轴对称载荷作用下迭层复合材料旋转壳体的有限元法

本文用有限元素位移法分析了由迭层正交异性材料组成的轴对称旋转壳体、在轴对称载荷作用下的应力、应变及位移。所选择的元素是截锥壳元。文中推导了元素刚度矩阵和应力矩阵表达式,并用固体火箭发动机壳体为实例进行计算。为了限制篇幅,计算机程序和程序框图在这里略去,可参阅参考资料[5]。     

加肋轴对称薄壳强度分析的有限元方法

加肋轴对称薄壳的强度问题,需要考虑肋骨的作用。针对该问题,采用轴对称曲边壳单元建立了肋骨单元的刚度矩阵,将该矩阵叠加到轴对称曲边壳单元的刚度矩阵中,对加肋轴对称薄壳的强度进行有限元分析。应用Fortran语言编写了有限元计算程序,对一个精车模型进行了强度计算,计算结果同模型试验结果吻合良好,表明该方法可以应用于加肋轴对称薄壳的强度分析。     

复合材料弹性常数的直接测试

本文对轴对称静力载荷作用下的正交各向异性回转壳体进行了分析.用直接测试法确定材料的弹性常数.试验分别在外压和轴压下进行,并用最小二乘法处理试验数据.     

环肋轴对称组合壳塑性极限分析的弹性模量调整有限元方法

基于轴对称截锥壳单元,以单元横截面峰值应力为等效应力,建立了弹性模量调整有限元方法,应用Fortran语言编制了有限元软件用于计算环肋轴对称组合壳的塑性极限载荷.该方法根据组合壳的应力分布情况调整轴对称壳单元和肋骨单元的弹性模量,并进行一系列的弹性迭代计算,计算收敛后即可以得到环肋轴对称组合壳的塑性极限载荷.通过对算例的计算证明:该方法具有良好的收敛性和较高的效率,计算结果与试验结果吻合较好.     

轴向应力波作用下的圆柱壳弹塑性后屈曲

为揭示柱壳屈曲变形的发展机理及屈曲波与弹塑性应力波耦合传播间的关系,运用非线性显示动力学有限元分析方法对承受轴向高速冲击载荷作用下柱壳的弹塑性后屈曲过程进行了研究。分析结果表明:对于柱壳在轴向高速冲击下的弹塑性轴对称动力屈曲,主要屈曲变形发生在柱壳的两端,屈曲变形的产生及发展与应力波在壳中的传播过程密切相关;塑性应力波在整个屈曲过程中起了绝对支配的作用;屈曲波的产生及发展,都与塑性波的传播及反射有关;弹性应力波由于在整个屈曲过程中持续的时间极短,处于次要的地位。     

圆柱壳体内 X 射线热击波的二维力学计算

依据二维流体弹塑性模型及二维断裂处理方法,研究Ｘ射线热击波在圆柱壳体内的传播规律。计算结果揭示了圆柱壳体内热击波的一些二维效应。     

弯矩作用下热塑性复合材料悬臂梁弹塑性分析

基于Timoshenko梁理论和Tsai-Hill屈服准则,建立了自由端弯曲载荷作用下悬臂梁弹塑性问题分析的数学模型,并得到了梁应力和位移的精确解.通过与相关文献和有限元计算结果进行对比,验证了该方法的正确性,并在此基础上,进一步分析了纤维方向角、弯矩、跨高比以及纤维体积分数对梁弹塑性应力和位移的影响规律.相关成果可为...     

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。     

圆筒型压力容器的塑性分析

本文采用Ｍｉｓｅｓ条件与Ｔｒｅｓｃａ条件,对轴对称平面应变压力容器进行塑性分析,取得了弹性极限荷载,塑性极限荷载及弹塑性区交界半径的表达式。     

加肋轴对称组合壳塑性极限分析 专用软件LAFEMAT的研制

基于轴对称截锥壳单元,建立了加肋轴对称组合壳塑性极限分析的有限元计算方法;应用Fortran语言编制了LAFEMAT专用软件.该软件通过分步加载,计算每一载荷步作用下组合壳单元的应力状态,采用一系列弹性计算方法模拟弹-塑性计算,直至组合壳达到极限状态,从而求得极限载荷.实例证明:该专用软件具有较高的计算效率和精度.     

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。     

水下爆炸载荷作用下夹芯圆柱壳的动态响应

采用有限元数值模拟方法,对夹芯圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了分析.在夹芯防护层质量给定的情况下,通过对不同夹芯层相对密度下内部圆柱壳体获得的最大加速度进行比较,得出了最优的夹芯层相对密度.同时,还对内部圆柱壳体的等效应力和夹芯层的变形进行了分析.研究结果表明:夹芯防护层对爆炸冲击波有较好的衰减作用,且对里面的圆柱壳体起到了较好的保护作用,具有优异的抗冲击防护特性.     

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。     

具有初始挠度的环肋圆柱壳在静水外压作用下的应力分析

本文讨论了壳板初挠度对环肋圆柱壳在静水外压作用下应力分布的影响,用理论分析的方法预报了有初挠度壳体中的应力。通过对涡型初挠度的讨论,建立了初挠度范围因子的概念,提出了具有普遍意义的初挠度数学模型,并且用线性小挠度理论对具有非轴对称初挠度的弹性环肋圆柱壳进行了求解并与SAPV计算结果进行了比较。理论分析表明,初桡度范围对壳体应力也有较大的影响,外凸和内凹初挠度对壳体应力的影响是不同的。因此,应该综合讨论初挠度幅值、范围以及凸凹形式对环肋圆柱壳壳体应力的影响。     

圆柱壳受水下爆炸冲击波作用的壁压分析

本文首先对圆柱壳受水下爆炸冲击波作用下的流体与结构的相互作用进行了分析,导出了在近距离、小药量爆炸条件下圆柱壳表面实际壁压的近似公式。在此基础上对圆柱壳爆炸实验的实测壁压进行了分析。结合壳体在冲击波作用下弹塑性响应的计算结果,对实测壁压给出了合理的解释。为进一步进行壳体响应分析打下了基础。     

电磁感应加热弹丸装药倒空技术分析研究

针对蒸汽加热在弹丸装药倒空中存在污染环境、装药适用范围小、能量利用率低等问题,提出了电磁感应加热弹丸装药倒空技术.分析了感应加热倒药方法的工作原理,构建了感应制热器的数学模型,基于磁热顺序耦合方法建立了二维轴对称感应加热弹丸装药有限元模型,开展了电磁场和温度场仿真研究.分析了不同时刻下弹丸装药不同位置的电磁场和温度场分...     

鱼雷壳体结构的模糊优化设计

鱼雷壳体结构优化设计是鱼雷外形优化设计中的重要组成部分,关系着后期鱼雷总体优化设计的成败.但是,目前的鱼雷壳体优化设计方法仅是将设计变量作为固定变量来处理,没有考虑到设计变量存在的不确定性,另外环境变量也存在着不确定性,这些因素都说明鱼雷壳体优化设计实际上是一个模糊优化问题.如果忽略了鱼雷壳体优化设计的模糊性,会导致优化结果存在较为严重的危险性,同时也会对后期的鱼雷总体设计带来无法预知的影响.针对这一问题,在鱼雷壳体结构优化设计中引入模糊理论,建立鱼雷壳体结构模糊优化模型,并用单目标模糊优化方法进行鱼雷壳体结构模糊优化设计.将鱼雷壳体结构优化设计中存在的风险降到最低.     

接触碰撞模型的弹管耦合问题

基于弹塑性力学、多体动力学与接触碰撞问题的有限元法,分别建立了火箭武器发射过程中定向管与火箭弹刚性约束和弹塑性约束的有限元模型,运用非线性动力学方法模拟两种情况的弹管碰撞过程。对比分析两种模型的仿真结果表明:弹管刚性约束对火箭弹的起始扰动的影响更大,弹塑性约束的弹管碰撞系统更能真实描述火箭弹和定向管之间的接触碰撞过程。仿真结果为火箭武器的设计和分析提供了一定的参考价值。     

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。