基于热固耦合分析的超声激励下微裂纹生热特性

针对在超声红外热像技术中被测对象缺陷区域生热机理研究不深入的问题,以含裂纹平板试件为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA对含裂纹的平板试件进行热固耦合建模,研究了高频振动激励下平板振动信号及频谱,分析了裂纹摩擦生热及塑变生热的特点.仿真及试验结果表明:热固耦合分析用于裂纹生热问题可行;高频振动下裂纹生热形式主要有摩擦生热和塑变生热;裂纹区域温度呈现增长速率随时间逐渐下降的特点;平板振动非线性的主要原因是2裂纹面之间以及换能器与平板之间的接触非线性.     

用曲面超参数壳体单元研究汽轮机叶片振动特性

汽轮机叶片振动特性分析一直是汽轮机强度研究的主要内容之一。长期以来,汽轮机叶片自由振动特性的计算方法多以梁的基本公式为依据,采用能量法、传递矩阵法、有限元法,本文则采用基于壳体理论的八节点超参数壳体有限单元和采用Sturm序列相结合的全高斯消元法,计算了叶片自由振动的频率和模态,并编制了相应的计算程序。理论分析和试验验证表明,该方法对直叶片尤其是对扭曲叶片可取得较高的精度。     

含压电片梁的振动控制

借助阶梯函数，建立了含有任意分布的用作执行器的压电片的梁横向振动方程，并利用模态法，进行了梁的振动控制研究。仿真结果表明，无论对自由振动还是受迫振动，控制效果都十分明显。     

圆柱壳振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法及特性分析

针对圆柱壳结构瞬态声振特性分析研究不足,结合Newmark-β积分法和Kirchhoff时域边界积分方程,提出一种圆柱壳受迫振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法。基于一阶剪切变形理论和微元法思想,建立了圆柱壳振动声辐射分析模型,采取Jacobi多项式和Fourier级数表示轴向和周向位移容许函数,基于Rayleigh-Ritz法和Newmark-β积分法计算圆柱壳的受迫振动时域响应,在此基础上,基于Kirchhoff积分方程求解辐射噪声时域响应,分析圆柱壳受迫振动声辐射特性。与有限元方法/边界元方法数值结果对比表明,该方法具备收敛性好、精度高等优点,圆柱壳结构声振响应峰值随边界条件的刚度变弱存在左移现象,振动声辐射响应随厚度的增加呈现下降趋势;当随机载荷峰值频率与结构固有频率接近时,结构声振响应出现强特征线谱。     

强载柴油机排烟管动力学特性有限元分析及改进

针对某强载柴油主机排烟管多次发生断裂故障的现象,对不被充分关注的排烟管动力学特性和疲劳断裂问题进行了研究.采用热-应力直接耦合场有限元方法,完成了排烟管稳态热负荷下振动模态、振动应力分布及其危险截面疲劳安全系数的计算,确定了薄弱环节.从改变约束条件和改进工艺的角度提出并校核了改进方案,改进试用后,未再发生疲劳断裂问题.     

某型飞机平尾轴疲劳断裂失效分析

采用台架试验装置对某型飞机平尾轴进行了疲劳试验,通过断口的观察分析、断口部位的金相分析、硬度检测、有限元结构应力分析,确定了平尾轴的失效模式,并对其断裂失效原因进行了分析。结果表明：平尾轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹源均起源于大轴简体内壁加工刀痕形成的沟槽处,变截面圆弧造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的主要原因。关键词：平尾轴;疲劳断裂;失效分析;应力集中     

液体火箭发动机涡轮叶片结构特性的有限元分析

为了提高液体火箭发动机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的发动机寿命预估与减损控制研究,需要对发动机的零(部)件进行结构特性分析。通过建立某型液体火箭发动机涡轮转子叶片的有限元分析模型,分别进行无阻尼自由振动下的模态分析、无阻尼强迫振动下的谐波响应分析与有阻尼强迫振动下的瞬态响应等结构动特性分析,得到涡轮转子叶片的固有频率及与之对应的振型、谐波响应与瞬态响应。     

楔形变截面钢-混凝土组合梁弯曲和自由振动的求积元分析

基于改进的Newmark组合梁模型和平面应力模型分别建立考虑界面滑移的楔形变截面钢-混凝土组合梁的一维和二维求积元单元。对组合梁的弯曲、自由振动问题进行计算分析,将两类单元的计算结果进行比较和讨论。结果表明,对于工程结构中常见的楔形变截面组合梁的弯曲问题,可以采用自由度较少,计算成本较低的一维模型;对于自由振动问题,一维模型可以较为准确地描述一阶振动模态;若需对高阶振动模态进行分析,可选用更为准确的二维模型。     

轨式发射装置振动疲劳寿命估算方法研究北大核心

针对轨式发射装置受力环境的特殊性,研究了结构的振动疲劳寿命估算方法。提出了一种实测相关部位数据、有限元仿真与三带宽法相结合的估算方法,克服了无法获得关键点实测数据,无法准确模拟带间隙振动响应,进行长时间振动疲劳试验等缺点。疲劳寿命估算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可行,可用于估算类似结构的振动疲劳寿命。     

圆筒直线感应电机电磁振动响应特性分析

针对某电磁发射用圆筒直线感应电机的电磁振动响应特性问题进行了分析。首先，建立了直线电机二维电磁场分层子域模型，通过涡流场有限元仿真验证了模型的精确性，并基于麦克斯韦张量法和洛伦兹力法推导了电磁激振力表达式，利用二维傅里叶分解得到定子电磁力时空分布特性；然后，基于有限元法构建了发射电机定子三维动力学模型，模态计算结果与试验吻合良好，采用有限元法进行电磁振动谐响应计算，结果有效性通过稳态动子堵驻通电试验得到了验证，证明了发射电机定子结构可以简化为理想薄壁圆柱壳，电磁振动响应主要由轴向呼吸模态决定；最后，基于简化模型对比分析了电磁振动响应影响因素，结果表明：电磁激振力径向分量和轴向分量均为结构响应的主要贡献源，而与电磁力波轴向模数呈负相关规律。     

解析分离振动模态的组合频率响应函数法

本文利用多点随机激励试验技术提出了一种振动模态参数识别的新方法,即组合频率响应函数法,给出了理论模型和计算公式,并通过工程算例进行了验证。本方法可有效地用于大型复杂结构的振动模态试验分析。方法简单,精度较高,并能解析分离具有一定程度的密集模态。     

轨式发射装置振动疲劳寿命估算方法研究

针对轨式发射装置受力环境的特殊性,研究了结构的振动疲劳寿命估算方法。提出了一种实测相关部位数据、有限元仿真与三带宽法相结合的估算方法,克服了无法获得关键点实测数据,无法准确模拟带间隙振动响应,进行长时间振动疲劳试验等缺点。疲劳寿命估算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可行,可用于估算类似结构的振动疲劳寿命。     

泵转子流固弱耦合计算与分析

为了探索流固弱耦合计算在推进泵上应用的可行性和有效性,完成了某转子静强度、动强度和振动模态计算与分析。首先,完成泵稳态和瞬态流场CFD计算,提取水动力载荷数据;然后,采用流固弱耦合方法对结构完成稳态和瞬态计算,提取静应力和动应力以及最大变形,校核静强度和动强度;最后,完成流固耦合条件下转子模态分析,得到模态频率和特征振型。结果表明：转子叶片最大应力位于叶根处、最大位移位于叶梢截面近随边处;转子叶片应力满足材料的强度要求,变形量小于叶顶间隙值;湿模态振型与干模态基本一致,但振型幅值明显降低、模态频率降低。该流固弱耦合计算方法能够用于泵转子结构设计与振动谐响应分析,有助于提升设计质量。     

超空泡水下航行体振动特性分析

用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性,计算了自由边界条件下超空泡航行体的振动特性,求出了固有频率和模态,并选取对其结构性能有重要影响的四类模态,即梁弯曲模态、呼吸模态、径向模态和轴向弯曲模态绘制了三维模态图.研究表明,超空泡水下航行体无阻尼自由振动的首阶模态为梁弯曲模态;呼吸模态发生的初始频率较高;径向模态发生的初始频率较低;轴向弯曲模态发生的频率比较集中,变形较为复杂.所得结果为今后开展进一步的超空泡航行体结构动力学研究提供了模型基础.     

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。     

基于正交试验的某车载速迫自动机参数优化

为优化某车载速射迫击炮自动机结构参数,提高关重件疲劳寿命,利用SOLIDWORKS建立该自动机的三维模型,利用PATRAN生成自动扳机和弹壳的柔性模态中性文件,导入ADAMS中建立其刚柔耦合动力学模型,通过动力学分析获得连发射击条件下的仿真结果,与试验结果进行比较,证明了所建虚拟样机的可信性,联合MSC.PATRAN/NASTRAN/FATIGUE疲劳分析软件对关重件进行疲劳寿命分析,基于正交试验法进行不同参数组合下的仿真优化分析,得到了最佳参数的组合结果,提高了关重件的疲劳寿命,同时,也为优化其他装备提供实用性参考依据。     

基于部分可辨识振动系统的载荷恢复方法

在复模态分析和参数辨识的基础上,对部分可辨识振动系统的载荷识别问题进行了研究,提出了基于部分可辨识复模态参数的载荷恢复方法。恢复模型存在幅值模糊和相位模糊,不存在排列模糊。数值仿真验证了该方法的有效性,并讨论了提高恢复精度的方法。     

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。     

基于信息系统的指挥要素联动耗散过程探析

军事系统是复杂系统,运用复杂系统的新理论研究军事问题为我们提供了新的视野.文章运用耗散结构理论研究基于信息系统的指挥要素联动问题,首先论证指挥要素联动符合耗散结构的基本条件,进而对指挥要素的联动过程进行熵变分析,最后得出指挥要素联动的熵变结论.     

大长径比弹体侵彻混凝土结构强度、稳定性及振动特性研究

针对典型大长径比弹体SDB在侵彻混凝土靶时的结构强度及稳定性问题,基于空腔膨胀阻力模型,给出了其在不同打击工况下极限安全壁厚、抗弯破坏临界倾角及攻角的控制要求。基于压弯耦合屈服条件,研究了着靶速度、着靶姿态及无量纲壁厚对弹体结构塑性弯曲失稳的影响规律,进一步得到了保证弹体稳定条件下结构参数(长径比、无量纲壁厚)、着靶状态参数(着靶速度、着靶姿态)及弹体材料强度间的耦合约束控制条件。考虑大长径比对弹体结构振动响应的影响,通过有限元模态分析及谐响应分析获取了弹体结构的固有频率及模态振型,揭示了结构的振动响应特性。研究结论和成果可为大长径比弹体结构设计、能力评估及弹目交汇参数控制提供思路和依据。