基于失效模式的船体典型加筋板极限承载能力预报

目的 探究失效模式对加筋板极限承载能力的影响,并提出加筋板极限承载能力预报方法。方法 利用非线性有限元法,对某典型船体加筋板模型进行分析。考虑加筋柔度与甲板柔度2种主要影响因素,分析加筋板的破坏机理,明确不同失效模式下甲板柔度与加筋柔度对加筋板极限承载能力的影响规律,并提出不同失效模式下加筋板极限承载能力的经验公式。结果 甲板柔度一定时,随着加筋柔度的增加,加筋板的破坏模式由板与加筋的局部屈曲,变为板格的局部屈曲,最后演变为加筋板的整体梁柱屈曲。板格宽度较低时,随着加筋高度的增加,加筋板的破坏模式会由梁柱屈曲变为板格屈曲;板格宽度较大时,不同加筋高度的加筋板破坏模式均为板格屈曲。不同失效模式下,加筋板的载荷位移曲线也呈现出不同的趋势。结论 加筋柔度与甲板柔度二者之间的数量关系会导致加筋板呈现出不同的失效模式,此时二者对加筋板极限承载能力的影响规律会有所不同。此外,在设计阶段,需保证加筋与甲板的刚度匹配,避免出现材料利用率过低的现象。     

加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

重复碰撞载荷下加筋板结构的动态响应研究

目的 探究船体加筋板结构在受到重复碰撞载荷作用下塑性变形的累计趋势,分析加筋板主要参数对损伤演化过程的影响,揭示高速、重复冲击下船体加筋结构的变化机理。方法 以一纵三肋加筋板为研究对象,建立基于能量法的刚塑性加筋板动态变形计算方法,以及基于Johnson-Cook本构关系的数值模拟方法,开展不同板架厚度、冲击能量以及冲击尺寸等参数对加筋板变形演化影响的研究。结果 对比分析了理论模型和数值方法,获得了不同参数下的加筋板的结构损伤演化规律。结论 理论解和数值解较为吻合。冲击能量增加后,加筋板的塑性变形量、塑性变形累积速度也随之增加。载荷集中程度越大,对于碰撞边界的破坏效应越大。     

不锈钢薄板拉伸、冲压成形性能的试验研究

采用德国产SCHENCKTREBELRM2 5 0电子万能试验机对SUS3 0 4不锈钢 0 .5mm薄板进行了拉伸试验 ,研究了SUS3 0 4不锈钢薄板的硬化指数 (n值 )、屈服强度 (σs)、极限强度 (σb)、均匀延伸率(δ)等机械性能 ,并分析了SUS3 0 4薄板的冲压成形性能     

半固态加工中的触变强度及其影响因素研究

结合半固态金属具有触变性的特点,提出触变强度是触变点对应的应力,阐述了触变强度的研究意义,并结合高固相率下半固态金属等温压缩真应力-应变曲线研究了外变量包括坯料的加热温度、应变速率、保温时间和内变量包括固相体积分数、晶粒尺寸、晶粒的球形度、结构参数、半固态材料的固相屈服强度、半固态材料的初始表观粘度等对触变强度的影响。     

ABS简支梁缺口冲击强度的测量不确定度评定

按GB/T 1043.1-2008测定了ABS的简支梁缺口冲击强度,分析了测量结果不确定度的来源,确定了不确定度的评定方法.用B类评定方法对冲击试验机和游标卡尺的示值误差引入的不确定度进行了评定;用A类评定方法对反复测量的随机误差引入的不确定度进行了评定.采用相对不确定度计算了合成不确定度,并计算了扩展不确定度,其结果...     

基于理想点法的加筋板屈曲承载力优化

目的针对加筋板在使用工况中易发生屈曲和结构失稳,提出一种基于理想点法的屈曲承载力优化设计方法。方法以加筋板的屈曲承载力最大和结构质量最小为目标,以加筋板的屈曲、最大vonMises应力和筋条压损等为约束条件,并利用理想点法将多目标优化问题转化为单目标优化问题。基于ANSYS参数化建模技术,构建屈曲分析、优化设计一体化分析与设计模型,并采用单目标优化算法——DOWNHILL SIMPLEX算法实施了优化分析。结果优化后结构质量从0.195 kg增加到0.24 kg,增加了23%,结构承载力从129.4 k N提升到235.84 kN,提高了82%。结论通过优化能够获得结构性能折中的方案,可为加筋板结构设计应用提供参考。     

煤层回采工作面顶板跨落形态的有限元分析

Mohr-Coulomb屈服准则在确定煤岩地层强度准则方面有着广泛的应用,但该准则在π平面上为不规则的六边形,在连续介质有限元分析过程中存在两种极限逼近状态,会造成计算结果的不可靠。本文采用平面应变条件下在π平面上与Mohr-Coulomb相匹配的Drucker-Prager内切圆屈服准则,提出了平面应变条件下与MohrCoulomb相匹配的Drucker-Prager屈服准则强度转换方法,并给出了Drucker-Prager内切圆向外切圆转换的强度增加系数和不同内摩擦角强度增加系数的适用范围,通过具体工程实例验证,为有限元强度增加法用于煤层工作面回采导致顶板岩层跨落形态、地表沉陷的有效性研究提供了理论依据。     

材料结构参数对薄板冲压成形仿真结果的影响

采用不同材料屈服模型及参数对典型冲压过程进行了仿真 ,对仿真结果进行了分析。分析表明材料模型及参数对仿真结果影响至关重要 ,板料的厚度分布及成形极限图对结构参数n和r值很敏感。这对更好的了解不同材料在冲压时的力学行为和进行冲压仿真时怎样合理选择材料模型及参数提供了帮助     

攀枝花西渣场灌浆胶结炉渣强度的试验研究

针对攀枝花西渣场采用灌浆胶结炉渣加固边坡工程,开展了灌浆胶结炉渣单轴压缩试验和三轴压缩试验,研究了胶结炉渣体的破坏模式、强度特征及其对边坡稳定性的影响。试验结果表明:随着灌浆胶结炉渣中炉渣含量的增加,其内部结构不均匀性更加突出,试验加载过程中压应力区和拉应力区相互交错分布,最终破坏时受劈裂破坏和剪切破坏共同作用,其破坏形式从张拉劈裂破坏的一条曲折延伸的裂纹逐渐转变为多条裂纹的剪切-张拉复合破坏模式;注入灌浆材料能够提高现场炉渣体的黏聚力,从而提高胶法炉渣的强度。根据试验结果确定了胶结炉渣的强度参数,并进行边坡稳定性分析,结果表明注入灌浆形成胶结炉渣提高了炉渣边坡稳定性安全系数,边坡治理方案效果很好。     

水下航行器复合材料耐压壳优选设计研究

目的 提升水下航行器潜深,将复合材料代替高强度钢材料用于水下航行器的耐压结构,对该结构开展优选设计研究,探究其提升耐压壳的极限潜深与降低结构质量的能力。方法 采用分步选优的设计方法对复合材料耐压壳体进行优选。在进行耐压壳体的优选时,考虑铺层百分比、角度、厚度对壳体的稳定性和极限载荷的影响。在进行环肋形式的优选时,从肋骨受力情况出发,考虑肋骨铺层形式对于稳定性的影响。结果 在耐压壳厚度相同的情况下,通过壳体铺层优选,复合材料耐压壳体的失稳压力提升在56.06%以上。在进行肋骨优选后,极限潜深相较于“海狼”级潜艇提升约26.67%,且复合材料耐压壳相较于高强度钢耐压壳质量减轻在80%左右。结论 通过分步优选的方法,可以得到该水下航行器耐压壳的主壳体铺层形式为[0/±45/0/0/±45/0/90/0]s,单层厚度为1.5 mm。环肋形式为T形,环肋面板与腹板均采用环向铺设。     

温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响研究

目的 研究室温和低温下编织复合材料层合厚板的冲击性能。方法 通过开展低速冲击试验和冲击后的压缩试验,对冲击响应曲线、冲击损伤容貌、压缩失效模式和剩余压缩强度进行分析,探讨冲击时的环境温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响。结果 冲击后的编织复合材料层合厚板存在凹坑、分层、基体裂纹和纤维断裂等多种失效模式,压缩失效模式主要表现为横贯冲击损伤区域截断式破坏失效。结论 低温环境增强基体强度,降低了复合材料的冲击损伤程度,从而提高编织复合材料结构的剩余压缩强度。     

汽车通风盖板发白现象的大数据分析

目的 以某型汽车自然曝露试验过程中通风盖板老化发白现象为例,研究建立影响汽车零部件自然老化的主要环境因素综合作用计算模型.方法 以试验大数据库为基础,利用互信息理论分析方法,确定影响汽车通风盖板发白的主要环境因素,并推导主要环境因素综合作用计算模型.结果 基于不同地区试验过程中每5 min记录1次的汽车通风盖板表面太阳辐照量和温度数据,精确计算了通风盖板出现发白现象的环境综合作用值.计算结果表明,当光热等效辐照值大于1882.8 J/cm2时,该通风盖板就会出现发白现象.结论 依据汽车外饰塑料件在典型地区的自然暴露试验结果,通过该模型可以预估其他地区的服役寿命.     

发射药药粒力学性能试验研究

采用从垂直于纵轴方向施加单向静态压缩载荷的方式,对发射药药粒侧面受压力作用时的力学性能进行试验研究,得出抗压强度随压痕尺寸的变化规律。对药粒侧面受力时的抗压强度进行研究具有可行性和重要意义。     

航空发动机复材外涵机匣静热强度试验方法研究

目的 提出一种飞机发动机外涵机匣静热强度考核试验方法,实现对高温环境下机械载荷与气流压力载荷同时作用时外涵机匣的强度考核.方法 以典型外涵机匣模拟件为试验件,利用所设计的试验装置与外涵机匣模拟件合围成一套能够施加温度载荷、机械载荷以及内腔气压载荷的被试结构,在通过温度加载系统、静力加载系统和气压加载系统同时对被试结构模拟飞行过程中的真实工况环境.结果 通过设计的试验能同时施加飞行过程中外涵机匣所承受的主要温度、机械及气流压力载荷.结论 提出的静热强度试验方法,能够充分对航空发动机外涵机匣飞行过程中的综合环境进行地面模拟考核,取代以往金属外涵机匣考核的温度载荷等效方式,可实现对复材外涵机匣工艺件进行考核,为外涵机匣减重设计提供依据.     

一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备的研制

目的研制一台海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备。方法针对相对运动部件在海洋环境下的服役条件,为评价其材料腐蚀磨损性能,分析摩擦载荷与气候环境可能对运动部件造成的交互作用,从机械结构上进行创新,研制一台海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备。结果该设备可在一定范围内实行载荷、速度控制,利用传感器和数据采集系统完成对摩擦力、摩擦系数、温湿度的采集。设备包含6套下试样夹具,可实现6个样品轮转试验。结论该设备适用于研究服役于海洋气候环境下的材料的腐蚀磨损性能。     

内埋弹舱典型结构振动响应分析与试验验证

目的提高隐身飞机内埋式弹舱结构,在武器发射时由于气流的强烈扰动产生极高的噪声和结构振动环境下的使用寿命。方法选取内埋弹舱典型结构进行随机振动响应分析,根据分析结果确定加速度传感器和应变花布置位置,并进行地面振动台振动试验验证。结果频率计算结果与扫频结果较为接近,加速度计算结果与试验结果最大误差为23.2%,应力计算结果与试验结果的平均误差基本在20%以下。结论试验前后试验件未发现工程目视可检裂纹等破坏现象,达到了规定的抗振能力,表明内埋弹舱采用的加筋结构形式合理,有限元计算结果能够满足动强度在工程上的计算精度要求。