圆板非弹性冲击过程的碰撞恢复系数

应用数值解析方法分析圆板形材料塑性加载和弹性卸载过程的法向接触压力和法向变形量的关系,推导了冲击前后圆板法向冲击速度的理论计算方法.针对圆板形材料卸载过程中材料轮廓的假设引入了变形量系数的概念,探讨了卸载过程中的材料轮廓与加载过程材料轮廓间的关系.应用高速摄像系统观测了圆板对平面冲击过程的冲击速度和反弹速度,确定了对不同冲击速度下圆板冲击速度对碰撞恢复系数的影响规律.对变形量系数予以修正.实验结果表明,所得到的碰撞恢复系数理论计算结果与实验结果十分吻合.     

金属微粒与电极碰撞恢复系数的理论和实验研究

金属微粒是降低气体绝缘金属封闭输电线路(GIL,gas insulated transmission lines)绝缘强度的关键因素之一,研究金属微粒与电极的碰撞恢复系数可为微粒陷阱等金属微粒抑制措施提供理论基础。基于弹塑性变形理论,给出了法向恢复系数和切向恢复系数计算公式,并通过碰撞恢复系数测量平台研究了微粒材质特性、微粒直径以及碰撞速度对碰撞恢复系数的影响规律,实验测量结果验证了理论计算公式的可靠性。理论计算和实验测量表明:按金属材质铝、铜、钢的顺序,法向碰撞恢复系数逐渐减小,切向碰撞恢复系数逐渐增大;法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数均与微粒直径呈负相关;同一斜碰撞角度下,法向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加而减小,切向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加先减小后增加,并且不同斜碰撞角度下的法向碰撞恢复系数或切向碰撞恢复系数变化规律类似。文中关于碰撞恢复系数的计算方法可为微粒陷阱等工程设计提供理论支撑。     

微小孔径旋转冲击射流换热特性的数值模拟

采用数值模拟方法模拟了旋转冲击射流的换热过程,分析了换热过程中喷射孔径、喷射间距、旋转角速度以及流场分布特性对冲击射流换热的表面传热系数与平均换热效果的影响.结果表明:相同雷诺数下,3 mm孔径射流的平均换热效果比6 mm孔径的强;大孔径射流时的平均传热系数受角速度的影响要比小孔径时大;角速度的增加使换热板上的最大换热系数减小且由驻点向外偏移;旋转使板上的换热更加均匀,表现为角速度越高,平均表面传热系数曲线越平坦.     

芯片冷却过程旋转冲击射流换热特性的数值模拟

采用数值仿真的方法模拟了旋转冲击射流的换热过程,分析了换热过程中喷射孔径、喷射间距、旋转角速度以及流场分布特性对射流冲击换热的表面传热系数与平均换热效果的影响。结果表明,3mm孔径的平均换热效果要强于相同Re数下6mm孔径,而且,大孔径射流时的平均传热系数受角速度的影响要比小孔径时大。角速度的增加使换热板上最大换热系数减小且由驻点向外偏移,加入旋转可以使板上的换热更加均匀,表现为角速度越高,平均表面传热系数曲线越平坦。以上规律为旋转冲击射流在高密度电子芯片散热中的应用提供了理论参考。     

岩石球砾与平板碰撞法向恢复系数

落石法向恢复系数是运动轨迹分析的关键参数。为研究碰撞速率和材料参数对落石法向恢复系数的影响,基于球板碰撞模型,在考虑材料弹塑性基础上建立岩石球砾法向恢复系数理论模型,并利用ABAQUS模拟球板碰撞过程,监测岩石球砾碰撞前后速率的变化。研究结果表明:数值模拟结果与理论计算结果吻合较好,最大差值在5%以内。随着碰撞速率的增大,岩石球砾法向恢复系数逐渐降低,且下降速率逐渐减小;球砾法向恢复系数随着弹性模量的增加而减小,随着弹性极限的增加而增大,且均呈线性关系;泊松比对球砾法向恢复系数影响较小。     

落石运动旋转速度计算方法

落石旋转速度是落石冲击力设计与运动路径计算往往忽略的关键问题.针对落石自由坠落、滑动、斜抛运动、碰撞以及滚动的5个运动过程,分析了5个过程对落石旋转速度的响应,推导了滚动与碰撞条件下落石旋转速度公式,并以万州天生城福建小学危岩落石为例进行了算例分析,初步得到以下结论:忽略空气阻力的条件下,落石旋转速度仅与自由坠落、碰撞以及滚动过程相关;碰撞过程落石旋转速度与初始旋转速度、碰撞周期、坡面坡度、落石质量正相关,而与落石半径、碰撞冲击摩擦系数以及法向恢复系数负相关;而滚动过程落石旋转速度与初始旋转速度、滚动周期、坡面坡度正相关,而与落石半径、滚动摩擦系数负相关;算例分析得出,采用本文算法和Rocfall程序计算得到的旋转速度曲线变化趋势一致,平均误差仅为5.5%,完全满足工程设计计算需求.     

混合粒径风沙流情况下的一种沙粒起跃速度概率密度函数

基于离散单元法,在生成按腾格里沙漠自然沙粒径分布的模拟沙床后,模拟了以具有相应粒径分布的实际风沙流的冲击速度冲击沙床面的粒一床碰撞过程,得到了沙粒起跃的水平和垂向速度及其合速度以及沙粒旋转的初始角速度．经统计分析,给出了风沙流中混合粒径沙粒起跃的水平和垂向速度及其合速度以及沙粒旋转的初始角速度的一种概率密度函数．     

旋转弹丸在复杂激波影响下气动特性数值模拟与分析

为了提高线膛发射武器的射击精度,研究复杂激波系对旋转稳定弹丸气动特性的影响.通过划分局部加密的网格,采用k-epsilon双方程湍流模型求解可压缩的三维Navier-Stokes方程,数值模拟和分析旋转弹丸在复杂激波影响下的气动特性变化规律.数值模拟的结果与SOCBT( Secant ogive cylinder boat tail)弹丸风洞实验数据相吻合,验证了计算模型与方法的合理性和可靠性.数值分析旋转速度、攻角、来流马赫数等对弹丸气动特性的影响,通过耦合内弹道过程,数值模拟和分析不同旋转速度对内弹道后效期内弹丸速度增的影响规律.     

PTFE/Al活性破片碰撞三层间隔靶冲击响应行为

为研究PTFE/Al活性破片多次碰撞下冲击响应行为,开展了活性破片碰撞三层间隔铝靶实验并采用包含自定义状态方程的数值方法进行模拟,定量分析了活性破片冲击激活反应行为的时空分布与毁伤效应.结果表明,数值模拟中活性破片反应与空间分布情况与实验结果具有较好一致性,活性破片反应空间分布对中靶毁伤效果影响较大.中靶厚3.0 mm时,各碰撞速度下活性破片均主要于中靶前方发生反应;中靶的穿孔面积与隆起范围随着碰撞速度增加而增大,且靶板隆起范围远大于穿孔面积.中靶厚1.5 mm时,碰撞速度小于等于1 100 m/s时活性破片主要于中靶后方发生反应,碰撞速度提升至1 300 m/s后破片的主要反应位置转移至中靶前方;随着碰撞速度增加,中靶的穿孔面积呈先增大后减小趋势,隆起范围不断增加.     

高速碰撞下二次破片光滑粒子流体力学法数值模拟

采用AUTODYN-2D无网格光滑粒子流体力学方法(SPH)数值技术,对遭遇速度为1.5～2.5 km/s下圆柱钨弹丸垂直碰撞装甲靶板产生的二次破片云分布特征进行了数值模拟,获得了不同碰撞速度下靶板穿孔直径及破片云前端运动速度、侧向膨胀速度和最大飞散角等分布特征.在此基础上,建立了二次破片云质量及空间分布预测模型.结果表明,数值模拟和模型预测均与实验结果相吻合.     

基于接触理论的弹体偏航机理

为了从本质上揭示弹体偏航作用机理,在已有弹塑性接触模型的基础上,运用接触理论和撞击理论,推导了接触刚度和恢复系数,建立了弹体与异形体弹塑性碰撞的宏观本构关系。进一步导出了弹体与异形体碰撞的攻角和角速度表达式,计算分析了弹头与异形体曲率半径比、弹体命中速度及入射角等因素对弹体攻角和角速度的影响规律。结果表明,异形体曲率半径越大,弹体攻角和角速度越大;弹体攻角随速度增大而减小,而角速度随速度增大而增大。     

两个刚体角速度运动的部分同步

研究了两个刚体角速度运动关于部分状态变量——惯性主轴角速度的同步控制．基于李亚普诺夫部分稳定性理论，分别采用双向耦合的部分状态变量线性反馈控制和部分变量的单向非线性反馈控制两种方法，构造出了一些控制器．同时，对于惯性主矩不同的取值范围，利用部分变量的单向非线性反馈控制方法可以采用不同的控制策略．所设计的控制器可以实现两个刚体的角速度运动达到关于惯性主轴角速度的部分同步．仿真结果说明了所设计控制器的有效性．     

基于剪切技术的重油乳化过程三维流场数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT的RNG k-ε 湍流模型以及基于欧拉法的MIXTURE二相流模型,对高剪切均质机乳化重油时的流场进行三维数值模拟。分析一对定转子齿间的压力场和速度场,讨论在不同的转速和定转子齿隙下剪切率的变化情况。分析表明,通过改变转速和齿隙可以有效地提高其剪切率,使水以较小的微粒均一地分散到重油中,从而提高乳化重油的稳定性,以扩大乳化重油的使用范围。     

偏心转角对飞剪剪刃位移差的影响分析

以热轧H型钢飞剪为研究对象,根据飞剪剪切机构的特性推导出剪刃轨迹、速度、角速度及角加速度的矩阵计算公式,同时根据几何关系建立摇杆支承偏心轴的偏心转角与摇杆长度增量的对应关系,并依据迭代求解的数值方法编制相应的求解程序进行求解。结果表明,偏心转角值对剪刃x和y方向位移都有影响,进而影响了剪刃重合度及侧隙,在进行剪刃重合度及侧隙调整时须结合x、y两个方向进行综合考虑。     

面向事故分析的车身关键参数数值模拟计算

汽车碰撞事故再现方法中常用的动量/能量和变形/能量分析方法需要对所涉及车辆的部分参数(如恢复系数和刚度系数)进行确定,传统的参数确定方法需要通过多次实车碰撞试验进行统计分析计算,具有周期长、成本高等缺陷,不适应目前多品种小批量的生产方式.据此,提出利用被试验验证的整车有限元模型对上述参数进行多种速度下的数值模拟计算,并将模拟试验得到的恢复系数应用于一起真实碰撞事故的分析,结果验证了该参数的可靠性及该方法的可行性.     

LS-DYNA的ALE方法在圆盘击水滑跳中的应用

应用LS—DYNA的ALE方法,建立了击水弹跳有限元模型,并对圆盘击水弹跳现象进行了数值仿真。结果表明方法对研究圆盘击水弹跳现象是有效可行的。在此基础上,对圆盘击水弹跳的主要参数:入水角、俯仰角、初始速度和旋转角速度相互关系进行了仿真分析。给出了圆盘在水面成功弹跳临界速度、入水角与圆盘俯仰角的变化规律和圆盘旋转角速度与弹跳临界速度的关系。方法为研究伴有入水冲击的气/液两相跨介质运动提供了一种可行途径和方法。     

紫外光固化中阻蚀胶薄膜应力分析及成膜控制

针对压印光刻工艺实现图章保真复型对阻蚀胶薄膜的均匀度和应力分布的要求，对匀胶过程中的时间、转速和加速度等参数进行了分析，并采用基片曲率法的Stoney公式及其近似计算公式，对不同参数环境下的薄膜应力及应力梯度分布作了计算分析．通过对比几组试验参数的应力分析结果，验证了薄膜应力的大小和应力梯度的分布主要与匀胶时间和速度有关，而与加速度的关系较小．因此，当选用匀胶转速为5000r／min、时间为30s时，薄膜应力分布最优，成膜质量最佳，能够满足压印光刻工艺中300nm级图型的保真复型需求．     

沉降离心机圆形转鼓内液面速率的数值模拟

沉降离心机的生产能力取决于流体的轴向速率和周向速率,因此对沉降离心机转鼓内流体速度的研究有助于沉降离心机的结构优化设计。本文对沉降离心机圆形转鼓内流体速度进行了数值模拟,研究发现自由液面周向速率滞后随流量和液池深度增大而增大,自由液面轴向速率受流量、液池深度和转鼓转速的影响,并给出了它们之间的关系式。