考虑NEPE推进剂力学性能拉压不对称性的装药结构完整性分析

为研究NEPE推进剂拉压不对称性对其装药结构完整性的影响,构建了考虑拉压不对称性的推进剂含损伤非线性本构模型,提出一种考虑拉压不对称性的装药结构完整性评估方法,并对轴向和横向联合过载作用下NEPE推进剂药柱进行了结构完整性分析。结果表明：在轴向和横向联合过载作用下,NEPE推进剂药柱处于拉压共存状态,且药柱的拉伸和压缩区域与推进剂本构模型无关;推进剂的拉压不对称性对其力学响应有一定的影响,考虑拉压不对称性的最大等效应变为1.54,介于分别由拉伸本构计算得到的应变0.193和压缩本构计算得到的应变0.100之间。考虑拉压不对称性的安全系数为5.68,大于未考虑时的安全系数1.73和4.98,传统的结构完整性评估方法较为保守。     

粘弹阻尼隔震元件的小数阶微商动力模型研究

本文研究粘弹材料的小数阶微商本构模型,指出这一本构模型不仅是在数学上对标准粘弹本构模型的推广,更重要的是它能合理地描述具有较宽频带的高应变率动载作用下粘弹材料的力学行为。给出了粘弹阻尼隔震元件的小数阶微商动力模型、确定模型参数的试验途径、以及综合模型参数的非线性规划方法。研究了粘弹液体阻尼器的小数阶微商Ｍａｘｗｅｌｌ模型,通过与试验结果的比较,表明了模型的适用性和综合模型参数方法的有效性。     

炸药装药损伤行为数值模拟研究进展

炸药装药损伤的萌生、演化直接影响炸药的力学响应过程,及其爆轰性能,是武器设计人员关注的焦点之一.就炸药装药损伤行为数值模拟技术,从本构模型和计算模型两个方面,阐述了国内外炸药本构模型及炸药装药力学行为数值计算模型方面的研究现状,介绍了现有含损伤本构模型和计算模型的适用范围及优缺点;建立适应性更加广泛的数值模拟方法描述炸...     

开尔文模型粘弹性Timoshenko梁的动力分析与应用

基于Kelvin模型张量形式本构关系导出粘弹性Timoshenko梁自由振动微分方程组,给出两端简支粘弹性梁的固有频率解析解。对粘弹性梁的振动特性进行了分析和比较。以此计算材料开尔文模型粘弹性阻尼系数,结果表明,该方法准确可靠。     

基于率相关改进桥联模型的CFRP材料动态力学性能研究

桥联模型在预测CFRP材料静态力学性能上具有较高的精度,但目前鲜有基于桥联模型描述CFRP材料动态力学性能的报道。基于此,采用考虑应变率效应的本构方程与强度准则改进桥联模型。利用文献实验数据对改进后的模型进行了确认,针对侵彻弹使用环境,设计制备了CFRP层合结构并进行SHPB动态实验。理论预估模量与实验结果基本一致,理论强度值高于实验值约7%,由此校验了相关改进桥联模型在动载环境下的适用性。结合课题组已有的CFRP壳体侵彻试验结果,进一步验证了该理论模型可用于CFRP材料在冲击载荷下的性能预测。进一步的试验结果细观分析和数值模拟研究表明,X方向试样的动态破坏模式以层间分层为主,而Y方向则以纤维的压缩破坏与基体的剪切破坏为主。为CFRP材料用于抗冲击等动态载荷下的力学行为预测提供了一种可行的分析手段。     

固体火箭发动机长期贮存热载荷的有限元分析方法

分析了固体火箭发动机药柱在长期贮存过程中,由于温度载荷谱的变化所引起的力学响应。基于粘弹性积分蠕变型本构关系,推导了能分析粘弹结构的热载荷的有限元模型,并用它分析了梁、厚壁圆筒与真实固体火箭发动机的热应力问题。     

基于Ogden应变能函数的介电弹性体理论建模与数值分析

针对丙烯酸类介电弹性体膜的本构关系,采用最小二乘算法得到了能够有效模拟材料应力-应变关系的四参数Ogden应变能函数模型。在外加电场激励条件下,建立了无预拉伸和双向等轴预拉伸的介电弹性体膜电致应变的数学模型,通过数值计算分析了上述两种情况下材料的电压-应变关系,并研究了介电常数变化对介电弹性体膜电致应变的影响。结果表明:该理论分析方法能够较好地模拟介电弹性体材料的电致变形特性,可以为下一步新型介电弹性体驱动器的设计提供参考。     

橡胶隔振器弹性特性分析及结构优化

通过橡胶力学性能试验,获得了建立橡胶超弹性材料本构模型所需的数据,并将试验数据与ABAQUS中不同的橡胶本构模型进行了曲线拟合,对结果进行了对比分析.建立了6自由度动力总成动力学仿真模型,结合能量解耦理论在ADAMS中对悬置系统刚度参数进行了优化.运用hypermesh对某汽车悬置元件的结构进行了初步优化,然后利用AB...     

复合材料横向力学性能细观有限元分析

采用细观力学有限元方法,针对碳纤维增强树脂基复合材料单向板,在考虑基体塑性变形的前提下建立包含增强相、基体和界面相的代表性体积单元模型。采用显式有限元方法计算模型在横向拉伸、压缩载荷下的渐进损伤过程和破坏机理,并分析材料各组分间的相互影响。研究结果表明,该模型预报的横向载荷下的拉伸、压缩强度与试验结果进行对比具有较好的准确性,其横向破坏主要是基体开裂和界面脱粘2种模式。     

材料性能对固体发动机结构完整性的影响

基于描述粘弹性材料特性的Burgers模型的本构关系以及基于该本构关系下的有限元方法 ,根据温度载荷和内压载荷的特点 ,分别建立了分析某固体发动机材料性能参数对结构完整性影响的有限元模型。应用MSC/NAS TRAN结构分析软件 ,详细分析了在温度和内压载荷作用下固体发动机材料性能参数对结构完整性的影响。在温度载荷的作用下 ,主要影响结构完整性的是推进剂的泊松比与热膨胀系数 ;在内压载荷作用下 ,主要影响结构完整性的是包覆层和推进剂的泊松比以及推进剂的初始模量。所得的结论可为固体发动机的生产设计提供参考     

基于扰动状态概念的非饱和原状Q_2黄土本构模型

Q_2黄土是典型的非饱和土,具有明显的结构性和一定的湿陷性。在扰动状态概念基础上,建立了一个考虑细观结构演化的非饱和原状Q_2黄土本构模型,并通过试验建立了细观试验数据与土体宏观现象的联系,即通过CT-三轴试验过程中的CT数据表征和测定土样的扰动变量,从而得到结构性土体的扰动函数(结构演化规律)。模型中,以陈正汉等提出的非饱和土增量非线性弹性模型和修正Barcelona非饱和土弹塑性本构模型描述相对完整状态和完全调整状态,以CT-三轴试验为依据建立的扰动函数较为客观真实,从而使模型能更好地描述非饱和原状Q_2黄土的力学特性。模型包括土骨架变形与水量变化两个方面,可对加载过程和湿陷过程进行描述。模型参数均可由试验确定,且通过试验资料初步验证了模型的合理性。     

玻璃纤维增强复合材料的损伤分析

本文对玻璃纤维增强复合材料层合板进行了拉、剪多向应力本构关系的实验研究,成功地用软x射线照相观察到材料内部微裂纹沿纤维方向近似均匀分布,并沿裂纹面扩展至破坏的损伤形貌,同时结合声发射技术等监测其扩展规律。在此基础上建立了基于微观机制的微裂纹损伤模型,预测材料的损伤非线性本构关系和破坏,以及实验观察到的一些复合材料特有的损伤现象,理论预测结果与实验值吻合。     

钢筋动态本构模型及模型参数研究

评述了不同应变率条件下钢筋的动态力学性能试验方法和研究结果;总结了HPB235,HRB335,HRB400和HRB500等4种钢筋的动态屈服强度、极限强度、特征应变和塑性硬化模量等动态力学性能指标;提出了钢筋材料修正的准静态本构模型的参数确定方法;对Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook模型2种经验动态本构模型进行讨论与分析,并根据试验数据给出了模型中的参数。     

通过应力波速测试丁苯橡胶的瞬态模量

运用粘弹性材料的积分型本构关系和应力波理论得出了粘弹性材料瞬态模量的计算式;又以丁苯橡胶作为试验材料设计了一种简便的试验方法,测出了丁苯橡胶的瞬态模量,并与丁苯橡胶的静态弹性模量做了对比。比较表明,丁苯橡胶类粘弹材料静态模量的值远低于瞬态模量值。     

各向异性材料的有效弹性模量

在夹杂理论的基础上,采用用自洽法导出了含分布夹杂的各向异性弹性体的本构关系和有效弹性模量的细观力学表达式。本文得到的公式不仅可以处理含缺陷和损伤的材料的有效弹性模量,而且还可处理诸于纤维复合材料等各向异性材料的理论及有效弹性模量,从而为建立材料细观结构与宏观性能之间的关系提供了理论基础。     

粘弹性芯材复合材料夹芯板的自由振动分析

基于Kelvin粘弹性芯材本构特征模型,推导了复合材料夹芯板的动力学控制方程,给出了四边简支正交对称铺层表层夹芯板的固有频率和结构损耗因子解析解,并将解析解与有限元计算结果进行了对比验证。探讨了阻尼层参数变化对结构固有自由振动特性的影响。分析结果表明:增加芯材厚度能有效地提高结构固有频率和损耗因子;结构的有阻尼自振频率受损耗因子影响较小,但其损耗因子随着芯材材料损耗因子的增加而增加;结构的固有频率随着芯材剪切模量的增加而增加,增幅逐渐减小;随着芯材剪切模量的增加,结构的损耗因子先增加后减小,芯材剪切模量设计存在最佳值;结构尺寸增加,芯材剪切模量最佳值逐渐减小。     

水下垂直发射的适配器建模及对内弹道的影响

弹筒间适配器的力学性能直接影响导弹水下垂直发射的动力学特性,是内弹道控制的关键因素。目前,多数研究都简化了适配器受力变形特征的表达,不能体现适配器的非线性力学特性,因此建立的理论模型已具有一定的误差。考虑了实际适配器材料的超弹性和应力-应变滞回特性,建立了一种新的弹筒间适配器动力学模型。结果表明,该模型能够更为准确地描述实际适配器在导弹发射过程中的减振能力,并反映出通过优化适配器的结构能够解决为减小系统振动幅度提高自身刚度带来振动频率增加的问题。     

基于锥膛发射弹裙挤压过程的仿真分析

为了研究射弹在锥膛段的挤压变形过程,以带有锥膛结构的火炮和水下射弹为研究对象,对射弹弹裙挤进过程进行了研究。建立了射弹在膛内运动的力学模型,运用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了射弹和锥膛结构模型,塑性材料选择Johnson-Cook本构模型,并且大变形区域采取了自适应网格技术。仿真结果表明,前、后弹裙由尾部开始逐渐向前部弹塑性变形,总挤压阻力随两弹裙阻力变化,射弹速度升至最大后,又会有一小段变化。     

应变空间中混凝土的本构关系

本文基于ИЛЪЮШИН公设,在应变空间中建立了混凝土的本构模型,使材料的应硬化和应变软化特性可以因统一的塑怀条件表达,通过引进稳定参数,提出了求解非线性问题的改进的弧长法,避免了非线性问题在迭代求解过程中遇到的因局部材料屈服,破坏造成的平衡分叉问题,以得到结构软化阶段的数值解,算例结果与试验结果吻合良好。     

某型铜材料动态力学性能的数值模拟研究

采用一种高效的应力更新算法,运用Fortran语言编写Johnson—Cook本构模型的Vuamt子程序,模拟材料在高速冲击工况下的动态力学性能,研究塑性大应变、高应变率以及温度软化作用对材料力学性能的影响。