小腿摆放位置对航空座椅乘员损伤的影响研究

在飞机坠撞事故中,乘员采取合理的坐姿能有效降低冲击伤害。为了分析水平16g(g为加速度)动态冲击下小腿摆放位置对乘员损伤的影响,以某型三联航空旅客座椅为研究对象,建立双排航空座椅/乘员约束系统有限元模型,并开展全尺寸滑台试验以验证模型准确性。结果表明：在相同工况下,50^th百分位假人采用小腿后曲的坐姿与小腿直立坐姿相比,降低了股骨损伤和颈部损伤,但增加了头部损伤;95^th百分位假人采用小腿直立的坐姿与小腿前伸坐姿相比,降低了股骨损伤,但头部损伤和颈部损伤增加。研究结果可为不同体型乘员采用相对更安全的坐姿提供参考。     

航空发动机孔探损伤识别方法

针对目前航空发动机孔探检测不能对损伤类型自动识别现状,将支持向量机与孔探检测技术相结合,提出基于支持向量机（SVM）的损伤图像识别方法。该方法将损伤图像进行二值化分割,利用链码跟踪及灰度共生矩阵分别提取损伤区域的形状特征和纹理特征,组成多维特征向量,输入支持向量机进行分类识别。分类器设计阶段,组建性能优越的二叉树支持向量机以减少训练样本,提高分类效率。CFM56发动机实验结果表明：该方法的识别性能明显优于传统SVM多分类器和BP神经网络方法。     

结构损伤对钢桁梁桥动力性能影响的有限元模型分析

本文以下承式简支钢桁梁桥模型作为研究背景,在分析结构损伤研究方法基础上,通过建立有限元模型,模拟计算结构损伤前、后的固有频率,以固有频率作为特征参数来分析不同损伤位置、不同损伤程度对结构的动力学性能的影响。     

锯齿形PDC刀具的破岩特性及温度场

聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact, PDC)刀具的结构是影响钻头性能的重要因素,锯齿形PDC刀具性能较好但研究较少,缺乏相关理论支撑。因此,基于弹塑性力学及Drucker-Prager准则构建了刀具与岩石的有限元模型,对锯齿形PDC及常规PDC刀具的破岩和温度场进行对比研究。结果表明,锯齿形PDC通过剪切和犁碎的方式破岩,有效且明显提升了破岩效率。锯齿形PDC较常规PDC切削力均值减小约20%,波动明显更小。后倾角变大,其切削力增加,破岩比能先增加减小又增加,存在最佳后倾角10°～15°;切削深度增大,切削力变大,破岩比能先减小后增加,存在临界切深1.5～2 mm;锯齿数增加,刀具的切削力与破岩比能先增加后减小,3个锯齿为最佳。温度场研究结果表明,锯齿形PDC比常规PDC刀具散热面积大,热稳定性更好,工作参数与温度变化之间存在规律。研究深度揭示了锯齿形PDC刀具的破岩特性以及温度场,对PDC刀具优化及高性能钻头布齿具有较为重要的指导意义。     

大体积混凝土结构的损伤仿真有限元方程

温度、自重、荷载和基础约束等因素都将导致混凝土材料产生损伤,即材料性能劣化,因而混凝土结构是一个随时间变化的损伤场。因此,对大体积混凝土结构的损伤仿真分析非常必要,该文推导了混凝土结构三维损伤有限元方程,为混凝土结构的三维损伤仿真有限元计算奠定了基础,计算结果更加符合实际。     

汽车冲击荷载对大跨度钢-混凝土组合桁梁桥力学性能的影响

西平铁路线上有三处跨高速方案采用了80m钢-混凝土组合桁梁桥,桁高9m。由于是跨高速桥梁,所以,桥梁就有被车辆撞击的可能性。用有限元模拟不同车速汽车产生的冲击荷载对桥梁撞击的全过程,并得到桥梁被撞后的动态变形及应力变化历程。同时对桥梁损伤程度进行评估。分析结果为该类型桥梁的设计和撞击研究提供参考。     

船桥碰撞中桥梁的力学机理及损伤分析

船桥碰撞事故时,船舷对桥墩的冲击力以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形,可以通过大型非线性动态响应分析程序MSC-Dytran有限元数值仿真全程再现。以一艘4万t载重量球鼻船艏与某长江大桥桥梁碰撞为例,演示了数值仿真计算的过程,获得并分析了船桥碰撞力、能量转换以及桩基、承台和塔柱的冲击响应的一般规律和特点,可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供理论依据。     

牙本质区域对塑性损伤力学性能的影响研究

牙本质的力学性能随着深度的变化而发生改变.建立了牙本质的塑性损伤模型模拟了牙本质的纳米压痕实验,并解释了纳米压痕实验卸载阶段刚度下降的原因.数值模拟结果表明内层牙本质的屈服强度低于外层和中层牙本质的屈服强度.并且更容易发生损伤.     

初速度对被撞船舷侧结构影响

采用ANSYS/LS-DYNA建立了两船发生侧向对中垂直碰撞的非线性有限元模型,模型中考虑了材料非线性、几何非线性等因素;并以所建立的非线性有限元模型为基础,对被撞船舷侧结构碰撞性能进行了仿真研究,得到了碰撞力和能量随碰撞船位移变化的关系曲线,重点研究了碰撞船初速度的影响.数值仿真结果表明,不同的碰撞船初速度会导致被撞船舷侧结构产生不同形式的变形和不同程度的损伤.同时,通过仿真计算得到了某一确定碰撞情景下被撞船舷侧内、外壳破裂的临界速度,可以为海事部门制定海上限速避碰规则提供依据.     

航空发动机两级燃油泵振动特性的影响因素

为了解承受离心、油液扭矩载荷的燃油泵装配体结构振动特性及影响因素,选取某航空发动机两级燃油泵转动部件为分析对象,基于通用有限元软件平台建立两级燃油泵转动部件装配体结构、单个低压级叶轮的三维有限元模型.根据两级燃油泵在最大起飞工作状态下的工作参数,计算出其转动部件受到的离心、油液扭矩载荷,再利用有限元软件计算了转动部件装配体结构、单个低压级叶轮在无外载荷作用下的、只有离心载荷作用的、只有油液扭矩载荷作用的、离心和油液扭矩载荷同时作用的自振频率和振型.通过对计算结果的对比分析,发现了离心载荷、油液扭矩载荷、构造(转动部件装配体或单个零件)因素对两级燃油泵转动部件频率、振型的影响规律,对其他与油液有相互作用的旋转部件振动特性的计算和分析具有重要指导意义.     

中温处理对CuAlNiMnTi记忆合金热循环及力学行为的影响

用阻法、金相分析、电镜分析、Ｘ射线衍射及拉伸试验等研究了淬火后中温处理对ＣｕＡｌＮｉＭｎＴｉ形状记忆合金热循环特性及力学行为的影响。研究结果表明：合金淬火后经６００℃中温处理可产生适量α相，α相优先在晶界析出，保温时间延长，则晶内也析出α相，控制中温处理时间可以调整α相含量，从而调整相变点；经中温短时处理后，在随后的热循环过程中不再有ＮｉＡｌ基析出相，从而实现热循环过程中相变点基本稳定；中温处理时     

局部材料损伤行为的双孔微剪切实验

为研究材料的局部力学性能进行双孔微剪切实验,将实验结果与有限元相结合获得材料的损伤参数.通过对比实验与数值仿真的结果,验证Gurson和Johnson-Cook两种损伤模型对双孔微剪切过程中损伤的起始和演化过程.结果表明,基于微观机制的Gurson模型不能很好地预测剪切断裂的过程,宏观现象学的Johnson-Cook损伤模型能够得到满意的结果.分析原因,材料的损伤行为与三向应力度相关,在三向应力度不同时损伤机理不同.     

粘弹基形状记忆合金复合梁的弯曲

用有限元法对环氧基形状记忆合金复合梁的弯曲问题进行了建模和分析，并通过实验验证了理论分析结果，研究发现，由热粘弹性分析得到的结果与实验结果吻合较好，而由热弹性分析得到的结果与实验结果差异较大，由此说明，对于环氧基SMA复合材料，由于激活SMA时温度对环氧基体的影响较大，适合于用热弹性理论精确分析其整体响应。     

镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固温度场的数值模拟

连续定向凝固过程中结晶器的温度分布对固-液界面位置和形状具有重要影响.在建立三维物理模型以及确定材料热物性参数、边界条件与冷却水对流换热系数计算方法的基础上,采用ANSYS有限元软件对不同参数组合条件下镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固的稳态温度场进行了数值模拟.研究结果表明,在所给定的模型及各种参数条件下,镍钛形状记忆合金在结晶器内可以完成凝固过程,且固-液界面呈平直状,具备了进行连续定向凝固制备的基本条件.     

粘弹基SMA复合材料层合板的有限元分析

用有限元法对粘弹基形状记忆合金 (SMA)复合材料层合板在横向均布载荷作用下的挠度进行了研究 ,结果发现 ,基体的热粘弹性对 SMA的作动性能有较大影响 ,且其程度随板边界的固结方式、SMA丝的数目、SMA的预应变、板的铺设角的不同而不同     

镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形数值模拟

为了获得高性能、高质量的镍钛形状记忆合金薄壁管,尝试采用滚珠热旋压方法进行镍钛形状记忆合金管的成形．通过采用刚粘塑性有限元法对镍钛形状记忆合金管进行滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛形状记忆合金管坯在不同初始温度下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测．模拟结果表明,旋压件主变形区的温升可达100℃以上,故不宜选择太高的旋压初始温度;旋压成形时主变形区处于三向压应力状态,这将有利于提高材料的塑性,从而实现更大程度的塑性变形;主变形区的等效应力和等效应变数值均由外壁到内壁逐渐减小,说明旋压成形时管坯的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则;随着旋压温度的升高,各方向的旋压载荷均呈下降趋势,轴向载荷远远小于径向载荷和切向载荷．     

韧性材料的细观力学实验和数值模拟研究

引入能够定量描述内界面的细观统计参量-形状因子,定义了基于内界面形状因子的损伤变量,建立了相应的细观力学模型,探索细观组织演化和材料宏观响应关系的力学问题。通过宏细观相结和的方法,对韧性金属材料的内界面进行实验研究和数值计算。通过对比试验和数值计算结果,认为可以用形状因子能够反映材料细观组织的演化情况,用损伤变量能够表征材料的损伤程度。并得到了内界面演化随应变发展的演化方程。对于发展和应用宏-细观相结合的损伤力学理论,对阐明韧性材料的变形、损伤、破坏机制有重要意义。     

基于累积损伤的随机结构系统刚度可靠性分析

根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下的剩余弹性模量的表达式,并分析了其数字特征。考虑结构的随机性,在求解可靠性指标时,采用改进的一次二阶矩法和随机有限元相结合的算法,以改进的分枝限界法寻找主要失效模式,以PNET法计算结构系统可靠性。算例表明:结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性在下降,当疲劳载荷循环次数大于11.08×105时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求。     

纳米晶体材料不同晶粒尺寸与取向分布下力学性能的有限元分析

基于考虑晶粒尺寸和取向的弹性黏塑性本构模型,针对3组不同尺寸和取向分布的数字化微观结构模型,采用有限元模拟的方法分析晶粒尺寸和取向分布对纳米晶体材料拉伸力学性能的影响。结果表明:晶粒的尺寸和取向对纳米晶体材料的力学性能有着很明显的影响,且晶粒尺寸分布对力学性能的影响比取向分布的影响要显著。同时,尺寸均匀分布的晶粒中产生的剪切带相对于非均匀分布的晶粒中产生的要均匀,可以减小材料软化的局部性,较好地提高了材料的拉伸强度和韧性。     

铝合金T形接头在静态加载下的力学行为模拟

在铝合金汽车车身结构中,T形接头是一种重要的结构形式.采用汽车车身应用的6063铝合金四方型材,用TIG焊接成T形接头进行实验,同时采用ABAQUS有限元软件对T形接头在静载条件下的屈服、变形和破坏行为进行了模拟.结果表明:接头的性能不能简单地用理论上焊接接头的三个主要区域的性能来代替;材料参数中采用剪切断裂判据对铝合金结构件的模拟有一定的可行性;T形接头模型的建立可以为汽车车身结构模拟模型的建立提供理论依据.