热屈曲碳/碳化硅薄壁结构非线性振动响应特征分析

鉴于高超声速飞行器部分薄壁结构处于严峻的热声环境中,利用有限元法研究热声载荷联合作用下的复合材料薄壁结构随机动态响应。依据板壳理论构建复合材料层合板结构系统运动方程,然后将系统运动方程转换到模态坐标下,并采用有限元法数值积分求解结构随机响应;此后基于C/SiC薄板后屈曲状态下动态响应中位移和应力信息,分析了典型的非线性振动响应特征。结果表明热载荷和声载荷对处于热后屈曲状态下的C/SiC复合材料薄板结构响应的影响方式不同;与此同时,分析了结构表现出的三类典型运动:沿初始热屈曲平衡位置线性随机振动、沿两个屈曲平衡位置之间地跳变运动以及沿任一热后屈曲平衡位置小幅值随机振动。     

无限长薄板在倾斜扰力作用下热分岔

采用Galerkin原理及Melnikov函数法研究了无限长薄板在热状态下的非线性振动分岔，并讨论分析了温度、长厚比、扰力倾斜角等因素对无限长薄板发生混地运动区域的影响。     

热冲击下平面薄板非傅里叶效应的解析分析

基于热质理论,研究了平面薄板在温度突变加热边界条件下的温度响应.在假设温度只沿薄板厚度方向变化的情况下,根据牛顿力学分析方法建立了表征薄板热量传递过程的热传导方程,并联合能量守恒方程得到薄板的热传导偏微分控制方程.借助Laplace正、逆变换技术,推导了薄板边界受均匀热冲击作用下温度响应的解析表达式.通过对温度场的解析求解,揭示了其内部热量的传播机制.结果表明:在热冲击作用下两边界产生的热扰动会激发2列热波以有限速度向薄板的中心传递,形成阶跃性的温度分布,且热波波速受特征时间和特征长度的影响呈动态分布;热波在传递过程中会发生反射、叠加等典型的波动特征,从而导致了板内部过热和过冷等非常规现象.     

无限长薄板在倾斜扰力作用下热分岔

采用Galerkin原理及Melnikov函法研究了无限长薄板在热状态下的非线性振动分岔,并讨论了分析了温度,长厚比,扰力倾斜角等因素对无限长薄板发生混沌运动区域的影响。     

铁磁梁式板磁热弹性屈曲分析

利用铁磁介质体的磁热弹性广义变分原理和模型,以及磁弹性线性化方法和摄动技术,对铁磁梁式薄板在磁场、温度场共同作用下的多场耦合的力学行为进行了研究,解析地分析了铁磁梁式板的磁热弹性屈曲失稳,并给出了铁磁梁式板随外加磁场、温度场变化下的多场耦合稳定性特征.     

热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的固有特性

基于哈密顿原理建立了纤维增强悬壁复合薄板的动力学方程,并利用双向梁函数法对其固有频率进行求解.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了热振环境下分析其固有特性的具体流程,最后,搭建了该类悬臂复合薄板结构在热振环境下的固有特性测试系统.并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,对其固有频率进行了测试.结果表明,热振环境下纤维增强悬臂复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在15%以内,且振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

薄板厚度对热屈曲临界温度应变值影响的数值分析

利用五节点差分法,在热屈曲应力分析的基础上,对处于温度场中的矩形薄板进行热屈曲分析,深入研究了矩形薄板厚度和屈曲临界温度应变值之间的关系,从而得出矩形薄板发生热屈曲时临界温度应变值与厚长比的平方成正比的结论.     

混凝土薄板结构振动声辐射试验与分析

针对低频的结构振动声辐射问题,以几何尺寸为1.6 m×1.6 m×0.06 m的混凝土薄板为研究对象,在半消声室中采用单点激励的方法,试验研究了不同荷载幅值、频率、激励位置对混凝土薄板振动声辐射特性的影响,并通过正交试验设计,分析了混凝土薄板结构辐射声压对激振荷载的敏感性.研究结果表明：随着激振力幅值的增大,混凝土薄板结构辐射的声压越大,且在激振幅值增大一倍时,结构振动加速度和声压也随之增大近一倍;第一阶模态固有频率对结构振动贡献最大,该频率下的结构噪声辐射值也最大;通过激励点位置在薄板对角线上的改变,发现激振点位置对于空间场点的声压影响明显,但远场点影响相对较小;以场点峰值声压作为指标,通过正交试验分析,确定激振频率对薄板结构声辐射的影响最大,激振幅值次之,激励位置影响最小.     

孔隙热弹性轴对称薄板的静态分析

根据孔隙热弹性材料线性理论,建立任意形状的有孔隙热弹性薄板的数学模型.作为应用,得到了圆薄板轴对称静力学问题的解析解,在边界固支和简支情况下,给出了解的具体表达式.并进行了数值计算,对比了有孔隙和无孔隙存在时热弹性板的挠度变化情况.研究了板的厚宽比、温度和基体材料体积百分比等参数对薄板挠度的影响.     

矩形薄板超声辐射器弯曲振动模式及本征频率研究

对不同边界条件下矩形薄板的弯曲振动进行了分析 ,得出 3种边界条件下(自由、简支、固定 )矩形薄板的本征频率方程 ,并对其振动模式进行了研究 .理论分析表明 ,经典的细棒弯曲振动理论以及矩形薄板的条纹振动模式 ,是弯曲振动矩形薄板的一些极限振动模式 .实验表明 ,弯曲振动矩形薄板的共振频率测试值与计算值符合很好 ,且矩形薄板弯曲振动位移分布的理论与实测结果一致 .     

椭球封头开大孔的中厚壁压力容器应力分析

本文将壳体理论应用到一定工作条件下的压力容器上。讨论受压力作用下的椭球封头开大孔的中厚壁压力容器。计算时,将封头分为两部分,并分别作处理:对上部考虑薄膜应变产生的角变形;下部被当作为圆环壳研究。所得计算值与实验值相符很好。     

基于混合建模技术的大型高压釜有限元分析

高压釜是压力精炼的核心部件,本文应用耦合壳单元和实体单元的混合建模技术对一压力精炼用高压釜进行强度分析。首先基于高压釜几何特点,对高压釜各部件进行合理的简化,然后应用专业前处理软件Hypermesh和大型有限元软件Abaqus 建立高压釜的三维有限元模型;其次在考虑包括弯矩、扭矩、自重、矿浆压力等各种载荷的基础上,对设计工况下的高压釜进行应力强度分析;最后以强度分析结果为基础,依据JB 4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》对高压釜进行应力评定。评定结果表明该高压釜各部分满足强度需要。     

压力容器内外交错分布裂纹的相互作用分析

压力容器在制造、安装以及使用过程中都有可能产生裂纹,这些表面裂纹会随着容器的使用而发生扩展甚至破裂,严重影响了压力容器的使用安全性。因此开展了对压力容器内外壁表面裂纹相互作用的研究。通过使用ANSYS有限元分析软件,建立内压作用下含裂纹压力容器模型,分析了不同倾角以及交错角情况下裂纹应力强度因子的变化规律。发现单裂纹应力强度因子随倾角的增大而减小;内外壁双裂纹的相互影响作用随交错角的增大而减小。研究对含角度双裂纹相互作用下的失效评定具有一定的意义。     

压力容器接管区应力强度因子的数值分析

该文针对压力容器接管区高峰应变的特征,在不同孔径异形模拟试板应力应变场的光弹性分析基础上,应用奇异等参元,分析了裂纹尖端处应力强度因子,数值结果表明,与双参数法获得的应力强度因子较为吻合,为压力容器接管部位的设计和裂纹疲劳扩展分析提供了可靠依据。     

基于ANSYS的压力容器开孔补强结构可靠性分析与优化设计

在压力容器上开孔,不仅削弱了材料的强度,而且会导致开孔部位局部应力集中,降低压力容器的承载能力,严重影响压力容器的安全性。国标中对压力容器开孔补强设计虽然有一系列规定,但对影响结构安全性诸因素的随机性考虑较少。采用ANSYS有限元软件可靠性分析及优化设计功能相结合的方法,对压力容器开孔补强结构进行可靠性分析并获得应力敏感因素,从而进行相应优化设计。结果表明这种设计方法切实可行。     

大开孔甲醇制烯烃反应器结构优化数值模拟

以大开孔甲醇制烯烃装置为研究对象,针对上端筋板与筒体连接处存在的应力集中现象,在保证容器安全性的前提下,设计出加筋板、加补强圈和增加厚度的方法,组合出四种不同的计算方案,采用数值模拟研究方法,应用ANSYS分析软件,获得四种方案的应力分布,并进行应力评定与实验模型的应力测试。模拟结果与实验结果吻合较好,说明利用ANSYS软件对容器的优化是有效的。结果表明,采用加筋板、加补强圈和增加厚度,或者三者并用,均能够保证大开孔压力容器的本质安全性。对于该压力容器,采用增加筋板,并增加筒体厚度(和斜接管相同)所用金属材料最少,材料成本最低,对于此类容器推荐使用加筋板补强。     

基于CFD和FEA的液力减速器叶片强度分析

基于对某型液力减速器内流场的CFD数值模拟,运用坐标变换、曲面拟合等方法,得到其叶片表面的压力随局部坐标x,y变化的二元函数. 根据拟合的压力分布函数,应用编制的APDL程序,将分布载荷施加到利用有限元分析软件ANSYS建立的FEA模型,从而实现了对流体压力作用下的叶片强度问题较为精确的有限元分析. 结果表明,在最高转速工况,叶片根部应力过大,存在安全隐患.     

防水型救生舱防护结构研究

参考潜艇结构设计方法,对耐水压150米的防水型救生舱环肋圆柱壳耐压结构的进行了研究,获得了壳板厚度、肋骨型材、肋骨间距和肋骨型号关键参数对耐压外壳所受关键应力和稳定性的影响。通过对外压容器的补强方式的比较和分析,确定了防水型救生舱舱门和观察窗开孔补强的方式方法和面积。通过数值模拟对舱段耐压结构的多种影响因素进行模拟计算,完成了整舱承压性能的应力应变模拟分析。结果表明,所设计防水型救生舱在2.25 MPa的外压下,舱体所受最大应力为100 MPa~300 MPa,整体形变最大值出现在舱尾椭圆封头的最中心,大小为6.1 mm。救生舱整体结构合理,对于防水型救生舱结构设计提供给了依据。     

Interaction between microbubble and elastic microvessel in low frequency ultrasound field using finite element method

The interaction between microbubble and elastic microvessel wall has been hypothesized to be important in the mechanisms of therapeutic ultrasound applications.In this study,a 2D axisymmetric finite element numerical model is established to study the interaction between elastic microvessel wall and oscillating microbubble in low frequency ultrasound field using fluid solid interaction method.The numerical results show that the bubble oscillation induces the vessel wall dilation and depression.The von Mises stress distribution over the microvessel wall is heterogeneous and the maximum value of the midpoint on the inner vessel wall could reach 0.23 MPa and 1.32 MPa under PNP 0.2 MPa and 0.5 MPa,respectively.When the bubble collapses,the circumferential stress decreases rapidly and the transmural pressure increases dramatically.Noticeably,the circumferential stress becomes compressive with the maximum magnitude 1.83 MPa under PNP 0.5 MPa,larger than the maximum tension value.It is possible that the rapid compression stress during bubble collapse plays important role in mechanical effect on microvessel wall endothelial lining disruption.     

内压容器筒体大开孔结构的弹塑性应力分析

针对内压容器筒体开有大直径孔后会产生很高的应力集中这一问题,在考虑材料塑性变形特性的前提下,对不同开孔率的内压容器筒体结构进行了一系列的弹塑性有限元分析.结果表明,内压容器在大开孔状态下,孔周边应力集中很严重,其中孔与筒体的相贯线最高点表现为强烈的周向应力特征,相贯线最低点则表现为轴向应力特征.在逐步加载过程中,加载前期孔周边应力呈线性增长,而后表现为高应力范围的扩大.对于均处于塑性阶段的结构而言,开孔率的大小对高应力区的分布范围影响较大.分析大开孔内压容器筒体结构的应力分布时,材料的非线性特性对分析结果有很大影响.