临近空间大型柔性充气囊体结构特性分析*(专题约稿)

以临近空间平流层飞艇柔性充气囊体为研究对象,根据充气结构设计理论对充气囊体结构的最小压差和应力进行计算,建立平流层飞艇充气囊体结构有限元模型,在模型验证的基础上,采用非线性有限元方法对平流层飞艇充气囊体结构特性进行仿真分析,得到了囊体结构在不同压差和吊舱载荷作用下应力和变形分布及变化规律,并分析了结构加强配置对囊体应力和变形的影响,为平流层飞艇结构设计提供技术支撑和参考依据。     

临近空间大型柔性充气囊体结构特性分析

以临近空间平流层飞艇柔性充气囊体为研究对象,根据充气结构设计理论对充气囊体结构的最小压差和应力进行计算,建立平流层飞艇充气囊体结构有限元模型。在模型验证的基础上,采用非线性有限元方法对平流层飞艇充气囊体结构特性进行仿真分析,得到了囊体结构在不同压差和吊舱载荷作用下应力和变形分布及变化规律,并分析了结构加强配置对囊体应力和变形的影响,为平流层飞艇结构设计提供技术支撑和参考依据。     

有限元分析法在Yx形橡胶密封圈设计中的应用

利用有限元分析软件ANSYS对所设计的Yx形橡胶密封圈进行有限元分析，对得到的范·米塞斯（VonMises）应力、接触压力、接触有效长度进行研究，预测了密封圈可能出现裂纹的位置。针对设计的不足之处，加以优化改进，直到形成符合要求的设诀产品.     

含内置式耐压液舱舱段耐压船体结构应力分析

为研究静压下内置式耐压液舱结构的力学规律,采用有限元方法对内置式耐压液舱及船体结构进行强度计算,分析了不同工况下耐压壳的变形和应力特征,比较了不同区域耐压壳的应力情况。结果表明:液舱内外相连通时的工况更危险,耐压壳应力水平也更高。同时,内置式耐压液舱的存在使液舱底部耐压壳的应力水平高于耐压壳其他区域。该研究结果可为内置式耐压液舱结构设计提供指导。     

梁式转换结构的ABAQUS非线性有限元分析

为研究梁式转换结构在竖向荷载作用下应力的分布及承载力情况,运用ABAQUS软件对文献[9]中的满跨剪力墙梁式转换结构ZHL-1进行有限元分析,并将有限元计算与文献报道的试验进行结果对比。分析表明:数值模拟与试验所得极限承载力误差仅为4.17%;该结构中转换梁与上部剪力墙共同作用所产生的应力拱效应分布及变形发展全过程与试验吻合较好;引入的损伤参数可以有效体现混凝土的拉伸开裂变化和压缩破坏特征。因此,运用ABAQUS软件,结合混凝土损伤塑性模型梁式转换结构所作的非线性有限元分析结果,可以为类似的剪力墙梁式转换结构设计和试验提供参考。     

地下工程预备口开挖的静力有限元分析

预备口对提高地下工程的生存能力有着重要影响,针对其特殊构造形式,运用有限元软件ANSYS进行三维数值模拟,分析预备口开挖过程中围岩应力和变形的分布规律。开挖过程中,围岩应力及时释放并重新分布,拱顶下沉变形最大,侧墙中点横向变形较明显;侧墙与底板交界处应力集中,预留掌子面处应力和轴向变形较其他断面要弱。为今后的施工提供借鉴。为今后的施工提供借鉴。     

穿舱电缆密封结构力学特性研究

为防止深潜器穿舱电缆填料函发生渗漏现象,首先对填料函中填料进行受力分析,得出了填料沿轴向的轴向位移分布、填料与电缆接触面的径向位移及径向接触应力分布。然后,建立了方形填料有限元分析模型,仿真了填料压紧后的力学行为,并与理论结果进行了对比分析,结果表明:理论与仿真结果基本一致,轴向位移、接触面径向位移、径向接触应力均沿轴向呈指数形式减小;最后,提出方形与V形组合填料密封形式,并建立有限元分析模型,由组合填料与方形填料有限元分析的结果对比可知,在相同预紧力下,组合填料与海水接触处应力较方形填料大,组合填料的密封性能较好。     

背部进入式舱外航天服穿脱口铰链配置优化研究

应用有限元方法对内压作用下舱外航天服穿脱口密封结构进行了受力分析,针对服装泄压后穿脱口残余内力和变形过大问题,建立了铰链配置优化模型,得到了一种更为合理的铰链配置方案。研究结果表明,对舱外航天服这类几何结构不规则压力容器,优化铰链配置可以改善结构内力分布,减小由结构发生局部塑性变形而引起的结构残余内力。     

点火载荷下翼柱型装药结构完整性数值分析

针对固体火箭发动机翼柱型装药在点火载荷下结构完整性问题,提出了一种考虑三维损伤黏弹性本构性的数值模拟方法.基于商业有限元软件的二次开发平台,编写用户子程序,展开有限元数值计算,获取翼柱型装药在固化降温、点火载荷下装药结构的应力、应变与位移场分布.结果表明,在温度载荷与点火载荷下,药柱内表面变形模式是不同的.然而,不管在...     

多芯片焊球阵列封装体受热载荷作用数值模拟

针对典型高密度多芯片BGA(焊球阵列)封装体建立三维有限元分析模型,研究不同尺寸封装体在稳态热载荷作用下的结构变形和应力情况,在此基础上引入包含等效梁和危险焊球真实几何形状和间距等在内的简化模型以进行序列分析,研究各设计参数对力学参量的影响。数值结果反映了封装体应力分布及其变化特点,表明影响封装体变形和应力的主要参数;提出的建模方法简便有效,可以方便地用来分析不同类型的BGA封装,并扩展应用至不同的分析目的,为此种结构的设计和优化提供一定参考。     

空气弹簧强度分析

应用复合材料理论,对空气弹簧的单层帘线橡胶的应力-应变关系及力学参数进行了计算.运用有限元方法对空气弹簧进行了应变分析,用所得到的数值结果,结合多层帘线橡胶的力学特性以及单层帘线橡胶的强度理论,对空气弹簧进行强度分析.计算结果表明,囊体的载荷主要由帘线承受.     

不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点有限元分析

为了更好地了解不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点的实际受力状态和破坏特征，建立了该节点的ANSYS有限元模型，对钢框架梁、柱翼缘板的受力、变形等进行了有限元分析，研究了该节点的破坏现象，分析了钢梁翼缘与箱形柱翼缘板域的应力分布。最后，将3个试件的试验分析和有限元分析进行了比较，以期对此类节点的分析和研究提供参考。     

Influence of high overload on the collimating lenses of laser ranging systems

Collimating lenses are an important component of laser ranging systems, and high overload environments severely affect the beam shaping effect of such lenses. This study proposes a buffer isolation method on the basis of impact stress wave attenuation theory for collimating lens spacers. ANSYS finite element software was applied to simulate the high load dynamics of collimating lenses, and the buffer isolation performance of different materials and composite structures was compared and analysed. Optical simulation analysis of the collimating lenses under different buffer conditions was performed using ZEMAX software to study the mechanism by which a high overload affects the collimating lenses. High overload and optical shaping experiments based on theoretical analysis were further conducted. Results showed the superiority of butadiene rubber to polytetrafluoroethylene after application of 70000 g impact acceleration. The combination-gasket method was superior to the single-gasket method, and the sandwich combination-gasket method was superior to the double-layer combination-gasket method.     

关于有限变形非弹性有限单元法的研究进展

对有限变形非弹性有限单元法研究发展中的一些普遍关注的研究课题,进行了回顾和展望。这些课题包括:不同参考构形下的有限元列式、客观性应力率的合理定义、有限变形非弹性本构方程的精确描述、率本构方程的增量客观数值积分、塑性流动的不可压缩性与自锁现象、以及交界面接触与摩擦的处理。     

不可压缩橡胶体的静态性能分析

运用虚功原理和超弹理论，采用逐步递增载荷和平衡迭代方法，得到了超弹性体在大变形时的有限元平衡方程式，建立了适用于分析非线性材料（如橡胶体）的有限元方法，并给出了通过测试超弹材料３种变形模式所得到的数据来确定Ｍｏｏｎｅｙ－Ｒｉｖｌｉｎ常数的方法．对不可压缩橡胶体在受压作用下的变形进行了有限元计算．     

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。     

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.     

软硬交替多层膜法向压入过程的有限元分析

采用大变形弹塑性有限单元法,对高速钢基体上的软硬交替多层膜在法向压痕作用下的力学行为,进行了模拟和分析.为了研究膜层数和膜厚的影响,对从单层到16层的不同膜层体系进行了计算.通过对诸如膜层的变形、最大应力随膜层数的变化、界面剪应力分布、表面张应力分布等的分析,得出了这些参数的分布及其对膜层体系的摩擦学性能的影响.这些结果可为多层膜的结构优化设计提供定量的依据.