车载LNG气瓶跌落冲击分析

文章针对车载液化天然气(liquefied natural gas,LNG)气瓶的跌落风险,选择不同跌落高度和跌落角度对LNG气瓶跌落所受冲击进行数值分析。对跌落高度分析显示,高度越高则筒体变形量及所受冲击越大,且最大应力出现在气瓶筒体的筒身与前封头的连接处;对跌落角度分析显示,在倾斜45°跌落时筒体的最大加速度最大,产生的相应的等效应力也最大。分析结果为车载LNG气瓶的设计、制造及使用提供了参考依据。     

机载设备电子芯片缓冲橡胶蜂窝夹层抗跌落冲击性能

 以飞机高速飞行环境下某机载设备电子芯片跌落为例,研究了电子芯片缓冲橡胶蜂窝夹层的抗冲击性能。对缓冲橡胶夹层采用不同的蜂窝构型,即分别纵向开孔、横向开孔和选择不同孔径,利用Abaqus 有限元分析软件进行仿真实验,研究蜂窝的开孔结构及孔径大小对缓冲橡胶夹层抗冲击性能的影响。结果表明,缓冲橡胶夹层的蜂窝结构相对于实体结构能显著提高其抗跌落冲击性能（提高22%~33%）,纵向开孔结构的抗冲击效果优于横向开孔结构（提高3%~6%）,而在设计范围内的孔径大小对抗冲击效果的影响不明显。     

基于3次Bezier曲线的缓冲包装CAD框架构建

针对缓冲材料静态压缩试验得到的应力—应变曲线多为非线性、分段拟合时不易收敛的特点,提出了利用3次Bezier曲线分段拟合应力—应变曲线的方法,由此可以推导出缓冲系数,进而得到缓冲系数—最大应力参数方程;基于3次Bezier曲线,提出了从缓冲材料试验开始至缓冲包装设计结束的设计流程,并探讨了开发基于3次Bezier曲线的计算机辅助缓冲包装设计软件框架;软件能够实现根据"新材料"静态压缩应力—应变试验曲线得到缓冲系数—最大应力参数方程;并将处理数据添加到"已有材料",利用"已有材料"进行缓冲包装设计时,只需输入等效跌落高度H、产品脆值G、产品重量W(或产品表面积S)即可得到缓冲衬垫的面积A和厚度T,大大提高了缓冲包装设计的效率。     

子母战斗部跌落安全性研究

采用LS-DYNA动力学仿真软件对某半穿甲子母战斗部3 m高度以不同跌落方式自由落体进行了数值模拟计算.通过计算,得到在不同状态下战斗部跌落时的结构应力变形和装药过载响应数据.结果表明,战斗部大端朝下垂直跌落时内装子弹装药所受过载最大,安全性威胁较大,为后续战斗部跌落试验提供了一定的参考.后续战斗部跌落试验和数值模拟结果较为相符.     

落石冲击荷载在缓冲土层中的扩散特性研究

常见的落石防护结构如拦石墙、棚洞等往往上覆一定厚度的缓冲土层,以避免落石直接冲击结构造成结构损坏,因此落石冲击荷载在缓冲土层中的扩散特性成为落石防治结构设计必须考虑的重要因素之一.室内物理模型试验与颗粒流程序数值仿真模拟相结合,对不同落石半径、坠落高度、缓冲土层布置条件下落石冲击荷载在缓冲土层中的扩散形式和扩散角度进行了分析.结果表明:落石冲击荷载在缓冲土层中一般以圆锥形进行扩散,不同的缓冲土层材料中其扩散角度存在一定差异;数值仿真模拟与试验结果基本一致,误差在5%～10%之间;与已有的研究成果相比,扩散角均与缓冲材料的内摩擦角相关,但本次研究发现其扩散角度相对偏大.     

工业辐照放射源运输货包事故条件下冲击试验的数值模拟

为验证放射性物质运输货包结构设计的安全性,建立了事故条件下货包自由下落冲击刚性靶面的全尺寸有限元模型。采用非线性动力显式算法,对货包在事故条件下以顶角、侧面和顶面3种姿态冲击刚性靶的力学试验进行了数值模拟,重点分析了货包冲击后的整体变形和应力分布,以及连接螺栓的强度;在3种跌落姿态下,容器内壳应力最大值为154.9MPa,容器外壳等效塑性应变最大值为0.24。依据货包安全设计准则,容器内壳与外壳的应力应变强度均未超出许用值。研究获得了货包结构的冲击强度和变形,预测了货包最危险的下落姿态,为后续验证性试验提供科学的依据。     

二自由度线性系统龙格-库塔解法的研究

基于二自由度线性系统跌落冲击方程的无量纲方程组,通过龙格—库塔数值解法,分析了系统参数与冲击解之间的关系,所得结论对实际缓冲包装设计具有重要参考价值。     

基于LS-DYNA的高压气瓶跌落仿真分析

采用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA模块对高压气瓶在无内压的状态下进行跌落仿真分析。气瓶跌落高度设为2m,并分别以水平、45°倾斜、垂直3种角度自由跌落。结果表明,水平跌落时,气瓶肩部受力最大,为505MPa,气瓶没有发生塑性变形;45°倾斜跌落时,气瓶与地面接触部位应力最大,为734MPa,接近材料的屈服强度,气瓶发生塑性变形;垂直跌落时,气瓶所受冲击力最大,最大应力为1500 MPa,远大于材料的屈服强度,气瓶发生较大塑性变形;45°倾斜跌落和垂直跌落时,气瓶均处于危险状态。     

基于NLAR发泡聚乙烯塑料跌落冲击试验与建模

通过对发泡聚乙烯在跌落冲击中的加速度响应信号进行数值积分,得到位移响应信号,应用非线性自回归法进行非线性参数建模,并运用数值求解法进行验证,结果表明,该模型能较好地描述发泡聚乙烯型缓冲系统的跌落冲击动态过程.本研究为这类新型缓冲包装材料的动态建模提供了有效手段.     

基于ANSYS/LS-DYNA的某型训练弹跌落强度流固耦合仿真分析

为分析某型训练弹发射后的跌落强度,该文采用了基于ANSYS/LS-DYNA的流固耦合方法。通过霍普金森压杆试验系统获取所选材料的非线性本构关系,建立了弹体、水、空气耦合的多物质仿真模型。基于Euler/Lagrange罚函数耦合算法建立约束方程,实现力学参数的传递。对训练弹发射后跌落入水的整个过程进行了数值模拟和仿真分析,得出训练弹在流体冲击载荷下产生的应力应变。计算结果表明:训练弹水平跌落入水瞬间,与流体接触的部位出现微小弹性瘪凹;入水后,应力迅速减小并趋于稳定,弹性变形消失;在训练弹距水面10 m高度自由落体平溅入水的工况下,弹体强度满足要求。该方法同样适用于其它具有大变形和非线性性的流体冲击问题。     

强激光驱动微颗粒高速冲击下铝合金材料的动态力学行为

微颗粒冲击条件下铝合金材料的动态力学行为研究，对保障铝合金部件在极端环境下结构设计和安全防护性能至关重要. 针对2024铝合金材料，采用强激光驱动微颗粒高速冲击实验和数值模拟，研究其微弹道冲击行为. 首先通过强激光驱动微颗粒冲击实验，获得了常温条件下冲击过程中微颗粒的能量损失与铝合金板材冲击的局部变形行为，并对有限元模型进行了验证；基于相场动力学模拟，获得了接近熔点温度的固液共存铝合金的微结构特征，并建立了流固耦合计算模型，给出了不同温度下铝合金材料的冲击能量耗散特性、应力分布规律与变形失效行为. 数值模拟结果表明，动态加载下固液共存态铝合金中的流固耦合效应对铝合金的宏观动态力学行为有重要影响；固液共存铝合金材料的吸能效率更低，且由于固相枝晶的相互作用，使应力的传递路径发生明显变化.      

基于特种纸的复合材料缓冲包装结构设计方法研究

采用传统方法设计的缓冲包装结构以发泡聚苯乙烯为缓冲包装材料,材质较硬,不易降解和回收,不满足当前的环保需求,无法有效避免复合材料损伤。提出一种基于特种纸的复合材料缓冲包装结构设计方法,将蜂窝-瓦楞特种纸作为复合材料的缓冲包装材料。介绍了蜂窝-瓦楞特种纸的优势,依据复合材料的产品特性和包装规定,确定缓冲包装结构方案。通过详细分析全面缓冲结构和局部缓冲结构,完成复合材料缓冲包装结构设计。通过获取离散时间点位移、速度与加速度,实现复合材料跌落过程的数值模拟,验证所提设计方法对复合材料的保护性能。实验结果表明,改进的方法能够有效保护复合材料,满足环保要求。     

内爆作用下复合材料柱形爆炸容器的破坏

本文采用长径比为2.5∶1的纤维复合材料增强金属内衬代替复合材料柱形爆炸容器的筒身,研究不同装药质量下筒身的破坏特征.得到了筒身最大环向应变与装药相对质量的关系,理论计算得到的环向最大变形与实验吻合较好,可预测一定装药质量下复合材料柱形爆炸容器是否发生破坏,为复合材料柱形爆炸容器的设计及科学实验提供理论依据.     

薄膜超弹性本构模型及其在空气垫中的应用

为了在有限元分析中精确地描述空气垫的力学行为,研究了空气垫聚合物薄膜的本构模型及其在空气垫缓冲性能分析中的应用.基于聚合物薄膜的单向拉伸试验,提出了一种可压缩超弹性本构模型,并通过数据拟合,获得了本构模型的参数.通过空气垫静态压缩试验和模拟的对比,验证了本构模型的适用性,并将此聚合物薄膜的本构模型应用到空气垫的有限元参数分析中,分析了充气压力对空气垫性能的影响.     

基于平面裁切的三角形乙烯-四氟乙烯气枕成形试验及数值模拟

基于平面裁切的设计方法,制作了边长为2.5m的正三角形乙烯-四氟乙烯(ETFE)气枕模型,结合自动压力控制、三维摄影测量、激光测量等技术对ETFE气枕进行充气成形试验和测量分析.ETFE气枕经历了0~2kPa的充气加压,压力为2kPa、时间为24h的黏弹性徐变,放气至0kPa、时间为24h的徐变恢复等一体化流程.得到了各状态下的气枕内压值、上膜面整体形态和下膜面矢高值,并基于膜面形态计算出应力分布.通过与充气加压过程的几何非线性有限元分析结果进行比较分析,揭示了ETFE薄膜经历弹性变形、黏弹性徐变、徐变恢复等过程时的深刻力学性能与行为.试验结果验证了基于平面裁切的成形设计方法的可行性,对ETFE气枕结构的推广和应用具有较高价值.     

多次冲击载荷作用下典型铝合金材料动态响应规律

为了研究典型铝合金材料在多次冲击载荷下的响应规律,基于落锤冲击试验机进行了7075-T7351铝合金试样多次冲击试验,采用控制变量法研究冲击能量、冲击次数以及缺口对材料冲击性能的影响.通过分析多次冲击过程中载荷、吸收功、塑性变形以及冲断次数的变化规律,研究了材料在多次冲击载荷下的冲击响应.结果表明:7075-T7351铝合金多次冲击过程中硬化现象明显,冲击次数、冲击能量以及缺口等对材料的冲击性能有重要影响.     

高拱坝表深孔碰撞泄洪消能水力特性

高拱坝坝身宣泄洪水产生高速水流,水流下泄时会对水垫塘底板产生极大的冲击压力.为保证下游冲刷安全,在有足够的深水垫消刹能量的同时,还需通过水舌在空中消耗部分能量.通过表深孔同轴碰撞的泄洪消能布置方式,研究不同表深孔流量比工况下水流特性及底板动水压强等水力特性.结果表明,表深孔上下水舌在空中碰撞、掺气,削弱射流的集中强度,...     

复合材料圆柱壳体结构缓冲吸能特性的实验分析和数值模拟

本文的研究工作围绕复合材料层合圆柱壳受轴向冲击作用下的动力学问题展开。首先通过准静态压缩实验对标准型和采用花瓣型引发方式的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）圆柱壳体的缓冲吸能特性进行了系统的研究对比。之后运用ANSYS,基于失效准则判断的模型对落锤冲击下层合壳体的动力响应过程进行了仿真模拟,发现模拟的数值结果与关键性实验数据能较好地吻合,并且利用此模型预测了花瓣型圆柱壳体的冲击破坏行为。     

基于降维理念与无量纲解法的落石冲击力推导

落石灾害是我国三大地质灾害之一，防护结构合理设计的前提即是准确解析落石最大冲击力。为探索更为有效的冲击力算法，本研究根据降维理念，结合落石冲击垫层力学特性、几何关系及能量守恒原理，提出了一种落石冲击力的MDR算法。基于室内模型试验及无量纲理念提出了一种无量纲算法。通过杨其新试验算法与扩大系数理念，分别提出了落石冲击力的三角形修正算法、正弦修正算法、数值模拟修正算法。经研究表明：针对某在建特长铁路隧道洞口危岩落石情况，本文5种算法结果整体具备一定吻合度与可靠性。相较而言，日本、瑞士算法结果或适度偏高，这可能由于二者均未考虑垫层参数影响所致。杨其新算法结果整体相对偏低。通过Pichler野外落石冲击试验及彻底关大桥冲击灾害实例，再次验证了本研究算法可靠性，研究成果可为落石防护工程设计提供借鉴参考。