高速列车空气动力学CAE分析技术的任务和方向

针对中国高速列车运营时速已接近380km/h,高速列车技术已完成消化吸收并进入国产原创阶段的状况,综述高速铁路设计中CAE分析技术的应用、高速列车计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析的3大任务以及高速列车空气动力学CAE分析技术的方向等,总结CAE在高速列车气动分析方面的任务和方向.阐明CAE分析已成为新一代高速列车设计和结构分析的核心技术,空气动力学CAE分析技术则占据设计分析的核心地位.

基于中心差分法的纤维结构碰撞动力学分析

随着纤维结构在各领域的广泛应用以及对纤维结构研发要求的越来越高,针对纤维结构譬如毛刷等构件的力学特性的研究正在越来越深入。本文利用显式中心差分法以及接触算法对模化为梁单元的纤维结构进行了碰撞动力学分析,考虑了纤维的几何非线性,接触状态非线性,振动阻尼,得到了纤维结构在与刚体接触过程中的接触力响应曲线;并根据此方法,对改变了主要设计参数的系统模型进行了分析对比,为纤维结构碰撞问题提供了分析方法和设计参考。

边坡锚杆蠕变力学特性数值分析

采用预应力锚杆加固边坡,锚杆的蠕变特性会使锚杆产生应力松弛的破坏性变形.因此,建立锚杆加固边坡蠕变力学模型,利用MSCMarc软件对所建立的模型进行蠕变分析,研究锚杆蠕变特性对锚杆预应力松弛的影响,详细给出在不同弹性模量及蠕变参数下锚杆的蠕变曲线和应力松弛曲线,从而进一步评价锚杆加固边坡的安全性能,为有效控制边坡的有害变形提供理论参考.

裂纹对石墨烯拉伸力学性能影响的数值仿真

为研究裂纹对石墨烯力学性能的影响,以锯齿型石墨烯为研究对象,基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数分析裂纹长度对石墨烯拉伸力学性能的影响以及含有裂纹的石墨烯在不同应变率下的拉伸变形破坏过程.结果表明,裂纹长度的增加大大减小石墨烯的抗拉强度和抗拉应变,对弹性模量有一定影响;裂纹降低石墨烯的抗拉应变对应变率的敏感性,但对于含有裂纹的石墨烯,仍可以增大加载速率来提高石墨烯的抗拉性能.

锚固边坡岩体流变力学数值分析

利用MSC Marc软件建立锚固边坡的整体模型,考察岩体的流变特性和锚杆的弹性模量对锚固边坡的影响,全面分析在不同流变系数的岩体和不同弹性模量锚杆的情况下边坡的变形、岩体的流变以及锚杆的应力松弛情况,为进一步改善锚固边坡的设计提供数值分析参考.

增强形状记忆聚合物材料研究进展

本文介绍了增强形状记忆聚合物的最新研究进展,详细探讨了各种增强材料对形状记忆聚合物的形状记忆效应的影响,总结了增强形状记忆聚合物研究的若干热点问题。

基于非线性本构关系的软管编织增强层等效刚度修正方法研究

基于Hachemi提出的金属编织层本构理论以及拉伸实验的研究方法,进行了不同尺寸金属编织软管的拉伸实验.发现金属编织层在拉伸时会出现强烈的结构非线性,而该理论不能在非线性段与实验结果相吻合.提出了对理论中编织层刚度矩阵修正方法,将金属纤维间交叠产生的接触等效地转化为"修正基体",独立于金属纤维自身产生的刚度.同时,结合编织角在实验中呈现的变化趋势,提出管状金属编织层在等位移拉伸荷载下编织角呈线性变化的假设.这与Hachemi的假设恰好相反.Hachemi认为编织层受拉时,编织角减小到一定程度则会发生锁定现象.而实验证明了编织角并不会发生锁定.且直到编织层破坏为止,编织角变化的趋势基本呈线性.还提出了修正编织角变化的加速系数k,通过金属纤维间的侧向接触解释了实验与数值仿真结果中,力位移曲线与编织角变化曲线不能同时吻合的力学机理.

一种新的小波及其在结构损伤检测中的应用

结构受冲击将引起某些部位的震荡、裂纹甚至断裂,从而导致结构刚度下降。此时振动信号会出现奇异性或携带突变信息,而这些突变信息反映了结构的损伤情况。加之冲击信号测试环境一般较为复杂,环境噪声对测试存在一定的影响。然而,利用合理的小波变换技术去噪可以识别出损伤情况。本文通过对冲击振动的信号特性进行分析构造了一种新的基本小波,并论证了该小波的基本特征。最后运用小波分析的信号奇异检测理论结合实例将该小波用于冲击振动仿真分析中。计算结果表明,利用该小波进行结构损伤信号分析能清晰地识别结构损伤的时刻。采用该小波函数的构造方法,可避免通常采用Daubechies系列小波作为信号分析而要繁琐地选择不同小波函数的过程。

超大直径低壁浅仓圆环壳结构模型及其应用

提出一种超大直径低壁浅仓圆环壳体结构无矩理论模型,该壳体底部径向可滑动,壳体内力基本呈无矩内力状态,其温度应力、边缘效应和地震作用可降为最低。计算与分析表明,提出的圆环壳体结构无矩理论模型相对于挡土墙模型可极大幅度地节省材料、缩短施工工期及降低工程造价,是超大直径低壁浅仓结构形式研究的优化方案和最新进展。

基于Gibbs自由能变的柱形梯度电极扩散应力研究

柱形梯度电极是新型锂电池电极之一。考虑了应力变化对吉布斯自由能的影响,得出梯度电极材料的扩散方程与力学方程。以Li_(1.2)(Mn_(0.62)Ni_(0.38))_(0.8)O_2为例,为了讨论在恒压条件下梯度电极材料非均匀性对应力的演化影响,将电极的扩散系数、杨氏模量和偏摩尔体积三个参数视为柱坐标系下径向坐标的线性函数。结果表明,导致电极材料力学退化的环向拉应力得到了明显的降低。这项研究为降低柱形梯度电极材料的扩散应力提供了有用的理论指导。

柴油机气缸盖多场耦合三维有限元分析

气缸盖是柴油机重要的零部件之一,在工作过程中承受着高温与交变的机械载荷,其强度是设计人员非常关心的问题。本文利用有限元分析软件MSC.MARC,对某柴油机气缸盖进行三维非线性有限元分析,在考虑各组件接触关系的基础上,计算了气缸盖在螺钉的预紧力、热载荷、爆发压力多场耦合作用下的应力场和位移场分布情况,为改进设计提供参考。

形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论分析

形状记忆高分子材料(SMP)具有优良的形状记忆功能,是继形状记忆合金(SMA)之后的又一热点研究领域。形状记忆机理的理论分析在SMP的研发与应用过程中起着至关重要的作用,理论分析往往对实验研究起着指导性的作用。目前对于形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论研究还比较少。本文综述自形状记忆高分子材料发现20多年以来众多学者在形状记忆机理的理论方面的进展,并且对于今后理论研究的方向提出一些见解。

压头对Ni基单晶合金纳米压痕结果的影响

采用分子动力学方法研究压头尺寸(半径分别为1.5nm、2.5nm、3.5nm、4.5nm)和加载速度(10m/s、20m/s、30m/s、40m/s)对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面纳米压痕测试结果(弹性模量和硬度)的影响。结果表明压头尺寸和加载速度对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面的纳米压痕测试结果有显著影响。采用中心对称参数研究各模型不同压入深度时基体中位错的形核和运动情况,结果表明压头尺寸越大、加载速度越快,基体γ相中位错形核形式越剧烈。压头尺寸较大或加载速度较快的模型在γ相中产生了棱柱型位错环,棱柱型位错环在γ相中沿着{111}面滑移,最终在γ/γ′相界面处塞积,然后有新的棱柱型位错环产生。

高速列车集电部气动噪声数值模拟

针对铁路提速后高速列车集电部气动噪声过大的问题,在集电部引入导流罩,应用FLUENT对不含导流罩及含导流罩集电部的外流场和气动噪声分别进行数值模拟和分析.流场计算采用稳态雷诺平均纳维斯托克斯(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)方法,声学模型选择边界层噪声模型.计算结果表明导流罩的设计至关重要,合理的设计能使得导流罩较好地引导气流,起到降低集电部气动噪声的作用.

斜拉桥钢-混锚板式索梁锚固区摩擦效应分析

基于徐明高速公路某斜拉桥建立包含接触非线性的有限元模型,通过对摩擦因数的参数化分析,讨论复杂空间受力与多种剪力键共存的条件下钢-混锚板式索梁锚固区的摩擦效应。研究结果表明:摩擦效应成为区别于PBL键与剪力钉的传力途径;摩擦应力的分布与接触面压应力正相关;相对滑移初始集中在主动变形区域;摩擦效应对PBL键和剪力钉的受力影响从初始滑移区域沿变形传递路径逐渐累积,甚至会改变局部受力和相对滑移的方向;摩擦效应与摩擦因数呈现显著的非线性变化关系;其发挥依赖于一定的钢混变形能力和相对滑移趋势。