正八边形多胞薄壁管吸能特性仿真和优化

基于正八边形多胞薄壁管相比其他截面形状薄壁管具有结构紧凑、比吸能高等特点,采用有限元软件Abaqus研究了其在准静态轴向压缩下的吸能特性,分析了不同截面形状和结构参数对吸能特性的影响.根据吸能特性指标,运用非支配遗传算法对正八边形多胞管边对边(S2S)结构进行了优化.结果表明,正八边形多胞管的边对边布置形式的吸能效果优于角对角布置形式,其S2S结构吸能特性最优.结构参数对其吸能特性影响明显,经优化后的S2S结构比吸能提高了33.11%,最大压溃力降低了3.78%,具有较好的吸能特性.     

基于虾螯结构的仿生薄壁管吸能特性分析及优化

为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于雀尾螳螂虾螯结构,结合结构仿生学原理设计出具有仿生晶胞单元薄壁管,利用有限元法模拟了仿生薄壁管碰撞吸能特性,采用响应面法进行薄壁管结构优化.结果表明,仿生薄壁管的比吸能较普通薄壁管的分别提高了11.1%(轴向)和24.6%(径向),优化得到仿生薄壁管轴向和径向吸能特性最优的结构尺寸,比吸能分别为27.0 kJ/kg(轴向)和10.8 kJ/kg(径向),该薄壁管仿生设计和响应面优化方法为吸能元件的轻量化设计提供了新思路.     

基于曲面力学超材料的吸能减振设计

爆炸冲击载荷严重威胁了国防和工业装备的服役安全,吸能缓冲材料可有效降低冲击引起的结构振动和破坏。泡沫铝等传统吸能材料力学性能较为单一,设计域大小有限,亟需发展新型吸能缓冲材料。基于冲击响应数值模型,系统研究了冲击过程中多孔材料的吸能机理,表明吸能材料强度适中时才能发挥较好的缓冲减振效果;为了实现吸能材料的定制化设计,进一步基于机器学习和遗传算法设计了具有不同吸能特性的曲面力学超材料,并通过仿真结果验证了曲面力学超材料在吸能减振中的有效性。该研究为新型吸能材料和降冲击优化设计提供了重要的技术支撑。     

面向中级轿车的低成本螺纹剪切吸能结构优化设计

为确定适合中级轿车的低成本螺纹剪切吸能结构的最优结构参数,对与总重量为2 500 kg轿车匹配的低成本螺纹剪切吸能装置的设计参数进行了优化.利用正交试验方法,基于eta/VPG及LS-DYNA3D软件平台,对其建立模型并进行有限元分析.研究结果表明,螺纹的剪切宽度、剪切高度对最优结果非常敏感,螺纹的剪切力随着螺纹剪切宽度的增大而增大,且螺纹的截面宽度每增加0.1 mm,平均减加速度就增加约50 m/s2;螺纹剪切的位置与螺纹被剪切的金属屑的形成有直接的关系.     

一种加载超材料吸波体的新型二面角反射器的设计

针对传统角反射器的性能强烈依赖于入射波长、难以对抗变频雷达的探测这一问题，设计了一种加载超材料吸波体的新型角反射器,在8 GHz、11.5 GHz以及12 GHz这3个频点,产生近似相同的后向雷达散射截面，并对该角反射器的性能进行测试验证,结果表明：加载超材料吸波体后,在11.5 GHz频点,其中心RCS值下降约2 dBsm；在12 GHz频点,其中心RCS值下降约3.6 dBsm,在8 GHz频点,其RCS值与普通角反射器一致,两者的RCS曲线无明显差别。该新型角反射器性能满足设计要求,为有效对抗X波段(8~12 GHz)变频雷达对角反射器假目标的探测与识别尝试了新的途径。     

玻璃纤维布对ACF/FRP结构吸波复合材料导电性能和吸波性能的影响

本文对以活性碳纤维为吸收剂,玻璃纤维增强环氧树脂为基体的结构吸波材料（ACF/FRP）的弯曲性能、吸波性能与电导率进行了研究。在未加入玻璃纤维布时,材料的弯曲强度只有32.38 MPa,而在加入玻璃纤维布后,材料的弯曲性能达到了357.8MPa;随着偶联剂含量的增加,材料的弯曲强度先增后减,在含量为10%时,材料的弯曲性能达到最佳。通过研究吸波材料的吸波性能和电导率发现,材料的吸波性能与电导率的变化规律存在一致关系,这为预测此类复合材料的吸波性能提供了一种有效手段。     

氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)表面性能的第一性原理研究

【目的】对氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)的表面能、表面弛豫及电子结构进行系统研究。【方法】运用基于密度泛函理论的第一性原理计算体系的表面性能,计算过程采用6层原子和15真空层的Slab模型。【结果】计算得到的氧化钙体相晶格常数合理地符合实验值。氧化钙(100)面的表面能最低因而最稳定,更容易暴露。(110)面表面能介于(100)和Ca-terminated(111)面之间,Ca-terminated(111)面的表面能最高而最不稳定。(100)表面弛豫程度最弱,Ca-terminated(111)表面弛豫程度最明显,而(110)表面弛豫程度则介于(100)和Ca-terminated(111)面之间。(100)表面Ca-O和Ca-Ca之间的电子云强烈重叠,共价成键特征突出,稳定性高。Ca-terminated(111)表面只存在Ca-Ca原子间电子云重叠,且杂化程度明显变弱,因此Ca-terminated(111)面的稳定性最低,(110)面的稳定性居于(100)面与Ca-terminated(111)面之间。【结论】氧化钙中(100)面的表面稳定性能最好,(110)面次之,Ca-terminated(111)面稳定性最差。     

强度、吸能与韧性兼容的新型球形孔泡沫纯铝

在球形孔泡沫纯铝压缩、拉伸应力应变曲线基础上,研究了致密化起始点、吸能能力、压缩强度和拉伸性能.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为3个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;提出了根据压缩曲线的斜率图,确定球形孔泡沫纯铝的致密化起始点的新方法;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料.采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度和抗拉强度,吻合效果良好.     

一种新型双阻带频率选择表面的设计

提出一种新型双阻带FSS结构。新结构采用圆环贴片与叠加Y环贴片作为基本单元,利用2种贴片单元之间的耦合实现双阻带特性,应用谱域法对新型FSS单元进行分析设计,仿真验证不同角度不同极化方式的电磁波入射时新结构的传输特性,结果表明:该型FSS结构分别在13.4~16.3GHz(Ku波段)和19.3~28.4GHz(K波段)内形成2个-5dB的传输禁带,并且具有较好的角度和极化稳定性。     

一种新型消能减震体系的应用发展及研究——屈曲约束支撑

屈曲约束支撑是一种新型的可以避免支撑屈曲的体系,在承受轴向力荷载时,其核心构件在拉力和压力作用下,均可以达到充分屈服,通过屈服达到耗能的目的。本文主要介绍了屈曲约束支撑的工作原理和基本组成,以及近年来在抗震地区的发展应用。新建高层钢结构中的大量应用实例和对已有建筑结构的加固,都表明此种支撑的应用前景非常广阔。     

低碳钢和不锈钢圆管轴向冲击碰撞吸能特性研究

针对金属圆管的吸能设计，通过落锤试验和动力显式有限元法对低碳钢和不锈钢圆管的碰撞吸能特性进行了研究。研究发现：轴向冲击下圆管的失效模式分为轴对称模式、过渡模式和非轴对称模式，初始几何缺陷的随机性是产生不同失效模式的原因之一。给出了平均碰撞力的设计公式，最后探讨了采用铝基蜂窝状填充材料对圆管耐撞强度的影响。     

基于能量原理的等效静态载荷法及其在活塞动态优化中的应用

针对位移等效静态载荷法在求解结构动态优化时遇到的等效关键时间点不合理、等效结果误差大等问题,提出一种基于能量原理的等效静态载荷法.该方法通过将结构动态响应解空间进行谱元离散,识别出结构的关键时间点,并在该时间点构建了基于能量等效的动态载荷静态转化数学模型.应用优化算法搜索得到了等效静态载荷集的最优解,从而将结构动态优化问题转化为静态优化问题求解.最后,通过在某柴油机活塞油腔结构的动态优化设计中的有效应用,验证了能量等效静态载荷法的有效性和工程实用性,拓展了等效静态载荷法的理论范畴,同时为复杂结构动态响应优化设计提供了一种新的思路.     

垂直三角形纵槽管的膜状冷凝传热最大有效管长与管长设计

在纵槽表面膜状冷凝传热中,其传热量几乎仅由波峰区域形成。作者以该域为传热面,进行了传热分析与计算。计算结果表明,管长对平均传热膜系数影响很小。这一结果与Ozgen对有关实验现象的解释基本一致,可在一定程度上证实他的看法。对波谷区冷凝液流动做了数值解。对该区液膜厚度与管长做了数值关联,进而得到了三角形纵槽管最大有效管长及波峰区域面积计算公式。 本文方法与结果,为三角形槽管的管长设计提供了一种简便可行的方法。同时,该类纵槽管的传热计算也因之易于进行。