飞机越界阻滞系统动力学模型

飞机越界工程材料阻滞系统是用来防止飞机冲出跑道的专用装置。该文首先阐述了工程材料阻滞系统的结构和工作原理,然后通过合理的假设和简化建立了系统的动力学模型,将问题归结为一组非线性动力学方程。在此基础上,通过相空间变换将模型转化为一阶微分方程组,然后采用Runge-Kutta方法对方程组进行求解,并编程实现了模型的数值仿真。仿真算例表明:建立的动力学模型是合理的,数值仿真是可行的。     

压实膨润土工程屏障对重金属污染物的阻滞

基于渗透、弥散和阻滞作用,探讨压实膨润土工程屏障对重金属污染物的阻滞效果。建立污染物运移过程的三维对流弥散计算模型,采用数值分析方法,分析重金属污染物Cr(Ⅲ)在地下水环境中的迁移特性,研究压实膨润土工程屏障对Cr(Ⅲ)的阻滞效果,分析工程屏障厚度等因素对污染物阻滞效果的影响。研究结果表明:当不设置工程屏障时,重金属污染物Cr(Ⅲ)在研究区域中发生了显著迁移,且随着时间的推移,重金属污染物的扩散范围逐渐增大;当在污染源周围设置压实膨润土工程屏障后,重金属污染物被控制在工程屏障上游区域内迁移,工程屏障对重金属污染物的阻滞率可达99%,阻滞效果显著。     

典型大型商用飞机撞击问题数值建模及计算

基于对空客A320的结构分析,开展了大型商用飞机结构简化和建模方法研究,建立了结构较为详细的飞机有限元计算模型,确定了适当的网格尺寸;通过将飞机撞击刚性靶体的数值模拟结果与Riera理论计算结果进行对比,验证了所建立的大型商用飞机有限元计算模型的合理性以及数值计算方法的可靠性.该大型商用飞机有限元计算模型可用于飞机冲击载荷特性的进一步分析,也可直接用于飞机撞击作用下结构响应安全性评价的数值模拟.     

基于双向流固耦合的柔性表面覆盖层减阻性能

采用双向流固耦合的方法对一块具有柔性表面覆盖层的复合材料平板及其表面的湍流进行了数值模拟.其中,湍流采用RNGk-ε模型进行模拟.根据计算结果,从宏观总体上分析了柔性材料的柔性及厚度对减阻效果的影响,从微观局部上探讨了柔性表面覆盖层的局部减阻规律.结果表明:柔性表面覆盖层有一定的减阻效果,而且在数值模拟的范围内减阻效果随着材料柔性的增大而增大,随着柔性表面覆盖层厚度的增加而增加;考虑双向流固耦合的情况下平板受到负的"压阻力",这表明压阻力对减阻效果也有所贡献;另外,柔性复合材料平板中起到减阻作用的主要是中部位移较大段,且局部摩擦阻力减额分布与位移分布之间存在相似的规律.     

垃圾填埋场中水泥土屏障对Cu2+的阻滞性能

通过室内模型试验,研究了不同水泥掺量的水泥土防渗屏障和上海老港填埋场的膨润土砂水泥(塑性混凝土)防渗屏障对Cu~(2+)的阻滞效果,并应用数值模拟的方法对Cu~(2+)在防渗屏障中的有效扩散系数进行求解.研究结果表明,随着水泥掺量和屏障厚度的增加,水泥土屏障对金属离子的阻滞效果会逐步提升;Cu~(2+)在水泥土中的有效扩散系数(1×10~(-7)~2.5×10~(-7) cm~2·s~(-1))是在土中的有效扩散系数(9.53×10~(-6)~1.14×10~(-5) cm~2·s~(-1))的1/35~1/100;上海老港填埋场中的塑性混凝土防渗屏障对Cu~(2+)有较好的阻滞效果.     

电缆点燃性能的影响因素研究

利用锥形量热仪对PVC单芯电力电缆的点燃性能进行了实验研究,针对锥形量热仪的实验条件,建立了一维电缆点燃模型,并进行了数值模拟.模拟得到的点燃时间与实验结果吻合较好.利用该模型分别对影响电缆点燃性能的一些关键因素进行了分析,如电缆护套厚度、电缆线芯厚度、外加热辐射通量等.结果表明,由于电缆特殊的结构,影响点燃时间的因素与传统的热厚型材料和热薄型材料都有很大区别.     

B900FD-1型防弹钢板抗侵彻能力数值模拟

采用ANSYS／LS—DYNA有限元分析软件对B900FD—1型防弹钢板抗侵彻能力进行了数值模拟,对比分析了数值模拟结果与试验结果之间的异同,数值模拟结果表明采用Johnson—Cook本构模型能够较好地模拟金属类延性材料在强动栽荷作用下的物理力学特性．进一步采用数值分析方法对不同厚度的B900FD-1型防弹钢板进行了侵彻模拟,得到了500m／s子弹撞击速度下钢板的极限设计厚度．     

飞机机体模型撞击混凝土靶体动力学行为研究

飞机撞击混凝土建筑物的撞击过程中,机体和发动机的撞击可以分开考虑.机体结构在强轴向冲击情况下会发生包括高度非线性的变形、断裂和飞散等的渐进撞毁现象,这些物理现象主要会影响冲击载荷的时间历程.本研究采用显式有限元方法对飞机机体模型撞击载荷试验进行了的动力学模拟,模拟中机体采用了Johnson Cook材料模型和失效模型.计算得到的飞机尾部减加速度曲线、靶体上承受的冲击载荷时间曲线与试验测量和Riera理论计算结果均具有较好的一致性,说明研究采用的计算方法和材料模型及参数是合理的,可用于后续的大型民用客机撞击载荷的数值模拟,也证明了Riera理论模型的实用性.     

宽板V型自由弯曲回弹模拟精度及回弹影响因素研究

利用LS-DYNA模拟软件显式-隐式连续求解功能,分别采用线性和弹塑性幂指数硬化模型对黄铜、铝和SPCC钢3种材料V型自由弯曲回弹进行了数值模拟,将模拟结果和实验结果对比,给出了回弹模拟精度较高的材料硬化模型.并在此基础上,对影响V型自由弯曲回弹的板料厚度、模具几何参数以及摩擦系数等因素进行了分析,得出了影响回弹的主要规律,为提高V型件自由弯曲成形精度提供了可靠的依据.     

生态透水混凝土对路面径流污染阻滞效果

作为典型的大孔隙铺装材料,生态透水混凝土不仅能够快速渗透路表雨水,防止积水产生,还能有效阻滞路表径流中携带的大量污染物。以目标孔隙率为20%、加入陶粒和硅藻土两种净化材料的生态透水混凝土为研究对象,以性能测试结果为评价指标,分析净化材料掺量对生态透水混凝土孔隙率、渗透系数的影响;以污染物去除率为检测指标,分析不同净化材料掺量对径流污染阻滞效果的影响并从微观层面加以解释;以污染物总量为控制指标,采用室内加速试验,模拟生态透水混凝土在8 a服役期内孔隙率、渗透系数及污染物去除率的变化规律,研究其在长期服役过程中结构孔隙的阻塞过程。研究结论表明,生态透水混凝土中陶粒的最佳掺量为10%,硅藻土的最佳掺量为20%;从物理电子显微镜和化学元素分布两个层面确认了生态透水混凝土对道路径流污染物良好的阻滞作用;随着生态透水混凝土模拟服役年限增长,其孔隙率和渗透系数均衰减,对各污染物的阻滞效果也有着对应的变化趋势。     

缓冲材料对活性破片战斗部爆炸驱动影响分析

为研究活性破片战斗部爆炸驱动作用行为,采用数值模拟与试验相结合的方法,获得了缓冲层材料及厚度对活性破片战斗部爆炸驱动行为的影响特性.数值模拟结果表明,随着缓冲层厚度的增加,活性破片飞散速度明显降低,4种缓冲材料中,软铝缓冲层对活性破片初速影响最大,且破片初速随缓冲层厚度的增加基本呈线性下降趋势,尼龙和凯夫拉缓冲层对破片初速影响较小;随着缓冲层厚度的增加,活性破片所受载荷明显降低,其中软铝降载荷效果最好,其次为凯夫拉.综合考虑活性破片速度和破片完整性、安定性要求,选择凯夫拉缓冲层较好.最后,通过活性破片战斗部地面静爆试验对数值模拟结果有效性进行了验证,试验结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好.      

高强钢激光拼焊板热冲压材料模型的构建及实验验证

为了能够采用数值方法准确模拟高强钢激光拼焊板热冲压过程,研究了热冲压过程的相变转化模型、传热模型及激光拼焊板的热力学模型,包括2种母材及焊缝区域热力学模型的建立,并建立了完整的数值仿真模型.选取1.6 mm的硼钢B1500HS和1.2 mm的低合金高强钢B340LA进行激光拼焊,对其进行热冲压成形实验,并对热冲压件B柱加强件进行厚度分布分析及微观组织测试,通过与数值模拟结果的比对验证了材料模型的可靠性.     

界面效应对纳米多孔材料宏观弹塑性力学性能的影响

当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料...     

电子封装件受热载荷作用有限元数值模拟分析

针对典型塑料方形扁平封装体PQFP在工作过程中的受热分析问题,基于热弹性力学理论建立了二维和三维有限元数值模拟分析模型.研究了封装体在功率耗散情况下受均匀和非均匀热载作用时其材料的热膨胀和导热性质.有限元数值模拟取得了与实验一致的结果.数值结果表明,采用较小弹性模量和热膨胀率的材料可以有效地减小热应力,基板和芯片的厚度是影响封装体变形的主要参数.数值分析结果为提高封装件的可靠性和优化设计提供了理论依据.     

基于有限元数值模拟的宽厚板热轧过程宽度控制ANN模型

利用商业有限元分析软件DEFORM-3D,建立宽厚板热轧过程中立辊侧压和随后平轧过程的三维热力耦合刚塑性有限元模型.模拟了不同板坯厚度、板坯宽度、立辊压下量和平辊压下率条件下320种立辊侧压和随后平轧过程,探讨了不同工艺参数对调宽效率的影响规律.模拟结果表明,调宽效率随着板坯宽度和立辊压下量的增加而升高,随着板坯厚度和平辊压下率的增加而降低.基于上述有限元数值模拟结果,借助BP人工神经网络,建立了热轧宽厚板立轧-平轧宽度控制模型,经测试,模型预测的调控效率与有限元数值模拟结果符合很好.将宽度控制模型用于宽厚板实际热轧过程的有限元数值模拟,模拟轧件宽度与实测宽度吻合很好.     

曲面件柔性拉伸成形时的过渡区

利用多夹钳式拉伸成形机能够实现夹持和拉伸成形的柔性化特点,对投影面为梯形的曲面件分别建立矩形板料和梯形板料夹持有限元模型,并进行了不同过渡区的矩形板料和梯形板料的数值模拟.结果表明,随着过渡区最大长度的减小,板料容易贴模,成形力减小,成形件的最大应变值减小,有效成形区应变、厚度分布更均匀,成形效果更好.对投影面为梯形的曲面件进行拉伸成形实验,实验结果与数值模拟结果吻合,验证了数值模拟的正确性.多夹钳式拉伸成形机能够根据模具形状合理设计过渡区形状,提高成形质量,节省材料,降低拉伸成形成本.     

活性材料杆芯结构杆条杀伤增强效应

采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了靶板厚度对活性材料杆芯结构杆条毁伤增强效应的影响. 数值模拟结果表明,在活性材料杆芯结构杆条贯穿靶板条件下,靶板越厚,毁伤增强越显著;活性材料杆芯结构杆条碰撞装甲靶板,活性材料激活率和毁伤增强效应显著优于碰撞铝合金靶板. 相同条件下实验结果与数值模拟结果吻合较好.     

土工合成材料防治反射裂缝效果的数值模拟

为研究土工合成材料是否可以有效地抑制路面反射裂缝的产生与发展的问题,采用有限元数值模拟方法,运用Ansys软件,进行土工合成材料防治路面反射裂缝的数值模拟分析,分别对比土工合成材料和无土工合成材料下不同沥青加铺层厚度时的沥青层低应力、弯沉值和强度因子的变化曲线.研究结果表明:土工合成材料能有效的减轻沥青层底应力、降低弯沉,通过降低应力和弯沉对沥青加铺层起到了一定防治反射裂缝的效果,同时可以提高工程质量减小综合造价.     

台风风场研究及其数值模拟

对近年来台风风场研究及其数值模拟方法作了论述.阐述了浮标和地面台站观测、飞机侦察、雷达卫星高空观测等台风观测手段;阐明了简易参数分析模型、定常动力学模型、非定常动力学模型、运动学模型等台风风场模型;分析了既有风场模型对我国东南、华南沿海海域台风风场模拟的适用性,又论述了基于台风内各站点、基于台风影响区域、台风全路径等极值风速预测研究手段.最后,展望了台风风场数值模拟的发展趋势和需解决的问题.     

微装药空腔能量传递的数值模拟与试验研究

为研究微通道装药(微装药)空腔能量传递的影响因素,采用数值模拟和实验测试方法得到了空腔衰减压力.用AUTODYN软件的点火增长模型描述微装药的非理想爆轰过程,计算了不同装药尺寸、空腔厚度和约束材料的输出压力,并与锰铜压阻计的测试结果进行对比.结果表明,数值计算与试验值的偏差在10%以内,说明数值模拟方法可用于微通道空腔压力衰减研究.微装药直径越大或空腔厚度越小,压力越大,45#钢比有机玻璃约束更有利于空腔能量的传递.