泡沫铝夹芯板抗侵彻性能的数值研究

应用LS-DYNA 3D有限元软件数值研究了固支泡沫铝夹芯方板的抗侵彻性能。分析了面板厚度、芯层厚度、芯层相对密度及不同子弹形状对夹芯板抗侵彻性能的影响,以及不同撞击速度下夹芯板各组成部分的能量耗散机制。研究结果表明,增加面板厚度、芯层厚度或芯层密度均能有效提高夹芯板的抗侵彻能力;泡沫铝夹芯板抵抗锥形弹侵彻的能力最弱;在研究范围内面板吸收了绝大多数冲击能。研究结果对泡沫金属夹芯结构的工程应用有一定的参考价值。     

泡沫铝填充钢管横向压缩吸能特性试验

为了解填充泡沫铝对钢管吸收能量的影响及其能量吸收特性,通过试验方法研究了单个空钢管与泡沫铝填充钢管的准静态横向压缩性能及吸能特性。研究结果显示:空钢管在横向压缩作用下,其名义应力应变曲线关系与多孔金属材料比较相似。相同壁厚的钢管在横向压缩下,管径越大,其名义屈服应力越小,平台段越长。填充泡沫铝能改变其变形机制,提高钢管在横向压缩下的屈服应力值,较大地提高其能量吸收性能。泡沫铝密度对这种性能的提高影响较小,而钢管的直径对其影响较大。     

泡沫铝三明治板冲压成形数值模拟分析

基于塑性力学理论研究了泡沫金属材料的有限元模型,在此基础上利用ABAQUS软件对泡沫铝三明治板弯曲成形过程进行了有限元数值模拟,并分析了泡沫铝三明治板的冲压成形缺陷,数值模拟结果和实验结果保持了良好的一致性。研究成果为泡沫铝三明治板冲压成形缺陷的控制提供了有效的数值模拟方法。     

铁镍泡沫填充板式换热器传热特性数值模拟

利用开孔泡沫金属比表面积大、基体金属材料导热系数大和其复杂的三维立体网状结构能提高流体非线性效果的特点,研制了一种新型紧凑式镍铁泡沫填充板式换热器。并用CFD商用有限元软件FLUENT对空气-空气在该换热器中的传热特性进行数值模拟。在相同的操作条件下,模拟结果与实验结果吻合较好。研究结果表明:在板式换热器中填充开孔铁镍泡沫材料,冷热空气在换热器中的湍流程度有所增强,板式换热器的传热效率明显提高。铁镍泡沫填充物会使冷热空气流经换热器时的阻力增加,但由此所产生的压力损失对换热器综合性能影响不大。填充相同孔隙率的泡沫材料,孔密度的改变对传热效率影响较小。研究结果可为换热设备结构优化和设计制造轻型紧凑的高效换热设备提供参考。     

泡沫铝发泡过程三维数值模拟

应用计算流体力学方法模拟分析搅拌轴斜置情况下泡沫铝吹气发泡过程.在双流体模型基础上引入多重参考系法描述搅拌三维气液两相流场,考查了桨叶转速、气体流率及初始泡径对流场特性和气泡分布的影响.结果表明气体在叶片区有聚集,并且吸力面高于压力面,液面附近气泡在一定范围内分布较均匀.含气率随叶片转速和气体流率增大而增大,随气泡直径减小而增大.     

冲击波条件下横卧钢管变形简化数值模拟方法研究

为研究横卧钢管吸能特性,我们对其在冲击波条件下变形、吸能特性进行了试验研究。根据试验结果,利用折线模型对钢管变形过程进行了简化,提出了横卧钢管变形简化数值模拟方法,并根据试验结果确定了简化模型参数与钢管几何尺寸、荷载之间的关系,进而确定了简化模型的相关参数。简化计算结果与试验结果吻合较好,表明该简化方法是合理的。其研究成果可以为模卧钢管吸能层的工程设计提供有益的参考。     

泡沫铝低压渗流过程的模拟及其数学模型

本文根据流动相似原理对泡沫铝低压渗流过程进行了模拟试验,找到了渗流液面的推进、雷诺数、阻力系数和渗流压力变化等规律,试验表明模拟结果与原型结果有良好的一致性,由此建立了渗流过程的数学模型。     

撞击作用下泡沫铝填充结构吸能特征

泡沫铝是由金属铝制成,由于铝具有较低的强度,导致泡沫铝本身的承载能力和吸能特性受到局限.典型的抗振吸能结构是泡沫铝填充结构或夹芯结构.采用实验和数值模拟方法分析了泡沫铝填充结构在冲击作用下的变形特征与吸能特性.研究表明,填充结构中钢制圆柱壳在整个冲击吸能过程中占主要地位,它与泡沫的相互作用使得变形过程中的能量吸收和初始失稳载荷随冲击速度的提高而增加;当钢制圆柱壳的壁厚增加时,峰值塌陷载荷和总的吸能也提高.在100 kg范围内,冲击质量对初始峰值塌陷载荷的影响不大.由于钢壳是主要的承载和吸能部件,要想提高泡沫铝填充结构的吸能特性,需要合理地设计泡沫密度与钢壳厚度,充分利用它们之间的相互作用关系.     

泡沫铝填充管汽车保险杠的研究

为满足汽车向轻量化、低能耗、安全舒适方向发展的要求,采用新材料制造汽车零件。以泡沫铝应于汽车保险杠为研究背景．研究了泡沫铝填充管的吸能特性,建立了相应的数学模型。并将泡沫铝汽车保险杠与传统的空心金属管保险杠进行了比较。结果表明泡沫铝填充管汽车保险杠更能满足汽车向质量轻、体积小、环保等方向发展的要求。将具有很大的发展前景。     

闭孔泡沫铝压缩力学性能的实验和三维有限元模拟

基于X射线电子计算机断层扫描技术,建立了反映闭孔泡沫铝真实结构的三维有限元模型.对闭孔泡沫铝准静态和动态压缩力学性能进行了实验和数值模拟,分析了闭孔泡沫铝的变形特性及力学性能,验证了模型的可靠性.结果表明,准静态压缩下,试件主要沿加载轴45°方向产生塑性变形.压缩速率为低速时,其变形模式与准静态相同.闭孔泡沫铝试件截面上结构薄弱处首先出现应力集中,材料达到塑性屈服.在高速压缩下,试件加载端首先达到塑性屈服.比较闭孔泡沫铝不同应变率下的屈服强度,动态压缩下的屈服强度远高于准静态压缩下的.应变率280~700 s-1下,其屈服强度变化不明显,应变率继续升高至2 000 s-1,屈服强度略微提高.      

圆钢管混凝土构件温度场的数值模拟

火灾下圆钢管混凝土柱的热量传递是瞬态传热,求解截面温度实际上是求解截面内部的热传导方程.文中采用了大型有限元软件ABAQUS对钢管混凝土截面进行了计算和分析,计算结果和文献试验结果吻合较好,证明了ABAQUS软件进行构件截面温度场的理论计算有一定的精度,其方法是可靠的.     

不锈钢陶瓷复合管材剪切过程数值模拟

快堆乏燃料组件进入快堆乏燃料后处理工艺流程的第一步便是剪切解体,因辐射的制约,通常使用不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒进行实验。将不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒并组成复合管材模型模拟单根快堆乏燃料组件,根据非线性有限元分析软件Abaqus中Johnson-Cook本构模型与Johnson-Holmquist ceramic(JH-2)本构模型构建不锈钢陶瓷复合管材的材料模型,模拟其剪切断裂过程,并研究不锈钢陶瓷复合管材在剪切过程中断裂损伤失效过程中受力变形情况,以及刀具进给速度、剪切间隙对剪切力的影响。结果表明最大剪切力随进给速度增大而增大,随剪切间隙增大呈现先增大后减小的趋势,能为组件剪切方案和剪切机设计提供参考。     

不同口径聚能装药射流引爆带壳装药数值模拟

为分析装填钝感高能炸药TATB装药壳体厚度对射流冲击引爆的影响,采用动力学有限差分程序Autodyn,建立了50 mm口径聚能装药对不同厚度钢壳体冲击引爆数值模型,模拟分析了聚能射流冲击带壳装药过程中冲击波传播和炸药反应的情况.在此基础上,开展了50 mm和75 mm口径聚能装药对覆盖有混凝土层的带壳装药冲击引爆数值模拟,模拟结果与射流冲击引爆经验判据一致,说明数值建模方法具有一定的合理性.模拟分析表明,随着被冲击装药壳体厚度的增加,炸药引爆机制由射流冲击产生的前驱波引爆转化为前驱波与冲击剪切变形共同引爆.研究结果对反导战斗部设计具有一定的参考价值.     

钢管混凝土短柱轴压力学性能分析及其数值模拟

钢管混凝土短柱是研究钢管混凝土最基本的构件,研究钢管混凝土短柱有助于了解钢管混凝土的力学性能,为研究其他构件提供了一个基础。对钢管混凝土短柱的力学性能进行了分析,归纳总结了短住轴压承载力理论计算公式,并采用有限元软件ABAQUS对不同壁厚钢管混凝土短柱进行轴心受压模拟。总结得出,随着壁厚的增加,钢管混凝土短柱的极限承载能力逐步提高,二者之间符合线性关系。将数值模拟软件计算求得不同壁厚短柱极限承载力与理论公式计算得出的值做出对比分析,校核发现两者较为接近,说明数值模拟计算效果良好。最后,总结分析位移荷载曲线,提出钢管混凝土短柱塑性破坏角概念。随着钢管壁厚的增加,短柱塑性变形能力提高,塑性破坏角变大,当壁厚达到11.185 1 mm时,短柱发生理想塑性变形。     

装填不同催化剂甲醇合成器的性能模拟

以CO加氢、CO_2加氢合成甲醇(CH_3OH)反应为关键反应,选取CO、CO_2和CH_3OH为关键组分,建立了某厂年产20万t CH_3OH合成反应器的一维拟均相数学模型,在相同的操作条件下,模拟了分别装填C301、C302、C306、NC309和SC309催化剂时反应器的性能。使用龙格-库塔法求得反应器中温度分布和物料的浓度分布,比较了不同型号催化剂的性能,并讨论了沸腾水温度的影响。     

厚规格钢板差厚轧制数值模拟与工艺研究

基于ABAQUS有限元软件,采用显式动力学算法对厚规格钢板三维常规轧制与差厚轧制热力耦合过程进行模拟仿真,获得差厚轧制变形区金属流动与应力、应变分布规律,研究常规轧制与差厚轧制在轧制过程中轧制力与轧制力矩的变化规律,分析差厚轧制对于轧制过程钢板咬入条件的改善.差厚轧制试验结果表明,制定合理的差厚轧制工艺,可以克服厚板坯轧制时的咬入限制,减小头部冲击造成的力矩峰值的影响,增加厚规格钢板心部变形的渗透,在一定程度上可以改善变形均匀性和组织均匀性.     

无缝钢管局部径向模具塑性成形数值模拟研究

采用大变形弹塑性有限元理论，用DYNA3D(研究版)有限元软件对无缝钢管局部径向模具塑性成形过程进行了数值模拟研究，得出了钢管成形时内部应力应变的变化规律，并与物理模拟结果进行了比较，有限元法的计算结果和物理模拟结果吻合很好，说明采用大变形弹塑性有限元理论的计算方法是正确的。     

真实复杂地层大直径钢顶管三维数值模拟研究

为了揭示地表沉降与管周土体扰动沿顶进方向的真实变化规律,本文提出了真实复杂地层三维数值建模方法。依托某市北线引水工程隐患整改顶管工程项目,采用FLAC3D分析平台开展了真实复杂地层和简化均匀地层条件下的大直径钢顶管施工数值模拟研究。模拟结果及现场地表沉降实测结果对比表明：基于真实复杂地层模型的模拟结果与现场沉降监测结果吻合较好,能够准确反映地表沉降沿纵向的变化规律,而简化地层模型模拟结果与监测值差距较大。扰动分析表明顶管施工时会引起其上方地层的沉降变形和下方地层的抬升变形,其变形值大小与地层土体性质和分布有关。顶管上覆土体横向位移基本朝向顶管轴线,其变形受土体空间分布的影响较小,但顶管下部土体的横向变形受土体空间变化影响较大。地表沉降的横向影响范围为?5.3D（D为顶管直径）,且受土层分布影响较小,但地表沉降值受地层分布影响较大。     

型钢混凝土边框组合剪力墙抗震性能有限元分析

利用有限元软件Open SEES建立型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙模型,研究了边框柱型钢、塑性铰区墙肢嵌入钢板以及过渡层的设置对剪力墙的耗能、骨架曲线、层间位移以及有害层间位移角等抗震性能的影响.分析结果表明,型钢柱的加入在增加耗能、减小层间位移及有害层间位移角等方面的作用显著;增加墙身钢板能减小后期的层间位移及有害层间位移角,但仅在底部加强部位设置钢板则会导致刚度突变,从而影响组合剪力墙的抗震性能,建议同时设置过渡层.     

永磁体在磁流体中自悬浮能力的数值计算

永磁体能否在磁流体中自悬浮,是实现磁流体惯性传感器的关键。通过标量磁势法计算封闭容器里永磁体在磁流体中产生的磁场以及对磁场分布进行数值计算,借助边界积分求得永磁体在磁流体中的受力大小,分析永磁体在磁流体中的悬浮能力。结果表明,在没有外磁场作用情况下,合理选择磁流体、永磁体及容器参数,可以实现永磁体在磁流体中自悬浮。