复合材料加筋壁板长桁终止端失效分析

为了研究复合材料加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下的破坏机制,基于ABAQUS有限元软件中的连续壳单元和cohesive单元建立了有限元模型,在该模型中,采用hashin准则预测面内损伤,而对于壁板与长桁缘条之间的脱胶损伤的起始与扩展,则采用cohesive单元进行模拟。采用该模型对复合材料加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下的破坏过程进行仿真,仿真结果与试验结果相比较表明,所建立的有限元分析模型能较好地模拟加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下壁板与长桁缘条间的脱胶过程,且能较好地预测该结构的承载能力与分层面积。     

面内循环压缩载荷下船体平板的剩余极限强度

通过对受压薄板进行弹性大挠度理论与刚塑性极限分析,提出了对面内压缩循环下基于塑性累积变形的船体平板剩余极限强度的简化分析方法,区分了面内压缩循环历程所包括的加载、塑性流动与卸载等三个典型阶段.经过与已有实验结果进行对比,表明简化方法的结果能更好地符合实验结果.最后,运用简化方法与非线性有限元分析了一块实船船体板面内循环压缩载荷下的剩余极限强度,所得结果一致.     

复合材料加筋壁板轴压屈曲稳定性研究

为研究复合材料加筋薄壁结构在轴向压缩载荷下的稳定性能,应用有限元软件MSC.PATRAN／NASTRAN对该型结构建模并进行屈曲计算,得到结构的失稳屈曲临界载荷和屈曲模态;通过对复合材料加筋壁板进行轴向压缩试验,对其屈曲形式、失稳载荷、破坏过程及破坏载荷进行了研究,试验所得局部屈曲载荷与计算结果较吻合,说明建模方法的合理性。试验分析表明复合材料加筋壁板具有较强的后屈曲承载能力,可以用有限元模拟方法来对该型结构的稳定性能进行分析。     

点蚀损伤船体板屈曲强度评估的工程应用

通过分析共同结构规范中屈曲强度评估公式,得出评估所需的主要参数为单一载荷作用下板的屈曲强度.针对点蚀损伤船体板进行系列屈曲强度有限元数值分析,继而通过统计学方法分析得到基于腐蚀体积的单一载荷作用下点蚀损伤船体板屈曲强度计算公式.基于实船腐蚀损伤检测参数,采用统计学方法分析检测参数与腐蚀体积的关系,并编制相应的计算程序得到船体板的腐蚀体积,将其代入已得到的屈曲强度计算公式,并进一步应用到规范屈曲强度评估公式中即可完成点蚀损伤船体板屈曲强度评估.此评估方法在规范公式基础上,结合了实船腐蚀损伤检测参数,充分体现了腐蚀损伤对船体结构屈曲强度的影响,且所有评估参数在工程分析中均可得,评估方法简单,适用于船舶结构强度安全评估的工程分析.     

水陆两栖飞机结构强度试验中的水载荷模拟方法

水陆两栖飞机结构强度试验中需要合理地模拟机身船体结构所受的水载荷。围绕水载荷特点和加载要求,建立了曲面加载垫力学模型,着重分析了曲面加载接触面载荷分布情况,结果显示:当加载面曲率较大或者加载过程中结构变形较大时需要选用弹性变形适应能力较强的材料制作加载垫,且需要对加载垫进行曲面修形处理。根据分析结果设计了弹性体夹层式水载荷加载方法,并通过有限元分析和试验的方法验证了力学模型和加载方法的可行性。     

受压加筋板极限承载能力研究

研究了面内单向受压的加筋板单元极限承载能力,考虑了弯扭耦合,加强筋截面变形,板的屈曲以及板和加筋之间的相互作用对加筋板极限承载能力的影响。计算结果表明算法具有较好的精度。     

受压加筋板极限承载能力研究

研究了面内单向受压的加筋板单元极限承载能力,考虑了弯扭耦合、加强筋截面变形、板的屈曲以及板和加筋之间的相互作用对加筋板极限承载能力的影响．计算结果表明算法具有较好的精度．     

凸型加筋锥柱结合壳深水爆炸失稳特性研究

为研究凸型加筋锥柱结合壳结构在深水爆炸载荷作用下的动力学响应以及在此过程中伴随的失稳特性，采用ABAQUS有限元软件中的声固耦合算法开展了300 ~500 m水深条件下深水爆炸数值模拟研究，基于结构挠度变化的失稳判据，分析总结了加筋锥柱结合壳的失稳模式，获得了加筋锥柱结合壳临界失稳载荷和临界失稳挠度随水深和壳体结构参数的变化规律. 结果表明，水深条件、壳体半径、壳体厚度以及结构锥角对结构稳定性有较大影响，而腹板厚度对结构的稳定性影响不大. 在此基础上，运用量纲分析的方法结合模拟得到的临界失稳数据建立了结构在常见失稳模式下结构临界失稳判据的计算公式.      

复合材料加筋结构剪切屈曲模态分析

复合材料加筋壁板逐渐应用于大型飞机机身及机翼结构,采用试验和有限元的方法研究了加筋壁板结构的剪切屈曲特性。通过剪切试验获得加筋壁板结构的屈曲载荷和破坏载荷,结果表明当结构达到屈曲状态时并不会立马丧失承载能力,屈曲载荷占破坏载荷的81.8%。对比含夹具和无夹具的剪切屈曲载荷可知,夹具对加筋板的屈曲稳定性影响较大,在进行仿真模拟时,忽略夹具可能导致严重的错误。同时,边界条件的差异会导致结构的屈曲稳定性发生改变,夹具的强弱会影响结构的传力路径,合适的边界条件可以极大地改善结构的稳定性。     

点蚀损伤船体板格单轴压缩极限强度

为了能够简单准确地计算服役期内点蚀损伤船体板格的极限强度,选择腐蚀体积为点蚀损伤板的主要评估参数,结合实际船体板格的腐蚀损伤特点,采用有限元数值计算方法,分析点蚀坑形状、有限元单元类型、蚀坑分布和蚀坑深度对板极限强度的影响,以及板的初始柔度、初始变形、长宽比和板边缘线性载荷因子对板极限强度折减因子的影响,并利用回归分析方法,建立了基于腐蚀体积的点蚀损伤船体板格极限强度折减因子的计算公式.结果表明,整套公式的计算结果与有限元计算结果的相对误差仅有极少量在5%,~6%,之间,绝大部分在5%,以内,可用于服役期内点蚀损伤船体板格的安全评估.     

加筋水泥土支护结构的受弯性能研究

文章对加筋水泥土梁进行了纯弯加载试验,根据试验梁受弯承载过程及特点,将试验梁受弯破坏过程分成3个阶段;得出粘结滑移破坏是加筋水泥土支护结构承载力及刚度下降主要原因的结论;根据试验结果,探讨了加筋水泥土支护结构极限受力破坏机理;推导了抗弯承载力计算公式和刚度计算公式.提出的分析方法和计算公式对工程应用有一定的指导价值.     

运河漕舫首部结构强度设计

采用直接设计法对运河漕舫的首部结构进行了强度设计.在给出该船体首部结构的设计载荷为波浪冲击载荷与静水压力载荷的基础上,采用有限元方法对该漕舫进行了结构以及载荷模拟,并根据有限元计算结果对船体首部结构提出了加强方案.研究结果对运河漕舫首部结构设计提供了理论依据及设计参考,对该船体结构航行的安全性具有重要的理论意义.     

泡沫填充类蜂窝夹层结构的耐撞性

本文创新构型一种聚氨酯泡沫填充类蜂窝夹芯结构,取类蜂窝胞元壁厚分别为0.3、0.5、1.0 mm,运用数值模拟方法对该填充结构在不同冲击速度作用下的耐撞性进行了系统研究,并分析了类蜂窝胞元壁厚对结构耐撞性及变形机制的影响。结果表明,在7、14、33 m/s冲击载荷作用下,类蜂窝胞元壁厚为0.3 mm填充结构的比吸能、载荷稳定性及吸能效率要高于其他两种壁厚结构的相应值,此条件下填充结构的耐撞性最优,胞元壁厚为0.5 mm结构的耐撞性次之。对于该泡沫填充类蜂窝结构而言,减小类蜂窝胞元壁厚能显著提升结构的载荷稳定性,在相同胞元壁厚条件下,填充结构在低速载荷冲击作用下表现出了比中、高速冲击作用下更优的载荷稳定性和吸能效率。     

基于CONWEP算法聚脲钢板复合结构变形的数值模拟

针对爆炸载荷作用下的聚脲钢板复合结构,基于非线性有限元软件LS-DYNA,利用CONWEP算法对聚脲复合钢板结构在爆炸载荷作用下的结构变形进行数值模拟分析,并与试验结果进行了对比.结果表明,CONWEP算法能够很好的模拟聚脲钢板复合结构在爆炸载荷作用下的变形.在相同钢板厚度条件下,聚脲钢板复合结构的最大变形挠度要小于裸钢板结构.从吸能特性来看,聚脲弹性体有良好的吸能特性,聚脲钢板复合结构中钢板的吸能要低于裸钢板,使得复合结构中钢板的变形要小于裸钢板.     

偏心受压桁架式钢骨混凝土柱正截面受力性能分析

为弥补钢桁架内置混凝土结构在建筑方面应用的空白,设计制作4根大偏心受压桁架式钢骨混凝土柱,通过静载试验考察破坏过程及形态,研究试件的裂缝分布、变形、开裂、屈服和极限载荷等,并利用有限元计算模型分析试验结果,通过引入强度增大系数,推导出试件柱受压承载力公式.结果表明:4根柱均发生大偏心受压破坏,随着偏心距的增加,偏心受压柱受拉区先出现横向水平裂缝,随后受拉角钢和受压角钢相继发生屈服,最终受压区混凝土破碎;构件的破坏过程与有限元模拟结果较为吻合;试件柱受压承载力计算结果与试验实测值相近.     

矩形加筋板的有限元分析及程序

加筋板结构是船舶、飞行器的一种有效结构形式,它对提高结构强度与稳定性有着十分有利的作用,因此一直引起人们高度的重视.可是,过去对加筋板的理论分析和计算方法,主要是将加筋板简化为正交各向异性板或交叉梁系,再用解析法或数值法进行计算,不能同时分别计算出板、梁应力.本文用有限元法分析矩形加筋板,所编制的程序,一次能分别算出板和梁的内力、应力及挠度,同解析法的结果以及实验模型的实测数值相比,结果比较满意.     

多段填充复合蜂窝结构的动态响应特性研究

基于多胞材料独特的力学性能和微结构可设计性强的优势,提出一种多段三角形和六角形蜂窝填充能量吸收复合结构模型.利用显式动力有限元方法对该模型的动力响应特性和比吸能进行研究,重点讨论了不同恒定冲击速度下,蜂窝结构的排布及其相对密度对复合蜂窝结构宏观变形、动态平台应力、冲击载荷一致性和能量吸收能力的影响.研究结果表明,所设计的多段填充复合蜂窝结构能够让轴力和弯曲变形共同参与整体变形,实现I类和II类能量吸收结构的优势互补.通过对各段内微结构及段长的合理选择,复合蜂窝结构的冲击载荷效率明显提高,冲击应力波动幅度明显降低,能够有效地提高并控制蜂窝结构能量吸收效率.本文对完善多胞结构的耐撞性设计方法和控制能量吸收过程具有指导意义.     

超弹性记忆合金螺旋结构径向变形的理论分析

针对超弹性记忆合金(SMA)螺旋结构的实际应用,基于现有的描述轴向拉伸变形的解析模型和简化后的SMA材料本构关系,采用等效转换法,建立均匀外部径向载荷下螺旋结构收缩变形与轴向拉伸变形的联系,得到描述径向收缩变形时线圈半径随外部均匀径向载荷变化的解析模型.通过与有限元数值分析的对比,验证了该解析模型的准确性.将所提出解析模型推广到螺旋编织结构介入治疗支架的实际应用中,通过参数化分析及与有限元数值模拟结果的对比,讨论其适用性,并进行误差分析.由于采用解析函数描述SMA螺旋结构的径向收缩变形特征,便于螺旋结构前期设计时针对目标进行参数调整,所以该理论模型的计算效率优于有限元分析方法.     

纯剪切横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值

针对由横向密加筋板组成的散货船舷侧板承担着较大的面内剪切载荷,而散货船共同结构规范中加筋弯曲刚度设计考虑的是舷外水压力,并没有考虑剪切载荷的问题,研究在剪切载荷作用下横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值.通过改变加筋的高度,可以改变加筋弯曲刚度,从而使加筋板的剪切屈曲强度和极限强度也随之变化.根据加筋板的纯剪切弹性屈曲强度和极限强度等于材料的剪切屈服极限,找出2种加筋弯曲刚度的门槛值,并把这2种加筋弯曲刚度值与AASHTO规范所得值进行对比分析.结果表明,应由剪切极限强度分析来确定横向密加筋板的无量纲加筋弯曲刚度门槛值.     

横向冲击载荷下加筋板的非线性动力响应

考虑了剪切变形和转动惯性的影响 ,由Hamilton变分原理导出了加筋板的非线性动力方程 ,并用有限差分结合Runge Kutta法求解 .讨论了加强筋参数对加筋板在横向冲击载荷作用下的非线性动力响应和结构效率的影响 .