瞬态响应的振型—加速度法及其在舰艇结构上的应用

本文讨论了线性结构系统瞬态动力响应的振型-加速度法,并对武器发射时激励力所产生的动力响应进行了具体分析。根据振型-加速度法已形成空间杆系结构的有限元分析程序,可用于线性激励的动力响应问题。计算结果表明振型-加速度法具有良好的收敛性。     

爆炸载荷下固支方板大变形的塑性动力响应

本文对固支方板大变形的塑性动力响应进行了实验和理论研究。其载荷特点是有较大幅值和较长持续时间的爆炸脉冲。文中给出了一些有关固支方板的实验结果。这批试板由应变率敏感材料制成。实验载荷提供的能量足以引起材料的塑性流动,试板的最大残余挠度为板厚的3.78至20.87倍。利用Jones—Sawczuk控制方程,导出了爆炸脉冲下固支方板最大残余挠度的简单理论公式,该式与按冲量作用的相应公式有明显差别。采用本文公式并计及动态屈服应力所得出的最大残余挠度值,与实验结果取得满意的一致。     

样条有限点法分析板的非线性动力响应问题

本文提出了用样条有限点法分析板的几何非线性动力响应问题。采用了三次B样条函数与梁的振型函数的乘积作为试函数,由虚位移原理的动力方程出发,建立起以样条函数结点参数表示的基本方程,推导了非线性刚度矩阵的精确显式,并用wilson-θ法求解动力增量方程,求得挠度响应曲线。本文给出了算例,并与文献结果进行比较。本文提出的方法具有计算量小、精度高等优点。是十分有效的方法。     

一维结构瞬态响应分析的传递函数方法

本文给出了一种求解一维结构瞬态响应问题的解析方法。通过对控制方程及其定解条件进行Ｌａｐｌａｃｅ变换，将问题写成状态空间形式，用传递函数法求得统一形式的解析解。通过Ｌａｐｌａｃｅ逆变换求得结构在时域内的瞬态响应。文中给出了一些一维结构动力响应问题的算例。     

梁、板非线性动力响应分析的样条有限点法

本文用样条有限点法分析梁和基于Berger假设的板的几何非线性动力响应,推导了以样条结点参数表示的基本方程,用wilson-θ法求解动力增量方程,求得挠度响应曲线。本文的方法与有限元法比较,共计算时间省,程序简单,可在微机上计算。     

近距空爆载荷作用下双层防爆舱壁结构抗爆性能仿真分析

为探讨双层舱壁结构的抗爆性能,采用有限元仿真分析了近距空爆载荷作用下结构的动态响应过程和板材最大有效塑性应变随冲击波载荷强度的变化关系以及结构的失效破坏模式和动态吸能特性,并与相同材料同等重量的传统加筋板架进行了比较,最后对抗爆性能较好的CI型双层舱壁结构进行了结构抗爆的近似优化。研究结果表明:双层舱壁结构能够有效避免局部撕裂失效的破坏模式;相同冲击波载荷作用下,双层舱壁结构吸能较大,但结构板材的最大等效塑性应变却比加筋板架小,因而抗爆性能明显优于加筋板架;通过结构抗爆的近似优化可得到抗爆性能更优的双层舱壁结构,可为工程中双层舱壁结构的选型和抗爆防护结构单元的设计提供参考。     

爆炸载荷下固支方板塑性变形过程的试验研究

本文利用光测法对爆炸载荷下固支方板塑性变形过程进行了试验研究。对钢、铝等三种材料的试板给出了塑性变形过程的真实位移场和速度场,其主要特点表现为具有运动的塑性铰线以及面积与速度随时间而变的运动平台。上述结果从机理上提供了进一步探讨这类问题分析方法的一些途径,可作为研究舰艇抗爆课题的基础之一。     

无障板水下声辐射特性的参数影响规律研究

平板作为工程结构最常见的形式,探讨其振声性能的基本变化规律对指导结构减振降噪设计具有重要意义。首先,基于各向同性材料无障板振声理论,推导了无障板的声压积分方程;然后,将结构的动力方程代入无障板形式的振速方程中,通过离散声压差值和叠加板的振动模态位移,并参考有障板的声辐射阻抗表达形式,得到无障板的声辐射阻抗,进而求解振动和声辐射响应;最后,以水下简支矩形板为例,计算对比了声辐射参数,分析了模量、密度、厚度、损耗等对无障板振声性能的影响规律。结果表明:板的刚度、阻尼均可直接影响结构的振动,材料模量、厚度以及损耗因子参数越大,壳板的减振降噪性能越优越。     

圆柱壳受不对称径向冲击时的塑性动力屈曲分析

本文发展了Lindberg、Duffey等人的思想,考虑不对称冲击下圆柱壳的塑性动力屈曲问题,旨在研究内凹变形与屈曲的关系。用能量法导出了不对称基本变形的微分方程,近似地将之与对称情形下屈曲扰动控制方程联合,构成一个初值问题,然后进行数值求解。考虑了壳厚变化,放弃了屈曲过程中速度保持不变的假定(对称情形中采用)。本文的研究结果很好地解释了高速冲击时倒塌模式上无屈曲波形,屈曲波形遍布加载范围内且并不明显减弱,局部冲击临界速度高于对称情况形下临界速度等许多实验与已有的分析结果,从而明确了屈曲在塑性动响应中的地位。     

圆柱壳受均布任意冲击速度时的塑性动力屈曲研究

本文首先讨论了王仁等提出的结构塑性动力屈曲的能量准则,将其含义作了某种延伸,使之适用于直接屈曲以外其它类型的动力屈曲。然后,用推广了的能量准则讨论任意冲击速度下圆柱壳的塑性动力屈曲。已有的有关圆柱壳径向冲击屈曲结果可归结为本文特例。     

板的弹塑性弯曲有限元分析中的分层法

论述了板的弹塑性弯曲有限元分析方法 ,对屈服函数的选取作了分析 ,采用分层方法 ,着重分析了对板的弹塑性切线刚度矩阵的建立 ,所论述的分层计算方法对其它非线性板弯曲的有限元计算具有一定的参考价值     

水下近场非接触爆炸载荷作用下加筋板毁伤变形的数值仿真研究

采用高动态非线性有限元程序MSC.Dytran对复杂加筋板结构在水下爆炸载荷下的动态响应和变形模式进行了仿真分析和模型试验,建立了复杂加筋板架结构水下爆炸作用下动态响应的有限元计算方法.研究了加筋板在水下爆炸载荷下的不同毁伤形式,并利用有限元程序对复杂毁伤形式进行了瞬态毁伤过程分析,认为一定药量近距离爆炸时局部破坏要先于整体破坏.     

On vibration analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced magneto-electro-elastic plates with different electro-magnetic conditions using higher order finite element methods

This article deals with evaluating the frequency response of functionally graded carbon nanotube rein-forced magneto-electro-elastic (FG-CNTMEE) plates subjected to open and closed electro-magnetic cir-cuit conditions. In this regard finite element formulation has been derived. The plate kinematics adjudged via higher order shear deformation theory (HSDT) is considered for evaluation. The equations of motion are obtained with the help of Hamilton's principle and solved using condensation technique. It is found that the convergence and accuracy of the present FE formulation is very good to address the vibration problem of FG-CNTMEE plate. For the first time, frequency response analysis of FG-CNTMEE plates considering the effect of various circuit conditions associated with parameters such as CNT dis-tributions, volume fraction, skew angle, aspect ratio, length-to-thickness ratio and coupling fields has been carried out. The results of this article can serve as benchmark for future development and analysis of smart structures.     

薄壳结构跌落冲击仿真与试验研究

为了验证薄壳结构跌落冲击问题动态数值仿真的方法途径,设计制作了带有配重的薄壳结构,测定了材料主要力学性能,利用非线性有限元软件对该结构进行单次和累积结果的多次跌落冲击数值仿真,并进行了验证试验。对该结构的跌落冲击过程、典型位置的加速度响应、塑性变形的仿真、验证试验结果进行了对比分析,结果表明：采用的数值仿真方法和途径能够较好地研究分析薄壳结构的跌落冲击及其他同类问题。     

方孔蜂窝夹层板在爆炸载荷下的动态响应

通过有限元数值模拟方法,对方孔蜂窝夹层板在爆炸冲击载荷下的动态响应和变形机理进行了分析.在单位面积质量以及夹芯层的高度、宽度给定的情况下,得出了最优的夹芯层相对密度.在此相对密度下,夹层板吸收能量最多,下面板变形最小,夹层板的抗冲击性能最优.将单位面积质量相等的夹层板和实体板进行了对比分析,结果表明:夹层板具有更加优良...     

Evaluation of effectiveness of polymer coatings in reducing blast-induced deformation of steel plates

Incorporating elastomers such as polymers in protective structures to withstand high energetic dynamic loads, has gained significant interest. The main objective of this study is to investigate the influence of a Polyurea coating towards the blast-induced response in steel plates. As such, Polyurea coated steel plates were tested under near-field blast loads, produced by the detonation of 1 kg of spherical nitromethane charges, at a standoff distance of 150 mm. Mild steel (XLERPLATE 350) and high-strength steel (BIS80) plates with thicknesses of 10 mm were Polyurea coated with thicknesses of 6 mm and 12 mm on either the front (facing the charge) or the back face. The deformation profiles were measured using 3D scanning. Numerical simulations were performed using the non-linear finite element code LS-DYNA. The strain-dependent behaviour of the steel and Polyurea were represented by Johnson-cook and Money-Rivlin constitutive models, respectively. The numerical models were validated by comparing the plate deflection results obtained from the experiments and were then used in the subsequent parametric study to investigate the optimum thickness of the Polyurea coating. The results indicate that back face coating contributes towards an approximately 20% reduction in the residual deformation as well as the absence of melting of the Polyurea layer, while the front-face coating can be used a means of providing additional standoff distance to the steel plates.     

Reaction degree of composition B explosive with multi-layered compound structure protection subjected to detonation loading

The explosive reaction degree and protection from explosions are concerns in the military field.In this work,the reaction degree of the composition B explosive was investigated experimentally.Multi-layered compound structures were used as barriers to weaken the blast loads.A comprehensive experiment using a high-speed camera and image processing techniques,side witness plates,and bottom witness plates was presented.Using the experimental fragment velocities,fragment piercing patterns,and damage characteristics,the reaction degree of the explosive impeded by different multi-layered com-pound structures could be precisely differentiated.Reaction parameters of the explosive obstructed by compound structures were obtained by theoretical analysis and numerical simulations.Unlike the common method in which the explosive reaction degree is only distinguished based on the initial pressure amplitude transmitted into the explosive,a following shock wave reflected from the side steel casing was also considered.Different detonation growth paths in the explosive formed.Therefore,all these shock wave propagation characteristics must be considered to analyze the explosive response impeded by compound structures.     

平头弹丸侵彻金属靶板的数值仿真

基于ABAQUS/Explicit非线性有限元分析程序,通过二次开发利用含损伤的Johnson-Cook本构模拟靶板材料,对刚性平头弹丸垂直侵彻不同厚度的金属靶板进行了数值仿真,实现了侵彻过程的可视化。结果表明：网格密度对计算结果有影响,但随着网格密度增加,结果趋于收敛;侵彻过程中,弹丸与靶板发生了多次碰撞,靶板的塑性变形局限在很窄的剪切带内;对数值计算结果与试验结果进行了比较,发现二者吻合得较好。相关结论对防护结构的设计具有指导意义。     

大型柔性空间结构的多级分散化振动控制

文中直接以结构的动力学变量作为系统状态,从理论上推导出了反馈和状态变量的解析表达式。基于该表达式,对一空间站模型进行了仿真。结果表明,该方法具有计算量小、稳定性好的优点,便于在线控制。     

面内阶跃载荷下薄板弹性动力屈曲差分解

根据薄板微元的动力平衡分析导出薄板动力屈曲控制方程,由屈曲瞬间能量转换率守恒条件得出一个压缩波前屈曲变形的附加约束方程,由此得到求解薄板动力屈曲问题的完备定解条件.以受载边夹支的薄板为倒,利用有限差分法得出了薄板前三阶动力屈曲模态和相应的两个特征参数值,并对比分析了薄板静、动力屈曲的差别.分析表明,薄板动力屈曲过程中产生屈曲动能,比静力屈曲要吸收更多的外部能量.