一种高精度六面体广义协调元

在八节点六面体等参单元的基础上在其各个面的法向方向上增加一个自由度 ,同时为了提高精度 ,改善其性能 ,消除几何敏感性 ,又引入七个非协调的内部位移函数和一个泡状函数作为附加位移。数值计算表明该单元的性能良好。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。     

粘弹性界面裂纹相似界面单元聚缩解

提出了粘弹性界面裂纹分析的相似界面单元聚缩解法。该方法在裂纹尖端附近划分相似界面单元,多层相似单元形成一个子结构;然后利用相似界面单元具有类似刚度矩阵的特点,将子结构内的大量自由度聚缩后再求解。作为算例,求解了双粘弹性材料和弹—粘弹性材料矩形板单边裂纹的拉伸问题。     

双材料V型切口应力强度因子的加料有限元分析

应用Williams本征函数展开和线性变换求解V型切口端部渐进位移场。将该位移场加入常规等参单元位移模式中,构造双材料V型切口加料单元和过渡单元的位移模式,推导加料有限元方程。建立带V型缺口双材料三点弯曲梁试件和直角界面端平面问题的加料有限元模型,求解有限元方程可直接得到应力强度因子。计算结果与用其他方法得到的数据吻合,验证了方法的正确性,可用于双材料V型切口结构断裂特性计算分析。     

弹药集装单元储存静力学有限元分析

以简单的六面体结构为基础,以“铝板-聚氨酯泡沫材料-铝板”复合板材为弹药集装单元的主体材料,结合弹药集装单元的承载能力要求,建立弹药集装单元的基本模型。通过其在储存状态下的静力学有限元分析,了解3种不同堆垛情况下,弹药集装单元的应力与应变情况,为进一步研究弹药集装单元结构强度提供理论依据。     

粘弹性增量界面元法

采用界面元模型,推导了粘弹性增量界面元列式。算例表明,粘弹性增量界面元法能有效地用于粘弹性不连续介质问题的分析。     

两种粘弹塑性材料中Ⅲ型界面裂纹的断裂特性分析

将Dugdale Barenblatt模型推广应用于两种粘弹塑性材料之间裂纹问题的分析 ,对沿切向具有跳跃边界条件的边值问题的控制方程进行富里叶变换 ,然后用逐段定积分变换方法 ,将该边值问题转化为奇异积分方程组。解方程后计算了裂纹尖端塑性区尺寸及裂纹尖端张开位移COD ,给出了应变能释放率算式。结果表明 ,裂纹尖端塑性区尺寸和COD均决定于两种材料的最小屈服极限τs,COD随时间的增长而作先快后慢的增长     

绕带角点障碍物Stokes流动的边界元解法

对以带有角点区域边界为边界的外部无限域上的Stokes方程的Dirichlet问题，在利用单层位势求解时，不仅产生的第一类积分方程的核具有奇异性，而且积分方程的解在角点处也具有r^-1/2的奇异性。为了准确的反映这种奇异性，引入奇异边界单元，即在角点处采用特殊形式的形函数，探讨边界是带有角点区域的边界，求解区域是该边界外的无限区域上的Stokes方程的Dirichlet问题的边界元解法。该问题可以反映流体绕一形状不规则障碍物（含有角点）运动时的流场及压力分布。     

用解冻焦散线法测定平面应变裂纹的应力强度因子K_Ⅱ

本文就奇异点附近的变形可表示为一维函数的情况,导出了奇异点附近变形的凸凹性对照射光源的要求。用焦散线的这种性质测定平面裂纹的应力强度因子ＫⅡ,收到意想不到的效果。     

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。     

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。     

钢筋钢纤维混凝土既有裂缝梁中钢纤维阻裂作用有限元分析

通过建立钢筋钢纤维混凝土既有裂缝梁和钢筋混凝土既有裂缝梁的有限元分析模型,借助ANSYS分析了两种梁在荷载作用下的裂缝尖端处应力、裂缝宽度增幅和挠度并作出对比。分析结果表明钢纤维对裂缝开展有很好的阻止作用,而且能明显缓和裂缝尖端处应力,减小梁的挠度。     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

在爆炸载荷作用下固支梁或筒形弯曲板的塑性动态断裂

本文运用刚塑性分析方法研究了在爆炸载荷作用下固支梁的全塑性动态断裂过程。在爆炸载荷作用下,固支梁将首先在固支端进入塑性变形,当固支端塑性铰转角达到其临界值,或固支端处初始裂纹尖端张开位移达到其临界值时(如果固支端有初始裂纹的话),固支端将产生开裂和裂纹扩展。本文解给出了在动态断裂过程中固支梁裂纹扩展长度、裂纹扩展速度以及梁的轴向约束力随时间变化的规律,并给出了不同载荷幅值下梁的启裂条件和止裂条件以及最终裂纹扩展长度和最大挠度。该分析解也适用于固支筒形弯曲板的断裂问题。     

金属泡沫断裂韧性的试验研究

金属泡沫在其实际应用中,断裂性能和断裂韧性对于承载的多孔金属泡沫有着重要的意义。基于美国试验材料学会相关标准,采用三点弯曲试样测定了铝泡沫的I型断裂韧性。研究表明,金属泡沫的断裂为脆性断裂,在裂纹尖端附近,孔壁最薄弱的区域最容易发生变形;随着进一步加载,一些孔壁发生断裂,微裂纹在断裂尖端附近出现。随着载荷的增加,主裂纹在缺口根部形成或由微裂纹合并而成,并开始在多孔结构内传播。裂纹沿着结构最薄弱处传播,并产生次生裂纹和裂纹桥。裂纹总的扩展方式还是I型断裂。根据试验P-V曲线特点,取最大载荷点对应的力与位移求解出铝泡沫的裂纹尖端临界张开位移的平均值为0.051 mm。     

采用扩展有限元法的线式爆炸分离装置裂纹扩展分析

为了提高线式爆炸分离装置的安全性,本研究基于扩展有限元法,通过创建二维和三维动态裂纹扩展模型,探索了线式爆炸分离装置在爆轰波作用过程中的动态裂纹扩展和止裂机理。研究表明,分离壳体的裂纹扩展路径独立于裂纹初始角度;不考虑载荷时序时,二维和三维动态裂纹扩展的主方向分别沿着分离壳体的径向和环向;考虑载荷时序时,受不同区域应力波的联合作用,三维裂纹沿环向扩展的同时会沿着轴向扩展,但裂纹的扩展均不会影响到止裂槽以外的结构。所提方法和相应结论可为线式爆炸分离装置设计提供参考。     

高射机枪有限元模型研究

建立高射机枪有限元模型的目的在于对其进行动力特性分析和求解动力响应,并作为自动武器动力学仿真的重要组成部分。针对某型高射机枪建立有限元改进模型,建模中,把枪身、托架等简化为空间梁系,下架采用三维等参元模拟,并采用主从自由度法处理了三维元与梁元的联结问题,通过与传统粱单元模型的对比分析,说明改进模型具有较好的精度。