考虑区间弹性连接的结构动力学特性研究

基于动态子结构方法,将结构中的弹性连接单独划分成一个独立子结构,并利用零质量空间梁单元对其进行等效,分别基于频域子结构方法(FRF-based Substructuring Method)和模态综合法(Component Mode Synthesis)对考虑弹性连接的结构固有频率和频响函数进行了推导.基于此,将空间梁单元的弹性模量和比例阻尼系数设成区间参数以模拟弹性连接的区间不确定性,基于区间因子法(Interval Factor Method,IFM)分别给出了考虑区间弹性连接结构固有频率和频响函数的区间上下限,从而形成了两种计算分析方法,即CMS-IFM和FBSM-IFM.通过仿真将两种方法与Monte-Carlo模拟方法的计算结果进行了对比,结果表明:CMS-IFM和FBSM-IFM正确高效.     

模块化油料装备单元新型连接接头设计

模块化油料装备具有运用方式灵活、功能模块扩展能力强的优点,既能使油料装备的保障能力显著增强,又方便设计、制造、使用和维修,但各模块单元之间不易实现干式快速连接与分离。为实现油料装备模块单元快速连接、拆卸且无油料漏出,创新设计一种干式快速自封连接接头。该接头用于油料装备模块单元连接时,管路系统能自动接通;各模块单元分离时,管路系统能自动封闭,使各模块单元或组合体形成一个密封体,始终无漏油现象。该干式快速自封连接接头用于模块单元连接或分离,具有简便、快捷且无油料渗出等特点。     

一种精确积分的四边形四结点等参单元

针对平面问题四边形四结点单元，提出一种新的等参变换方法。采用平行四边形母单元和相应的形函数，推导出四边形四结点等参单元刚度矩阵的精确积分解。理论和数值分析表明，该方法从根本上克服了数值积分带来的误差，计算单元刚度矩阵的速度比传统的高斯两点积分方法快近三倍。     

超空泡航行体刚柔耦合动力响应有限元分析

考虑航行体大范围转动,根据哈密顿原理推导了超空泡航行体在一次近似模型变形下的刚柔耦合动力响应方程,定性分析了其与零次近似模型下方程的区别,并对方程进行了定量计算。结果表明:一次近似模型相比零次近似模型下的横向振动方程,刚度矩阵项增大;所推导方程能够用于定量分析和直观描述超空泡航行体刚柔耦合下的变形。     

测量TOA和DOA的单站无源定位跟踪可观测条件

单站无源定位跟踪技术中,可观测性分析是一个关键问题,但是由于TOA测量方程的非线性程度太高,直接通过计算Jacobin矩阵得到的可观测矩阵形式非常复杂,很难得出明确的分析结果。采用新的思路推导了一种TOA测量方程的线性化方程,分析了测量TOA和DOA单站无源定位的可观测条件。最后给出了计算机仿真结果。     

自聚焦透镜成像矩阵公式的近似性

从光线方程出发,对自聚焦透镜成像矩阵公式做了详细推导,由推导过程即可看出该公式的近似性及应用范围,纠正了一些文献上认为该公式可应用于非高斯光学成像的观点.     

基于轴对称内聚力单元的立贮发动机黏接界面结构完整性分析

建立轴对称内聚力单元是进行立贮发动机黏接界面应力分析的重要手段。在变形后的轴对称内聚力单元上建立参考坐标系,推导了单元节点位移在参考坐标系和全局坐标系下的转换关系。基于单元分离位移推导了单元内力矢量和单元刚度矩阵。开展了旋转体的分离测试,验证了轴对称内聚力单元的准确性和高效性。针对立贮发动机,先后开展了轴向加速度以及波浪载荷作用下的发动机结构分析,重点研究了黏接界面上应力的大小以及分布规律。研究方法和结论可以为发动机黏接界面结构分析提供有利参考。     

弹性支座阶梯形连续梁弯曲计算的普遍方程

本文借助奇异函数,用阶梯函数表示阶梯形梁的抗弯刚度的倒数,在考虑支座沉陷影响的情况下,推导出了阶梯形连续梁在弹性支座支承下的弯曲计算普遍方程,给出了支座反力计算的矩阵方程。     

二维浅海波导中声场边界处理的谱无限元方法

针对传统无限元法在截断声场边界上计算精度低的问题,提出了一种基于GR (Gauss-Radau)插值的谱无限元法,以高精度处理无限远边界对声场计算的影响。首先,采用映射函数构建从自然坐标系到笛卡尔坐标系的节点转换函数,获得两种坐标系之间的映射雅克比矩阵;然后,利用基于GR插值的形函数,模拟单元节点的声压,结合映射雅克比矩阵,对二维声场波动方程进行变分处理,推导了无限单元对应的积分表达式,用于模拟实际浅海波导环境下无限远处的声传播。与基于镜像法的解析解和传统无限元法结果的对比表明：所提方法结果与解析解一致性高,相对误差约为1%,验证了该方法的有效性和准确性。     

全耦合梁单元的一致质量矩阵

本文利用位形函数推导了计及剪切变形时空间Timoshenko梁单元的一致质量矩阵,并考虑了纵向、扭转和弯曲振动之间的全部耦合效应.通过数值计算实例用有限单元法分析了这些因素的相互关系及其对振动特性的影响.     

密封结构中超弹性接触问题的有限元分析

在研究橡胶密封结构的非线性有限元理论的基础上,应用有限元分析方法,对 O形橡胶圈变形及应力分布规律以及影响O形圈密封性能的因素进行了研究.通过以上研究,得到了橡胶密封结构有限元分析的具体方法及O形圈变形和应力分布规律,并为橡胶密封结构的设计计算提供了一条新途径.     

粘弹性谱随机有限元

发展了一种粘弹性谱随机有限元法(VSSFEM),并将其用于固体火箭发动机装药结构随机分析。基于不可压或近似不可压粘弹性增量有限元方法和正交展开理论,考虑固体推进剂泊松比的随机性,推导了粘弹性谱随机有限元列式,最后对弹性约束的圆柱形中孔药柱进行了随机分析。算例分析表明该方法能够正确有效地进行粘弹性体随机分析。     

应用锤击法的大型复合材料桁架结构段自由振动分析

复合材料桁架结构以其轻质和优异的力学性能应用于大型航天航空飞行器结构,其承载能力和振动特性是决定其应用效果的关键因素。本文考察了大型碳纤维/环氧复合材料方形截面桁架结构段的自由振动特性。采用锤击法实验测试得到了复合材料桁架结构段自由振动的模态和频率,并与有限元数值模拟结果进行对比分析,论证了锤击法测试振动特性在复合材料桁架结构上应用的可行性和准确性。     

有限元结构分析神经网络计算

采用精确积分四边形单元刚度矩阵,构造一种多层反馈神经网络以实现平面问题有限元结构分析,其中间层神经元联接权值为求解问题的单元刚度矩阵。分析和数值仿真结果表明,该神经网络稳定收敛于有限元模型解,为有限元结构分析并行计算提供一种新的方法。     

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。     

机构运动弹性动力学普遍方程的研究

本文首次采用等参有限单元,建立了一个为一般机构广泛适用的运动弹性动力学普遍方程。在不附加任何“运动学”假设的情况下,作为自然的结果,方程的质量阵是正定、协调的常数阵;方程中不存在两类时变的非对称系数项,即所谓的“陀螺阻尼”项和“离心动刚度”项。因此,该方程无论在形式上还是在生成及求解方面,都要较其它同类型方程简单。此外,基于一维等参梁单元,本文还具体导出了具有杆状构件的平面连杆机构的弹性动力学模型,并给出了一个铰链四杆机构的算例。     

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。     

用混合有限元模型分析船体振动问题研究

对混合有限元模型应用于船体振动分析的方法进行了讨论,并建立了某船的混合有限元模型,分别对其船体总振动和局部振动进行了计算.计算结果表明,混合有限元模型的总振动计算结果略小于迁移矩阵法,而局部振动计算结果与孤立模型存在较大差异.     

线膛身管有限元网格参数化建模方法

为了精确快速地建立身管结构有限元网格模型，提出基于Python脚本语言操作单元和节点坐标的参数化建模方法，建立身管结构有限元网格模型。使用该方法能够精确地建立身管内膛(包含药室、坡膛和导向部)和外部轮廓的有限元网格模型，并进行参数化建模。以76 mm火炮身管为对象，建立身管与弹丸耦合的有限元模型，计算弹丸在身管内的全弹道运动过程，并结合相应实验进行验证。研究结果表明：该方法能够精确快速地建立身管结构有限元网格模型。     

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。