复合材料偏心加筋壳特性分析

用任意加筋壳单元研究了复合材料偏心加筋壳结构的特性.研究表明,在结构几何尺寸已经确定的情况下,可以调整加强肋骨的偏心量,以改变加筋壳结构内部的受力和变形;调整加强肋骨的布置方式也是改变加筋壳结构强度和刚度的有效方法.     

复合材料圆锥壳稳定性分析的传递函数法

基于线弹性小变形理论, 利用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数展开、Ｌａｐｌａｃｅ 变换和摄动方法, 建立了复合材料薄壁圆锥壳的静力响应、频率响应、自由振动与屈曲特征值问题的渐近传递函数解。构造了复杂边界条件、中间带支撑、变锥度及阶梯变厚度圆锥壳的传递函数解。数值计算结果表明该方法具有很高的计算精度。     

基于遗传算法的复合材料圆柱壳水下声辐射优化

为了降低艇体的振动噪声,建立了复合材料圆柱壳的有限元模型,并对其水下振动和声辐射特性进行了研究。在此基础上,分析了复合材料圆柱壳水下声辐射的优化模型;基于遗传优化算法,以复合材料铺层角度为设计变量,以流固耦合面内辐射声压的最大值为优化目标,进行了优化分析。结果表明:对复合材料圆柱壳的铺层角度进行优化设计可以有效提高其声辐射性能,相比对称铺层方式,优化后的远场辐射声压级在50～300Hz频段内平均降低了3.6dB。该结果验证了优化设计的有效性,为下一步进行大型复杂水下结构的声辐射优化研究提供了一定的思路。     

夹芯复合材料圆柱壳在静水压力下的承载能力试验

为研究极限复合材料圆柱壳在静水压力下的损伤现象和机理,首先基于钢制耐压壳比重大以及声学和磁学性能差的缺点,提出了使用夹芯复合材料圆柱壳作为潜水器耐压壳的新型结构形式;然后,采用试验研究,比较了两种模量芯材的夹芯复合材料圆柱壳结构在静水压力下的承载能力;最后,根据两种壳体的特点,设计了两种不同的试验方案进行试验,得到了壳体的失效载荷,并通过应变片测定了壳体复合材料表层上相应测点在试验过程中的应变数据。得到以下结果:HW-S01壳体受到屈曲效应的破坏,而HW-055壳体由于局部复合材料应力过载而失效;HW-S01壳体的试验失效荷载为1.34 MPa,HW-055壳体的失效载荷为11.2 MPa。试验结果表明:该夹芯复合材料圆柱壳有能力承受超过1 000 m水深的静水压力,可以对大潜深潜水器全复合材料耐压壳的设计研究提供参考。     

复合材料单向加筋板弯曲刚度优化设计方法研究

为了对复合材料单向加筋板弯曲刚度进行优化设计,首先以弯曲刚度要求下的复合材料加筋板重量优化设计为背景,探讨了复合材料单向加筋板刚度优化设计方法,并且提出了复合材料单向加筋板简化模型 、刚度评价标准以及板筋相对刚度等基本概念;然后,基于简化模型进行了刚度优化特性探讨,运用理论与仿真计算相结合的方法,推导出平均挠度表达式,...     

一种采用应力分离法的杂交/混合板壳单元

本文利用一种采用应力分离法的杂交/混合板壳有限元模型分析板壳结构静力学问题。分析表明,该元素在总体水平上没有多余零能模式。而且,该元素通过了薄板的闭锁试验,对薄壳算例也没有观察到闭锁现象。与参考解相比,该元素对各种壳结构均能适用,且收敛性较好,精度也较高。     

复合材料层合结构层向理论及应用进展

层向理论是由Reddy提出来的一种用于精确分析复合材料层合结构的三维板壳分析理论.由于不引入任何的变形和应力假设条件,因此相较于传统的等效单层板理论,层向理论在分析大厚度复合材料层合板壳结构的静动态响应及其局部层间效应时具有较大的优势.系统地综述了层向理论近年来的研究进展、数值解法及其应用情况.具体包括:层向理论的基本...     

有限长圆柱壳结构声学设计模型

为进一步明确有限长圆柱壳结构的声学设计模型,推导了具有任意边界条件的任意封闭结构在模态坐标下的流固耦合声辐射有限元/边界元求解方法,利用该方法分析了采用刚性圆板封闭的两端简支有限长圆柱壳在考虑流固耦合影响时的振动和声辐射规律,并与不考虑流固耦合影响、采用单位长度附加质量近似处理流固耦合、考虑流固耦合影响并且用半无限长圆柱形刚性障板代替两端刚性圆板时的计算结果进行了比较,指出除在少数耦合模态的固有频率附近,在低于环频率的频率范围内.两端简支在半无限长圆柱形刚性障板上的有限长圆柱壳与采用刚性圆板封闭的两端简支有限长圆柱壳,具有十分相近的声辐射规律.     

复合材料单面胶接修复含中心裂纹铝合金板的疲劳特性分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了复合材料单面胶接修复铝合金裂纹板的裂纹长度参数化的有限元模型,分析了修复结构的裂纹尖端应力强度因子及其变化幅值的规律;与试验测试结果相结合,得到了描述修复结构疲劳特性的Paris公式材料常数;碳纤维、玻璃纤维复合材料胶接修复铝合金裂纹板的材料常数C、m分别为6.76×10-10、2.27和7.89×10-10、2.33。     

双向受载裂纹板的碳纤维复合材料补片的胶接修补分析

建立了碳纤维复合材料补片胶接修补双向受载裂纹板的3D有限元模型,分析了补片的单面胶接修补效果,探讨了补片材料、铺层顺序、补片长度及载荷比等对裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:复合材料补片的存在使裂纹板垂直裂纹方向载荷和平行裂纹板方向载荷发生耦合作用,从而影响补片修补效果。平行裂纹方向的压应力可降低裂纹尖端的应力集中因子,而拉应力可提高裂纹尖端的应力集中因子。     

均匀外压下纵横加筋曲板和圆柱壳的稳定性

建立了纵横加筋圆柱曲板和圆柱壳的弹性稳定性临界压力公式．对文献中关于大直径环肋薄壳的异常及潜艇实肋板带纵骨式耐压液舱壳板的稳定性进行了计算,并探讨筋条的偏心、纵筋数目的奇偶性对壳体稳定性的影响     

偏心加筋板大变形梁板单元

给出了偏心加筋板大变形分析的理论公式和相应的梁板单元模型 .在肋骨和板的运动方程中引用 Von Karman形变方程 ;按照 Mindlin板理论计及横向剪切变形的影响 ;对横向剪应变和薄膜应变重新插值修正克服 Mindlin型单元在薄板应用时的“锁定”行为 ,此模型可适合于薄板和厚板的非线性分析 .     

细长壳体水声辐射问题的有限元结合边界元解法

采用三角形面积元,提出了一种计算任意形状的细长壳体水声辐射问题的有限元结合边界元解法,推导了三角形面积坐标下的质量矩阵。在水动力方面,根据单层势的概念,提出了声场速度势的边界积分表示式,给出了三角形面积坐标下的附加质量矩阵和附加阻尼矩阵,从而得以建立流固耦合的有限元动力响应方程。本方法的进一步发展可用于计算具有加强肋骨的双层壳体结构的声辐射问题以及船体在随机激励下的远场声功率谱。     

奇型抛物问题的有限元误差估计

本文引入带权的 Sobolev 空间,讨论了奇型线性问题:(?)((?)u)/((?)t)-1/x~(?)(x~aa(x)u′)′=f(t,x) (x,t)∈1×J(?)/((?)x)u(t,0)=u(t,1)=0 t∈Ju(0,x)=φ(x) x∈I式中 I=(0,1),J=[0,T],0<α<3的有限元方法,并在适当条件下,给出了最佳估计:‖u_(?)-u‖_(0,2,a)≤ch~2{‖φ‖_(2,2,a)+[integral 0 to t (‖u‖~2_(2,2,a)+‖u_(?)‖~2_(2,2,a)dt]~(1/2)}‖u_(?)-u‖_(1,2,a)≤ch~2{‖φ‖_(2,2,a)+[integral 0 to t (‖u‖~2_(2,2,a)+‖u_(?)‖~2_(2,2,a)dt]~(1/2)}     

加过渡环的锥柱组合旋转壳的有限元应力分析与比较

对旋转组合壳体在轴对称静载荷作用下的强度计算,采用了性能良好的三节点曲线壳元,并采用整体坐标下位移和转角各自独立的插值函数推导有限元列式和编制计算机程序。经算例验证表明,上述单元和算法具有单元划分少、精度高、收敛性好的优点。对锥-锥-柱、锥-环-柱、锥-环-锥-环-柱等组合壳过渡区域最大弯矩值和应力值随结构参数变化情况进行了广泛的计算和对比分析,得出了一些有重要工程意义的新结论。     

复合土钉支护的有限元分析

复合土钉支护是从土钉墙的基础上发展起来的,它在一定程度上克服了土钉墙的缺点,是一种应用更加广泛的基坑支护新技术。通过建立有限元模型模拟了水泥土桩复合土钉墙的分步开挖与支护的过程,比较了复合土钉支护与土钉支护在土体位移、地表沉降、基底隆起及超挖引起的破坏形态的不同,研究了复合土钉支护的作用机理。结果表明:复合土钉支护能够充分调动周围土体共同作用,更加有效的控制了基坑变形,其支护效果明显优于一般的土钉支护。     

基于乘法分解弹塑性的有限元平衡方程及简化

主要研究了乘法分解弹塑性在大变形有限元程序中的实现.首先建立了纠正的拉格朗日描述下的平衡方程.并导出了其一致线性化形式,然后以中间构形弹性对数应变张量及与其功共轭的应力张量为共轭应力应变度量代入平衡方程对其进行简化与对称化处理以形成便于程序实现的Jaco-bian矩阵.采用所建立的有限元公式对圆柱形试件的单向拉伸过程进行了数值模似.     

应用有限元混合法分析两弹性接触体的动力响应（理论部分）

本文将动力分析中的直接积分法与有限元混合法结合起来对两弹性接触体的摩擦动力求解问题进行了理论分析,推导了有关的有限元公式,设计了计算框图,为计算程序的实现提供了理论依据。     

筒形桅杆有限元计算模型及无刚度奇点的消除方法研究

本文提出了一个用于消除空间杆梁结构有限元模型中的无刚度“奇点”的元素及相应的刚度矩阵计算公式。在无刚度“奇点”出现处以此元素替代拉压杆元,可使空间杆梁结构模型中的无刚度“奇点”消失,能够在不增加整个计算模型自由度的情况下提高计算结果的精度。在微型计算机上运用全部三维12自由度梁单元计算模型、拉压杆元——加弹性支座计算模型和本文提出的计算模型对某型军舰的桅杆结构进行了实例计算比较。计算结果表明:用本文方法得到的应力值、位移值与全部三维12自由度梁单元模型的计算结果符合良好。     

A bayesian optimisation methodology for the inverse derivation of viscoplasticity model constants in high strain-rate simulations

We present an inverse methodology for deriving viscoplasticity constitutive model parameters for use in explicit finite element simulations of dynamic processes using functional experiments, i.e., those which provide value beyond that of constitutive model development. The developed methodology utilises Bayesian optimisation to minimise the error between experimental measurements and numerical simulations performed in LS-DYNA. We demonstrate the optimisation methodology using high hardness armou...