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。     

复合材料加筋壁板的抗冰雹冲击动力响应及损伤预测

为了解复合材料加筋结构受到冰雹冲击后的损伤特性,基于软件Abaqus建立了复合材料加筋结构的有限元模型,采用光滑粒子法模拟了冰雹撞击的过程,分析了冲击位置、冲击能量及冲击入射角对复合材料加筋壁板冲击动力响应的影响,探讨了面板与筋条的分层和面板的损伤情况,通过对比数值模拟与试验结果验证了文中所建有限元模型的准确性.在各种损伤形式中,基体的拉伸损伤和面板与筋条的分层损伤最为显著;冲击点为筋条的边缘时,面板与筋条的分层损伤最为严重.     

充液格栅结构抗射弹冲击特性研究

为研究充液格栅结构抗射弹冲击特性,基于二级空气炮系统开展1×1、3×3和5×5格栅结构抗射弹冲击实验,获得射弹速度变化和壁板应变等物理量,并通过LS-DYNA有限元软件,建立经实验验证的有限元模型,研究射弹速度全场变化、壁板变形等。结果表明:格栅结构后壁板变形最严重,且壁板下半部分变形大于上半部分;在内部壁板变形和流体对前壁板的共同作用下,5×5格栅结构前壁板变形趋势与1×1和3×3格栅结构不同;格栅结构在射弹冲击过程中获得的总能量随格栅数量的增加而增加,但内部壁板变形耗散更多的能量,导致格栅外部壁板变形反而减小,提高了结构的抗毁伤能力。     

复合材料开孔加筋壁板结构剪切试验与数值分析

对复合材料开孔加筋壁板进行了剪切试验。基于逐渐损伤失效分析方法,建立了开孔加筋壁板的三维有限元模型。对壁板进行了应力分析,得到了各铺层的应力分布图和壁板孔边沿厚度方向的应力分布图。实现了逐渐失效扩展过程的仿真分析。计算了壁板的最终失效载荷,计算值与试验值误差为12.3%。     

TC18钛合金多次冲击损伤演化规律

为了探究TC18材料在多次冲击下的损伤演化规律,参考夏比冲击标准设计了三点弯冲击试验件,开展了多次冲击试验。通过动态拉伸试验以及两个应变水平的低周疲劳试验获得了TC18材料的Johnsonson-Cook本构模型、Lemaitre损伤模型中的材料参数,引入修正因子改进了Lemaitre损伤模型,并编写了子程序,基于Johnson-Cook本构模型和改进的Lemaitre损伤模型对试验件进行了多次冲击数值仿真。结果表明,采用改进的Lemaitre损伤模型的有限元仿真结果与试验结果符合较好,TC18材料在多次冲击下损伤变化呈现两个阶段——缓慢累积和迅速增长。     

后屈曲复合材料加筋壁板的破坏预测方法

建立了复合材料加筋壁板屈曲和后屈曲有限元分析模型.该模型采用实体单元有效模拟筋条和蒙皮之间的连接.连接界面采用二次应力准则作为损伤起始判据、混合能量准则作为损伤扩展判据,并自定义损伤变量实现刚度非线性衰减.复合材料壁板采用断裂面准则作为失效判据,该判据能有效判断基体的失效.基于ABAQUS动态显示分析步,模拟了复合材料加筋壁板在压缩载荷下屈曲和后屈曲的过程,有限元分析结果与试验数据对比良好,证明了该方法的有效性.     

高速钻骨过程中切削力的仿真与实验研究

基于弹塑性有限元模型,实现高速钻骨时骨组织-器械交互状态的仿真;根据动物标本钻骨实验结果,通过优化方法实现模型损伤参数的快速辨识;结合有限元仿真和标本骨实验,研究高速钻骨过程中切削力随不同钻削参数的变化规律。研究结果表明:钻削轴向力仿真结果与实验结果较吻合,验证了损伤参数的有效性及有限元模型的适用性;手术中应该选择较小的进给量和更高的钻速以实现安全钻削。     

拖拉机后壁板拉延成形数值模拟及其影响因素

为了对拖拉机零件后壁板拉延工艺和模具设计提供可靠的判据和合理的工艺参数,介绍了拖拉机零件后壁板拉延成形有限元模拟的动力显式求解算法,建立了拉延成形有限元仿真模型,分析了凹模圆角半径,摩擦因数,压边力等工艺参数对成形性能的影响,本研究结果为后壁板拉延成形提供了理论基础,并对实际生产具有指导作用.     

复合材料机身对接壁板双向拉伸试验研究

为研究复合材料机身环向对接壁板受轴向和环向拉伸载荷下的耐久性/损伤容限问题,设计了一种新型壁板双向拉伸试验装置;可在单轴试验机上实现双向拉伸载荷,提高疲劳试验加载频率,降低试验成本。利用有限元分析和各向同性基准件验证试验两种手段对试验装置的有效性进行了评估,满足工程要求。利用双向拉伸试验装置对复合材料机身环向对接壁板进行了耐久性/损伤容限试验,结果表明,机身环向对接壁板满足静强度要求,由于对接区金属和复合材料混合结构的冲击损伤阻抗较强,在耐久性试验和剩余强度试验后未发生损伤扩展。试验结果为复合材料机身设计提供了一定的依据。     

密质骨厚度对儿童骨盆碰撞损伤影响分析

研究了应用有限元模型预测汽车侧面碰撞中儿童骨盆生物力学响应及损伤评估问题.首先,基于3岁儿童CT数据和有限元方法构建了一个具有真实人体解剖结构的3岁儿童骨盆有限元模型,并重构儿童尸体骨盆侧面碰撞实验,模型仿真结果与尸体实验曲线的趋势相一致,模型仿真结果大部分在尸体实验结果通道内,验证了模型的有效性.然后,应用该模型探讨了密质骨厚度对儿童骨盆损伤生物力学响应的影响.结果表明:儿童骨盆容易发生骨折的位置主要在耻骨支、骶髂关节、髂骨翼;密质骨厚度对儿童骨盆耻骨支的影响最大.该模型也为儿童骨盆碰撞损伤研究提供了有效手段.     

基于可变数组管理方法的震塌破坏数值仿真

以弹塑性力学和动力有限元理论为基础,采用动态数组和动态地址管理方法,依据震塌破坏准则,适时判断震塌破坏单元,并相应改变有限元计算区域以及由此产生的自由度、A数组及相关地址的适时改变,对防护结构在爆炸载荷作用下的震塌破坏效应进行了数值仿真研究. 在RSEAP程序的框架基础上,编制了相应的计算程序,并利用该程序对典型的钢筋混凝土板爆炸震塌实验工况进行数值仿真,仿真结果与实验结果的对比表明两者吻合较好.     

新型箱状组合压型钢板承载力研究

箱状组合压型钢板是压型板发展的一种新的结构形式，为进一步研究其性质，介绍了它的现场载荷实验情况，描述了建立有限元模型的过程，结合实验数据比较了3种模型，分析了两种因素对构件性质的影响，并通过实验数据对不同厚度的3种构件的性质做了对比。     

矩形盒拉深成形的数值模拟与实验

建立了矩形盒拉深成形的有限元三维模型,对其进行了数值模拟分析,并把数值模拟结果和实验结果进行了对比分析,讨论了在有限元数值模拟过程中虚拟冲压速度对模拟结果的影响,发现增加虚拟冲压速度会带来系统的惯性效应,当虚拟冲压速度大于一定值时,会使模拟结果严重失真．板材拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度建议设定在2000mm／s范围内．     

YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理研究

透明陶瓷是兼具较好的力学和光学性能的新一代透明防护材料，在低面密度、高透过率、高防护能力的透明装甲方面有重要的应用前景. 为探究YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理，本文基于弹道枪测试平台与高速摄影技术，获得了12.7 mm穿甲燃烧弹冲击YAG透明陶瓷复合靶的弹靶冲击瞬态作用过程，确定了透明陶瓷复合靶各层损伤特征与弹体的破坏形态，测定了背板背凸量. 在此基础上，利用AUTODYN动力学有限元模拟软件，建立了YAG透明陶瓷复合靶抗制式弹过程的有限元模拟方法，探究了典型结构透明陶瓷复合靶的抗弹机理，并分析了透明陶瓷与聚碳酸酯层厚度变化对其抗弹性能的影响规律. 研究结果表明，透明陶瓷复合靶依靠透明陶瓷面板的高强度破碎弹体以有效消耗弹体冲击动能，玻璃层消耗陶瓷锥的冲击能量，背板吸收残余动能，从而实现低面密度的透明防护；透明陶瓷面板的增加能够更为有效地破坏弹体，从而实现提高装甲防护能力的目的；聚碳酸酯在一定的厚度范围区间能实现复合靶较低面密度的高效防护作用.      

飞机切槽形损伤分析

通过实弹打击试验和数值模拟等方法,研究了飞机遭高速离散杆条打击后形成切槽形损伤的机理,重点讨论了杆条尺寸、速度对飞机结构损伤的影响,建立了相关的计算公式,分析了模拟与打击结果产生误差的原因,可为飞机战伤预测、战伤评估、抢修预案制定及飞机战斗生存力设计提供依据。研究结果表明：只要杆条有足够的撞击速度,且偏航角大于0°,靶板就会形成长条形穿透损伤,即切槽形损伤;由于杆条在侵彻过程中存在着扩孔过程,故靶板上的切槽形损伤宽度大于杆条直径;当靶板不垂直于地面摆放,杆条以垂直于地面且偏航角为90°的姿态水平侵彻靶板时,所形成的切槽形损伤的长度大于杆条长度。在此条件下,适当减小靶板仰角,切槽形损伤长度可增加。     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

初始温度条件下全尾胶结膏体损伤本构模型

膏体充填料到达采场初始温度不同是矿山存在的普遍现象,不同初始温度条件下膏体力学特性及应力-应变关系直接影响到矿山采充周期及相邻采场开采时贫化指标.通过对初始温度为2、20、35和50℃的硬化膏体进行单轴抗压强度试验,获得不同初始温度下充填体应力-应变演化曲线.根据理论推导和试验结果,建立了不同初始温度下膏体损伤本构模型,通过本构模型参数回归,提出膏体温度-时间耦合损伤本构模型.最后,采用Comsol数值模拟软件,将温度-时间耦合损伤本构模型嵌入solid mechanics模块,对单轴抗压试验进行数值模拟,模拟应力-应变曲线与试验结果较为吻合,验证了所提出本构模型的可靠性.     

多导脑部磁刺激仪的设计与仿真

大脑神经系统可由外部的时变磁场加以无创刺激，考虑到要对大脑多个不同部位同时进行刺激的情况，提出了一种由多线圈组成的多导脑部磁刺激系统．用有限元分析软件ANSYS模拟了线圈阵列工作时所产生的磁场，并与实验测得的磁场进行了比较．结果表明，软件仿真的数据精度误差在6％以内，并总结出变化规律：随着刺激线圈个数的增加，中心线圈轴线上同位置处的磁感应强度逐渐加大，与单线圈工作时相比，磁刺激深度得到了有效改善．     

基于小波分析的结构损伤检测

针对结构损伤检测系统的实时性和复杂性特点,探讨了基于小波分析的结构损伤识别方法。以小波分析方法为基础,对损伤工况下三层框架结构进行加速度响应的数值仿真,结果表明结构不同层的加速度信号对不同位置的损伤有不同的敏感性。应用小波分析法对结构工程损伤进行实时检测,可实现对结构损伤发生时间和位置同时进行定位,实现对结构工程损伤的早期诊断,为结构的维修加固提供可靠的依据。