脉冲发动机喷管喉衬故障的计算与分析

为了解决脉冲发动机喷管喉衬曾出现过从其喷管座中打出的故障问题,利用MSC Patran 2004r2有限元软件对脉冲发动机喷管喉衬进行了强度分析.选用了三角形轴对称单元,用PCL语言编写了施加变压力载荷的程序,采用高压密封容器对整个喷管作了静压试验,分析了载荷、位移约束和材料性能对喉衬最大应力的影响.结果表明,喉衬支撑结构的耐烧蚀性能没有满足使用要求.经过试验验证,采用将支撑结构改进成镶嵌更耐烧蚀的金属衬套的复合结构措施的喷管,工作正常,结构完好.     

变推力固体火箭发动机非稳态影响因素研究

为研究不同因素对喉栓式变推力固体火箭发动机非稳态调节特性的影响,利用Fluent软件的网格动态层变模型,对喉栓匀速调节过程中的内流场进行仿真计算,主要分析了喉栓运动速度、喷管主要结构参数以及推进剂压强指数对非稳态特性的影响.结果表明喉栓运动速度以及推进剂压强指数对非稳态调节特性影响最大,喷管收敛半角对非稳态调节特性影响较小,喉栓半径以及喷管扩张角对非稳态调节特性基本没有影响.     

喷管用整体毡C/C喉衬热结构完整性分析

采用有限元方法(finite element method,FEM)计算了固体火箭发动机(solid rocket motor,SRM)工作过程中及工作结束后的整体毡C/C复合材料喉衬的温度场及应力场,并将其应力极值与材料性能测试所得的强度极限值进行了比较分析.结果表明,在发动机工作过程中喉衬结构完整,发动机工作结束后喉衬所承受的最大轴向拉应力超出了材料的轴向拉伸强度极限,喉衬轴向受拉失效而纵向开裂.最后,通过发动机点火实验过程中及实验后喉衬的扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析对实验分析结果进行了验证.     

花瓣铺层碳/碳材料火箭喷管扩张段模态分析

针对花瓣铺层碳／碳材料固体火箭发动机喷管扩张段结构的特点，研究和建立了有限元计算模型，构造了模拟柔性支撑系统的弹簧约束模型．应用解答大型复杂结构的特征值问题的子空间迭代法，对喷管整体结构进行了自由振动和模态分析，导出了该喷管仿真模型的多阶自振频率和振动模态．     

用高精度迎风格式模拟潜入式喷管流场

为了研究固体火箭发动机潜入式喷管内部工质的流动特性 ,首先采用改进的 L U-SGS方法和高精度、高分辨率的 MUSCL TVD格式数值模拟了 JPL美国喷气推进实验室喷管 ,数值模拟结果和实验结果吻合得很好。证明了这种方法可以准确地捕捉到流场中可能出现的各种复杂流动。用同样的数值计算方法模拟了固体火箭发动机潜入式喷管 3个时刻的准三维流场 ,对复杂的计算区域做了分区处理 ,为复杂的边界条件做了简化处理模型。分析了燃烧室潜入段处涡的形成和发展过程以及入口湍流度对喷管的气动参数的影响 ,为设计高性能的固体火箭发动机提供了有益的帮助     

某型无人机固体火箭发动机助推器尾流场数值研究

为研究某型无人机固体火箭助推器在助推无人机起飞时,产生高温燃气尾流对地面发射架造成冲刷影响,开展三维尾流场数值仿真。结合结构特性与计算精度选用结构化网格技术、压力基耦合算法、k-ε湍流模型、二阶迎风格式对轴对称固体火箭发动机尾流场进行了三维稳态数值计算,并对尾流场主要特点进行分析。研究发现高温高速尾流对喷管后方区域环境及发射架影响巨大,考虑到喷管后方发射架或其他保障设备安全,需要有可靠的热防护措施。     

一种固体火箭发动机针对喷管喉径变化的辨识方法

固体火箭发动机在工作过程中,喷管喉径的变化规律是一个典型的“黑箱问题”。本文利用控制论中的辨识技术对喷管喉径的变化规律进行研究,利用实验数据并建立数学模型,通过数值仿真来预示喷管喉径的变化规律。最后通过算例,验证了该方法的可行性。     

固体火箭发动机喷管喉部沉积问题的探讨

本文根据端面燃烧固体火箭发动机点火试验中出现的喷管喉部沉积问题进行了初步的分析研究,归纳了点火试验中喷管喉部沉积的一些现象和规律,分析了喉部沉积对发动机内弹道性能的影响,探讨了喷管喉部沉积的机理、主要影响因素及消除措施等。探讨中认为在喷管流动中存在的凝聚相金属氧化物粒子是喷管沉积物的物质来源,凝聚相粒子在燃气流中存在滞后,有它自己的流线,凝聚相粒子可能与壁面撞击与接触,在某些条件下则可能沉积。这个沉积过程与在喷管壁面喷涂金属氧化物耐高温涂层的过程有相似之处,壁表面的粗糙度、壁面温度、材料性质以及凝聚相粒子的大小、粒度分布、入射角等影响沉积物与壁面的粘结剪切强度。由于燃气流对喷管壁面的摩擦力及强烈的加热作用,则可能使沉积物熔化、流动,受到冲刷甚至被吹掉。对于小喷管端面燃烧的固体火箭发动机容易发生较严重的喷管喉部沉积问题,喷管喉衬材料的选择、内表面的加工光洁度、台阶间隙、收敛段的造型以及喉衬的热容量等对喉部沉积都是有影响的。     

影响固体火箭发动机推力偏心特性的误差源研究

为了找出产生火箭发动机推力偏心的主要误差源,利用六分力推力偏心测试系统对装药初温,喷喉误差,喷管内型面缺陷等影响推力偏心的情况进行了试验研究。研究结果表明：装药初温,喷喉形状尺寸误差,多喷管安装误差,喷管内型面缺陷等都对推力偏心有较大影响,获得了对固体火箭发动机设计与制造非常有参考价值的试验结果。     

基于神经网络修正的结构有限元模型简化

介绍了神经网络修正技术在结构有限元模型简化中的应用，并根据实际工程润扬大桥桥塔的现场实测模态数据对所建的有限元模型进行修正简化．建立了结构物理参数与结构自振频率之间复杂非线性关系的BP神经网络模型，反演仿真数据代入的有限元计算结果与实测结果较为吻合，证实了该方法的有效性．     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明:在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.     

考虑楼板组合作用的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为研究在楼板组合作用下钢管混凝土节点的抗震性能,本文按照1:2比例制作了两个不同梁柱线刚度比的带楼板钢管混凝土柱钢梁节点试件。试验利用MTS液压加载系统对节点梁端施加循环往复荷载进行拟静力试验,并利用ABAQUS软件建立有限元模型进行数值模拟分析。通过试验与有限元模拟,得到了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、强度退化和刚度退化等性能参数。结果表明：两个节点试件在楼板组合作用下,滞回曲线饱满,节点表现出良好的抗震性能;在轴压比不变的情况下,随着梁柱线刚度比的增加,节点的延性、强度和刚度均有所提高;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性,为参数分析提供了依据。     

方管铝型材喷水冷却温度场模拟及影响因素分析

为了解决方管铝型材冷却不均的问题,利用有限元分析软件Fluent,对方管铝型材喷水冷却的温度场进行了三维瞬态数值模拟,分析了方管铝型材特征点的温度场变化规律,研究了挤出成形速度、喷嘴纵向间距及喷嘴横向间距对方管铝型材冷却温度场的影响.结果表明:挤出成形速度和喷嘴纵向间距对方管铝型材纵向温度场影响明显,而喷嘴横向间距对温度场的影响主要表现在横向上.采用最大的挤出成形速度、最小的喷嘴纵向间距和80mm的喷嘴横向间距可以得到较均匀的冷却温度场.     

某型导弹弹翼的模态和接触应力应变分析

采用CATIA R18软件建立弹翼参数化的有限元模型,通过有限元软件MSC.Pastran对模型进行多种合理化简化,主要对于螺栓连接方式进行几种不同方式的简化连接,并各自应用有限元接触隐式非线性分析方法使用MSC.Nastran求解器对弹翼考虑接触情况下的模态和各连接件间的接触应力应变进行有限元计算分析,对比各种模型的弹翼应力应变是否符合结构强度要求。     

经编机摆动臂有限元分析及优化设计

以有限元分析与优化设计理论为基础,结合UG NASTRAN有限元分析软件,建立了经编机槽针床摆动臂结构的有限元分析模型,对其结构进行了静力学应力分析,利用应力分析结果作为优化设计的强度和刚度约束条件,建立了经编机槽针床摆动臂的数学模型,并对其进行优化。结果表明,在保证零件强度和刚度的前提下,通过改变主要设计尺寸参数,使结构的质量减轻了7.6%,从而有效提高了机构的运行速度。     

基于超静定理论及数值模拟的胶结矿柱稳定性分析

 为科学、精确地评价井下胶结矿柱的稳定性,提出基于超静定理论及数值模拟的矿柱稳定性分析方法。将人工胶结矿柱简化为超静定结构,建立超静定理论模型,计算矿柱在尾砂充填体不均匀侧压载荷、自重和顶部冒落拱压力综合作用下的最大应力,并采用Midas 有限元软件模拟分析矿柱的有效应力及应变位移,结合废石块胶结模型的单轴抗压强度试验值对矿柱的稳定性进行评价。以大红山铜矿人工胶结矿柱为例的分析结果显示,超静定理论模型计算的最大应力为6.27 MPa,数值模拟的最大应力、最大位移为3.55 MPa 和40.46 mm,试验测得的胶结废石块模型单轴抗压强度为10.9 MPa,表明采用超静定理论计算与数值模拟相结合评价矿柱稳定性的方法可行。     

FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合短柱的轴压性能,进行了3个实心组合短柱的轴压试验.基于非线性有限元分析软件ANSYS,通过选择合适的单元类型以及材料的本构关系,对实心组合短柱进行了数值仿真分析,并与试验结果进行对比,证明了所采用的非线性有限元分析模型可以较好地模拟实心组合短柱的受力过程.结合已建立的有限元模型,开展了参数的敏感性分析,探讨了FRP管厚度、钢管厚度和强度、核心混凝土强度等参数对实心组合短柱轴压性能的影响.模拟结果表明:FRP管厚度对实心组合短柱的轴压性能有显著影响,钢管厚度和强度对实心组合短柱的影响规律较相似,对第二线性阶段斜率均无影响,其中钢管厚度对实心组合短柱的初始刚度略有影响,核心混凝土强度变化对极限承载力有较大影响.     

附着式振动器机座优化分析研究

使用UG建立振动器机座三维模型,对模型进行简化后导入有限元分析软件ABAQUS对其进行模态分析和力学分析,得出机座各阶模态的固有频率和受力及位移分布情况,根据分析结果找出结构薄弱处提出优化方案,并对优化后的结构进行有限元分析比较,为该类产品优化设计提供参考依据.     

三层空间框架结构的振动研究

对一个简化的三层空间框架钢结构进行强迫振动试验,得到结构的低阶自振特性;同时对该三层空间框架结构进行有限元分析,通过模态分析模拟得到该结构的低阶自振特性;数值模态分析的低阶结果与实验结果相比较,有良好的一致性,说明计算模型可靠;利用有限元法模拟该空间框架结构的高阶自振特性,为框架结构的建筑或厂房的自振频率的计算提供实验依据和有限元分析依据。     

机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析

为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了0轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、0轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着0轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.