方钢管混凝土柱-钢梁框架节点优化设计

利用有限元软件ABAQUS 6.5建立内隔板外伸式方钢管混凝土柱-钢梁框架节点模型,进行数值模拟分析.通过与试验结果对比,验证了有限元模型的正确性和计算结果的可靠性.通过优化隔板形状,减小了隔板与钢梁连接区域的应力集中;通过改变隔板外伸尺寸b并进行多次数值计算,得出b值的确定方法;通过对边节点和角节点数值模拟,得出可以减小节点隔板悬伸距离a的结论,方便了建筑外立面装修.实施这些优化措施,在不影响节点承载能力的前提下,提高了节点的适用性.     

冲击波在有机玻璃中衰减特性的数值模拟与实验研究

为了研究《国家军用标准—炸药试验方法—卡片式隔板法》(国军标)条件下冲击波在有机玻璃中的衰减特性,对其传播规律和衰减特性进行了数值模拟研究.采用显示有限元程序AUTODYN,并利用理论计算及锰铜压力计测试方法验证了数值模拟的可靠性.结果表明:通过实验测得的国军标条件下冲击波在有机玻璃中的衰减规律为p=17.0e-0.0537x,数值模拟结果与实验结果基本吻合,能够准确预测冲击波在有机玻璃中的衰减规律.利用数值模拟方法分析讨论了冲击波压力在隔板中的衰减特性.研究发现:随着隔板长度的增加侧向稀疏波的影响将会越来越显著.     

三种聚能装药结构形成射流的对比分析

为了对比不同聚能装药结构形成射流的特性,应用改进的PER理论模型,结合Autodyn有限元软件,理论和数值模拟研究了单锥罩、带隔板单锥罩和带隔板偏心亚半球罩三种装药结构的射流成型过程。计算了药型罩绝对压垮速度、绝对偏转角、压垮角、射流速度、射流质量等成型参数,获得了三种装药结构形成射流的形状。结果表明,带隔板偏心亚半球罩形成射流效果最佳,其质量堆积点位置降低了约20%,射流质量占药型罩质量提高了12.2%。数值模拟与理论计算结果吻合较好,研究结果为聚能装药战斗部的设计提供参考。     

新型环形约束收缩抗裂测试装置隔板优选试验研究

基于新型环形约束收缩抗裂测试装置,通过改变隔板形状(矩形、梯形)和尺寸(高度、厚度)进行隔板优选试验及有限元数值模拟.研究表明:隔板能够在试件环中引起应力集中,诱导试件环提早开裂,避免传统环形试验装置存在的试件环不开裂、慢开裂等缺点;选定了基于新型环形约束收缩抗裂测试装置的最佳隔板:形状为矩形、高度为50mm、厚度为2...     

压杆优化设计

压杆的稳定设计是通过计算压杆截面积选用截面形状来达到的。压杆的截面设计一般是采用试算法,计算量较大,图解法避免了试算法中的重复计算过程,因而是一种较好的方法,但其精度较差且不能进行型钢截面的设计。本文对不同的截面形状,提出几种直接的优化、计算方法,其比试算法简单,比图解法精确。它适用于大、中、小各种柔度的压杆;也适用于截面形状因子为常数的截面和常用的型钢截面;导出了一些简便实用的计算公式。能够直接得出截面面积选取型钢型号,应用范围广泛。     

相变蓄热水箱的性能优化模拟分析

采用COMSOL Multiphysics计算流体动力学软件建立相变蓄热水箱的数值模型,通过实验验证数值计算模型的准确性,并对相变蓄热水箱结构进行优化.分析不同环形金属隔板分层数和隔板厚度对相变蓄热水箱蓄放、热过程的影响.结果表明：在相变层内部设置的环形金属隔板可改善相变蓄热水箱的运行特性;蓄热过程中,环形金属隔板分层数和隔板厚度的增加有利于固态相变材料熔化,潜热利用率得到提升;放热过程中,增设环形金属隔板能使相变材料达到更低的固相比;厚度为5 mm的环形金属隔板对促进相变材料液化、维持水温的作用强于厚度为2,10 mm的环形金属隔板.     

求取发动机气缸内湍流参数的不同数据处理方法的研究

应用３种湍流参数计算方法对倒倒拖工况下ＴＹ１１００发动机缸内湍流参数进行了计算，通过计算了自相关系数，标准一维能谱密度，Ｔａｙｌｏｒ微分时间尺度，对３种数值处理方法进行了比较，并研究一平均“时窗”宽度，相关窗宽度对计算结果的影响。     

动能杆战斗部杆条抛撒规律及散布场数值仿真

针对新概念动能杆反导战斗部,采用数值模拟方法,系统地研究了中心式动能杆战斗部的杆条排布参数、抛撒装药参数和填充介质等主要因素对动能杆径向抛撒速度的影响,得到了动能杆抛撒规律;以经典的格尼(Gurney)公式为基础,通过引入修正函数对数值模拟结果进行数据处理,建立动能杆条抛撒速度的工程计算模型,试验验证结果表明,该计算模型能为工程设计提供帮助.运用该计算模型,采用虚拟现实技术,对杆条散布场进行了实时三维仿真.     

带减阻杆的高超声速弹丸气动特性研究

为了研究带减阻杆的高超声速弹丸气动特性,基于高精度高分辨率的KFVS气体动力学格式、k-ω SST两方程湍流模型,采用有限体积法求解三维Navier-Stokes方程,并对数值方法的有效性和可靠性进行了验证.在此基础上,对带减阻杆的高超声速弹丸流场进行了数值模拟.研究结果表明:基于高精度高分辨率的KFVS气体动力学格式发展的数值方法可信度较高,能用于弹丸气动特性数值计算;在减阻杆长度一定条件下,随着马赫数的增大,减阻率将提高;在一定的减阻杆长度、马赫数下,随着攻角的增大,全弹总阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数将增加;减阻杆基本不会影响弹丸的升力和俯仰力矩.研究结果为高超声速弹丸工程设计提供参考.     

1/2波长复合变幅杆的数值设计

为改善超声加工中变幅杆的某些性能,如提高放大系数等,需设计1/2波长复合型变幅杆。在传统变幅杆理论基础上,提出了一种复合变幅杆的数值设计方法,不需要进行繁琐的公式推导即可方便地计算得到复合变幅杆的固有频率、节点位置、位移曲线、放大系数等参数。计算结果与传统设计方法及有限元分析结果进行了比较,三者非常吻合,表明了数值设计法的可行性和有效性,为复杂的复合变幅杆设计、分析提供了一种新的方法。     

三层串联EFP成型与分离行为

针对三层串联EFP成型及分离问题,采用数值模拟方法,描述了三层串联EFP成型过程,揭示了三层药型罩材料匹配对串联EFP分离行为的影响规律.结果表明:三层串联EFP成型过程包括冲击、闭合和自由飞行三个阶段.冲击阶段:三层罩主要在轴向发生相互碰撞,实现动能交换,形成速度差,是导致三层串联EFP分离的主要原因;闭合阶段:三层罩逐渐拉伸闭合,并同时在径向和轴向发生碰撞,影响三层罩的成型和分离特性;自由飞行阶段:三层串联EFP形貌和速度趋于稳定,彼此间不再发生碰撞,三层串联EFP之间的距离随时间逐步增大.与此同时,三层药型罩材料匹配显著影响串联EFP分离行为,45#钢罩能够实现与前铜罩的快速分离,同时阻滞后铜罩的有效分离.进一步与脉冲X光实验结果相比,数值模拟与实验结果基本吻合,验证了数值模拟的有效性.      

三层串联EFP成型与分离行为

针对三层串联EFP成型及分离问题,采用数值模拟方法,描述了三层串联EFP成型过程,揭示了三层药型罩材料匹配对串联EFP分离行为的影响规律.结果表明：三层串联EFP成型过程包括冲击、闭合和自由飞行三个阶段.冲击阶段：三层罩主要在轴向发生相互碰撞,实现动能交换,形成速度差,是导致三层串联EFP分离的主要原因;闭合阶段：三层罩逐渐拉伸闭合,并同时在径向和轴向发生碰撞,影响三层罩的成型和分离特性;自由飞行阶段：三层串联EFP形貌和速度趋于稳定,彼此间不再发生碰撞,三层串联EFP之间的距离随时间逐步增大.与此同时,三层药型罩材料匹配显著影响串联EFP分离行为,45#钢罩能够实现与前铜罩的快速分离,同时阻滞后铜罩的有效分离.进一步与脉冲X光实验结果相比,数值模拟与实验结果基本吻合,验证了数值模拟的有效性.     

低密度射流对爆炸反应装甲毁伤的探索研究

破-破式串联战斗部是有效应对爆炸反应装甲的武器弹药之一,前级聚能战斗部能否可靠引爆夹层装药直接决定着战斗任务的成功与否.现有的前级聚能战斗部大多采用的是金属药型罩,而本文则是探索能否将低密度材料作为前级聚能战斗部的药型罩材料,来达到毁伤反应装甲的目的.本文从数值仿真和理论计算两个方面研究了低密度射流的毁伤特性,并将数值仿真结果与理论计算结果进行对比.结果表明,低密度射流不仅能够可靠引爆夹层装药,而且还具有很多优于现有金属射流的特点.因此,本文的探索研究具有一定科研价值,以期为工程设计提供参考.     

自锻破片侵彻混凝土的数值模拟

为使串联战斗部中的聚能装药结构在短靶距内形成形状和侵彻能力较好的自锻破片(EFP),通过数值模拟的方法,研究了多级串联战斗部中自锻破片的形成及其对混凝土地下掩体的侵彻过程. 通过设计前级聚能装药结构,既保证了随进弹的装药量,又为随进弹的侵彻开辟了适当口径和深度的孔道. 总结了在计算过程中的几个关键步骤和处理方法;研究了药型罩的壁厚、锥角和聚能装药的起爆方式对EFP的影响. 研究结果表明:在二维轴对称的计算模型中,环形起爆方式有利于形成质量较好的EFP;聚能装药的壁厚越大,EFP的直径越大,侵彻深度越小;聚能装药的锥角越大,EFP的直径越大,速度越小.     

电铸镍药型罩侵彻体的高速变形行为

利用直流电铸法制备纯镍药型罩,对其爆炸变形前后的微观组织和织构进行对比观察,探讨电铸镍药型罩爆炸变形后侵彻体的高速变形行为.结果表明,电铸镍药型罩的晶粒形态由变形前的柱状晶转变为等轴晶,变形前存在的微观织构消失.侵彻体在高速变形过程中经历的是绝热变形过程.侵彻体与靶体的相互作用促使射流发生融化,并与靶体熔融形成铁镍合金.熔融的铁镍合金与侵彻体后续跟进的杵体发生接触,在杵体外部边缘部位凝固,生成复合组织.杵体在整个变形过程中经历了典型的动态回复和动态再结晶过程.     

基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型因素研究

采用试验验证过的数值模型,以爆炸成型弹丸速度、比动能和长径比为评价指标,系统地研究了装药长径比、药型罩内径、外径和药型罩中心厚度等对指标的影响规律,获得一种基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型方案. 结果表明基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型规律不同于利用挡环形成的准球形爆炸成型弹丸,以及同样利用非等壁厚药型罩形成的长杆式爆炸成型弹丸. 该爆炸成型弹丸成型方法结构简单,并可以实现较好的准球形爆炸成型弹丸外形和侵彻威力.      

航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。本研究首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括BPF噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够更优的宽频降噪效果。     

新型聚能装药爆炸成型杆式射流数值模拟及试验研究

为解决杆式射流炸药能量利用率低、速度小等缺点,提出了一种新型高速杆式聚能装药结构,基于Autodyn软件分析了高速杆式射流的形成过程,给出了药型罩及附加装置截顶高度对杆式射流成型的影响,优化出了射流速度高、速度梯度小的杆式聚能装药结构并进行了试验验证,试验结果与数值模拟结果基本一致,表明采用的计算方法、材料模型及相关参数是合理的,验证了数值模拟的正确性,对进一步优化高速杆式射流设计具有一定的借鉴意义.      

复合材料环状声衬降噪特性试验研究

根据民用飞机结构轻质化、高性能化的发展需求,利用发动机声模态模拟试验平台开展复合材料环状声衬的降噪特性试验研究,探索复合材料声衬在发动机短舱的可行性。针对发动机短舱声衬的某特定工况,以高分子树脂基复合材料,利用无缝拼接和环装整体成型等先进工艺研制出无拼缝的、两种不同长度的环状声衬试验件;通过基于旋转轴向传声器阵列方法的管内声模态测试和指向性测试开展声衬降噪效果试验。试验结果表明,声衬的降噪效果具有强烈的模态选择性,切向来流速度对声衬的降噪效果具有显著影响。     

液体燃料爆炸抛撒和FAE形成过程的数值模拟

将液体燃料爆炸抛撒和ＦＡＦ云雾形成全过程分２个阶段处理,在抛撒初期,利用运动边界处理方法,建立一维单相流动模型来描述爆轰产物气体和燃料液体的运动。在其后过程,采用两相模型描述燃料液体与周围大气相互作用过程。数值模拟得出的云雾处形变化与实验结果符合得较好。数值模拟还给出了云雾区的物理参数变化规律。