基于参数化建模的包带式星箭连接结构优化设计

采用MSC.Patran参数化建模和遗传算法进行包带式星箭连接结构优化设计。首先给出了包带连接结构二维轴对称模型优化设计过程中涉及的V形卡块刚度等效、包带预紧力模拟和载荷施加方法,以及强度和刚度约束条件、优化目标等内容;然后以某直径为3m的包带连接结构为例进行了优化设计,并分析了对接框内延伸段长度和端头高度对应力及变形的影响;最后建立三维有限元模型进行静力分析。结果表明（1）该方法适用于包带连接结构的优化设计;（2）增加对接框内延伸段长度和端头高度能够提高整体连接刚度;（3）三维有限元模型与轴对称模型计算结果一致,验证了轴对称模型分析方法的正确性,以及V形卡块等效和预紧力模拟方法的有效性。     

考虑预紧力与阀杆力的电动截止阀体应力分析

建立了有预紧力的截止阀有限元计算模型,阐述了预紧力单元的原理及分析方法,利用ANSYS程序对截止阀在考虑和不考虑螺栓预紧力及阀杆闭合力作用下的应力进行了计算。结果表明,法兰螺栓预紧力及阀杆闭合力对阀体应力的影响不可忽略。     

穿舱电缆密封结构力学特性研究

为防止深潜器穿舱电缆填料函发生渗漏现象,首先对填料函中填料进行受力分析,得出了填料沿轴向的轴向位移分布、填料与电缆接触面的径向位移及径向接触应力分布。然后,建立了方形填料有限元分析模型,仿真了填料压紧后的力学行为,并与理论结果进行了对比分析,结果表明:理论与仿真结果基本一致,轴向位移、接触面径向位移、径向接触应力均沿轴向呈指数形式减小;最后,提出方形与V形组合填料密封形式,并建立有限元分析模型,由组合填料与方形填料有限元分析的结果对比可知,在相同预紧力下,组合填料与海水接触处应力较方形填料大,组合填料的密封性能较好。     

有限元法在结构件强度分析中的应用

介绍了有限元法的基本原理和分析步骤,并结合实际,利用IDEAS软件的有限元分析模块对某定型模盖板的结构进行了强度校核。在工况分析的基础上,适当简化了盖板的几何模型,建立了有限元模型;通过边界条件处理、网格划分及单元解算,得到了盖板在工作状态下的应力和位移分布规律,为盖板的设计提供了力学依据。同时,为舰载电子设备机箱、机柜的壳体这类复杂结构件的强度分析提供了一个有效的方法。     

箭(弹)级间螺栓法兰连接结构冲击失效实验与数值仿真

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,利用ABAQUS软件建立有限元模型,设计并进行了多次落锤冲击失效实验,其中包括轴向和横向两种工况,考虑了螺栓均布与非均布、螺栓直径和螺栓-栓孔间隙等不同结构特点。实验过程中采集了螺栓力时程响应数据、柱段关键点应变时程响应数据、锤头冲击力和冲击速度及连接界面开缝位移等多组数据。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构冲击失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验结果吻合较好。研究结论可为箭(弹)级间连接结构抗冲击设计提供参考。     

玻璃钢导流罩新型密封结构设计及其模型试验研究

提出了船舶球鼻首导流罩玻璃钢壳体与船体结构之间的新型连接结构———纤维桩结构和柔性预紧密封螺钉连接结构,即:在钢构架与玻璃钢壳体之间采用纤维桩连接结构,玻璃钢壳体边界与船体搭接板之间采用加橡胶柔性密封的螺钉连接结构。经过导流罩局部模型试验证明,该连接结构能保证导流罩具有足够的强度和水密性,其性能优于现有螺钉连接结构,适合于实船使用。     

弹(箭)体级间连接结构准静载失效实验与数值预示

级间螺栓法兰连接是导弹(火箭)常见的连接方式,但破坏了整体结构连续性,且承载能力薄弱,在外荷载作用下易发生失效而使整弹(箭)结构强度丧失。根据实际导弹(火箭)连接结构特点,简化设计并制作了一组原理性实验件,设计了准静载加载实验测试系统和螺栓响应信号传感器,进行了两次准静载失效实验,并利用ABAQUS软件建立了对应的有限元仿真模型。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构在准静载荷载作用下的失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验吻合较好。研究结论可为弹(箭)体级间连接结构承载能力和失效实验设计提供参考。     

螺栓联结预应力施加方法改进研究

要在各种瞬态行为(碰撞、冲击等)中真实计算出含预紧螺栓结构系统的动态响应,就必须真实模拟出螺栓联结的真实内部应力分布。在以往研究的基础上,改进了只适合简化模型和轴向受力螺栓模型的轴向预紧力施加方法,并提出了使用局部降温法和等效摩擦法联合加载螺栓联结结构预应力的方法。将M24预紧螺栓结构的仿真结果与理论分析进行了比较,结果表明:该方法能够正确地模拟出应力在预紧螺栓结构中的分布,应力计算值误差也在工程允许误差范围之内。     

箭（弹）级间螺栓法兰连接结构准静载失效实验与数值仿真研究

基于火箭(导弹)级间螺栓法兰连接结构,简化设计并制作了一组原理性实验件,设计准静载加载实验测试系统,进行了两次准静载失效实验,并利用ABAQUS软件建立对应的有限元模型。实验中设计了螺栓力响应信号采集传感器,获得了螺栓力响应数据、加载力与加载位移等多组关键数据。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构在准静载荷载作用下的失效机理,并对比验证了有限元模型数值模拟效果和精度与实验吻合较好。研究结论可为箭(弹)级间连接结构承载能力和失效实验设计提供参考。     

刚性包带式星箭锁紧机构分离性能研究

针对一种新型双点解锁刚性包带式星箭锁紧机构,运用软件ABAQUS显式动力学模块进行数值仿真计算,通过接触力学理论推导了螺栓预紧力与轴向接触载荷的关系式,基于单因素分析方法探讨了预紧力、摩擦因数和弹簧刚度对包带分离性能的影响规律及作用机理,采用Min-Max标准化对各影响因素进行显著性分析.结果表明:轴向接触载荷的仿真结...     

参数化建模的螺栓法兰连接刚度分析

为分析几何参数对螺栓法兰连接刚度的影响,用MSC.Patran软件的二次开发工具PCL(Patran Command Language)建立了螺栓法兰连接的参数化模型。研究了螺栓法兰连接刚度随连接结构几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。经分析可知,连接结构刚度对开孔位置比例参数最敏感,其次是上法兰厚度。当上部段长度大于某一数值时,连接结构刚度对上部段长度参数不敏感,这一结论能为连接结构动力学简化建模提供一定理论参考。     

基于刚柔耦合的坦克炮发射动力学仿真分析

炮口扰动是影响坦克炮射击精度的重要因素，为研究弹丸出炮口瞬间的炮口扰动规律，基于多体动力学与有限元方法构建了坦克刚柔耦合的全车动力学仿真模型，该模型考虑了身管的柔性特性，对身管进行了模态分析，得到了身管的模态中性文件。通过仿真，对比了后坐部分最大后坐位移与最大后坐速度的试验值与仿真值，对刚柔耦合模型的仿真结果进行了验证。在此基础上，分析了刚性身管和柔性身管对炮口扰动的影响，结果表明：考虑身管柔性特性的刚柔耦合模型能够有效提高坦克炮射击仿真精度。     

螺栓法兰连接结构有限元模型参数确定方法

螺栓法兰连接广泛用于各种工业结构中,为准确预测该连接在实际工作中发挥的作用,需要建立准确高效的有限元模型。针对有限元建模过程中模型各种参数的确定问题,综合使用数值仿真手段和试验手段分别对模型网格参数和接触参数的确定开展研究。参数确定后的螺栓法兰连接结构有限元模型在保证计算精度的前提下,计算效率得到显著提高。     

废旧轮胎在新型柔性拦石墙结构中的应用与数值分析

废旧轮胎作为新型柔性拦石墙结构的重要组成部分,研究其组成材料及抗冲击性能具有重要意义。采用ANSYS/LS-DYNA软件,以子午线轮胎175/70R14为基础,建立了废旧轮胎和刚性拦石墙上添加废旧轮胎前后的有限元模型,分别考察了2种情况下刚性拦石墙所受落石冲击力的大小,研究了废旧轮胎各部分材料的耗能特点。数值分析表明:废旧轮胎吸能作用明显,能够有效地减缓落石对刚性拦石墙的冲击,并显著提高新型柔性拦石墙的防护能力。     

空降车着陆缓冲过程车体动态应力仿真研究

为了研究空降车着陆缓冲过程车体结构冲击响应,建立了车体有限元模型,运用显式有限元方法,结合实车空投试验的冲击加速度数据,以力的形式模拟车体着陆缓冲过程所受的冲击,仿真得到普通、恶劣和极限3种工况下着陆缓冲过程车体应力分布。结果表明:在3种着陆工况下,空降车左后立柱底端均为应力最大位置。研究结果可为空降车空投寿命预测及装备保障提供依据。     

水下高速航行器壳体振动特性分析

随着超空化技术被用于水下航行器减阻提速,水下高速航行器的结构设计也成为热点。为了确保在设计范围内航行器不发生颤振,对水下高速航行器壳体的振动特性进行了研究。采用有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型。考虑到实际问题的复杂性,在建模时做了适当简化,忽略对整体结构影响不大的小孔、小圆角、小倒角;将各段壳体间的连接视为刚性连接,建模时将其视为一体。采用分块Lanczos法对模型进行模态分析和研究,一共提取了前25阶自由振动模态。经过分析比较,排除零模态、合并相同模态,最终给出了其前11阶的固有频率和振型。分析结果表明壳体结构整体刚度较好,在理论上证明了壳体结构设计方案的可行性,为航行器壳体的结构设计提供了理论依据。     

临近空间大型柔性充气囊体结构特性分析*(专题约稿)

以临近空间平流层飞艇柔性充气囊体为研究对象,根据充气结构设计理论对充气囊体结构的最小压差和应力进行计算,建立平流层飞艇充气囊体结构有限元模型,在模型验证的基础上,采用非线性有限元方法对平流层飞艇充气囊体结构特性进行仿真分析,得到了囊体结构在不同压差和吊舱载荷作用下应力和变形分布及变化规律,并分析了结构加强配置对囊体应力和变形的影响,为平流层飞艇结构设计提供技术支撑和参考依据。     

临近空间大型柔性充气囊体结构特性分析

以临近空间平流层飞艇柔性充气囊体为研究对象,根据充气结构设计理论对充气囊体结构的最小压差和应力进行计算,建立平流层飞艇充气囊体结构有限元模型。在模型验证的基础上,采用非线性有限元方法对平流层飞艇充气囊体结构特性进行仿真分析,得到了囊体结构在不同压差和吊舱载荷作用下应力和变形分布及变化规律,并分析了结构加强配置对囊体应力和变形的影响,为平流层飞艇结构设计提供技术支撑和参考依据。     

基于静力与稳定性分析的小卫星主接头选型优化

基于对预埋主接头蜂窝板的静力与稳定性分析,对小卫星主接头进行选型优化。采用三明治夹心板理论建立预埋分叉式和面板式小卫星主结构连接接头的蜂窝板试件有限元模型,分析得到了蜂窝板最大应力值与失稳载荷,通过与试验结果的对比分析确定了蜂窝板试件破坏原因。在此基础上讨论结构参数对蜂窝板承载性能的影响,确定出最优的接头设计形式。     

螺旋轮式管道检测机器人越障性能研究

建立了一种螺旋轮式管道检测机器人驱动系统的三维模型，对驱动系统通过凸台和三通的能力进行了动力学分析。研究了预紧弹簧刚度和预紧力对螺旋轮过凸台能力的影响，讨论了过三通时的几何约束和动力学约束条件，并通过算例分析，验证了模型的正确性。