降低含多孔带板应力集中的有限元研究

在飞机和船体结构设计中,由于管路穿行、电缆布置等总体布局要求,在机翼梁的腹板上的指定位置开有多个孔,引发多个孔应力互相干扰。利用ANSYS有限元软件分别对圆孔间距、圆孔数和方形孔圆角半径对含孔带板应力集中系数的影响进行了分析,并与特定情况的试验值进行了对比,两者基本一致。研究结果表明:在孔数一定时,对于不同的孔间距,存在不同的最佳值,使应力集中系数得到最有利的缓和,且板宽对该最佳值的影响不大;对于方形孔, 当圆角半径为1/14方形孔边长时,对缓和应力集中系数最有利。文中并给出了特定情况下最有利于降低应力集中系数的孔的个数。     

考虑含界面裂纹应力集中系数的复合材料强度计算

弱界面复合材料受横向拉伸时,界面会在材料整体破坏前发生脱粘,材料横向拉伸强度甚至远低于纯基体的拉伸强度。为了准确地预测弱界面复合材料的偏轴强度,需要考虑和量化纤维埋入及界面脱粘对基体现场强度的影响。定义考虑界面裂纹的应力集中系数,提出一种新的方法用于预测弱界面复合材料在任意角度偏轴拉伸作用下界面脱粘对应的临界外加载荷和材料的整体强度;并对不同种类的复合材料进行算例分析。结果表明:加入新定义的应力集中系数可以明显提高预测的准确性。     

飞机结构全机有限元计算检查方法初探

为有限元模型组装、原始载荷处理、节点载荷生成、典型工况计算四个全机有限元计算步骤建立了数据校对和检查方法。对计算模型和载荷数据严格的检查流程不仅可以降低分析中人为疏失的概率,而且可以提高效率,进而提升飞机结构强度设计能力。     

SiC/TC4复合材料横向拉伸应力集中系数的表征及试验验证

针对纤维均匀排布的单向纤维增强复合材料在横向拉伸荷载下基体产生应力集中的问题,提出了横向拉伸荷载下基体应力集中系数的表征方法。基于复合材料细观力学理论,通过编写程序在代表体积元(Representative Volume Element, RVE)模型上施加周期性边界条件,实现了单、双轴横向拉伸荷载下基体应力集中系数的计算,并通过单向纤维增强SiC/TC4复合材料板的横向拉伸试验验证了所建模型的有效性。利用所建模型计算不同纤维体积分数、材料组分以及温度条件下基体应力集中系数并分析其影响规律。计算结果表明:单轴横向拉伸应力集中系数随着纤维体积分数的增加而增大,双轴横向拉伸应力集中系数随着纤维体积分数的增加呈现出先减小后增大的趋势;在20℃～500℃区间内,单轴横向拉伸应力集中系数最大可达2.8,双轴横向拉伸应力集中系数最大达2.4。     

民机全机有限元计算方法研究

全机有限元内力计算是飞机机体结构强度评定的输入条件,从全机有限元内力计算用载荷、方案、结果检查三方面对全机解方法进行了研究。遵循该思路,分析所得到的内力解可以有效的用于后续工作,供结构强度等专业设计分析使用。     

复杂外形飞行器热流的NND有限元数值计算方法

有限元方法是一种加权积分的方法,其特点和权函数的特性使得有限元方法对于复杂外形的边界处理和计算诸如热流(与温度的一阶导数相关)等物理量时有其内在的优越性.本文采用张涵信的NND思想发展了复杂流场的NND有限元计算方法,算例表明,在相同的网格雷诺数下,采用积分的方法提高了物体表面热流的计算精度,对高超声速复杂外形飞行器的绕流获得了良好的数值模拟结果.     

考虑纤维实际取向和铺层拼接问题的有限元模型建立方法

针对受铺覆准则制约的复杂曲面复合材料结构铺层纤维取向变化和铺层切断及拼接问题,在ABAOUS层合模型分析的基础上,建立考虑铺层纤维实际取向和铺层拼接的有限元分析模型和算法,并采用VB编程语言开发实现.     

任意单元间断Galerkin有限元计算方法研究

基于龙格库塔间断Galerkin(RKDG)有限元法的构造思想,通过局部坐标变换,发展了非正交单元DG有限元计算方法;借鉴非结构网格有限体积隐式计算方法,发展了适应于DG有限元方法的隐式计算方法;借鉴一维和二维(三角形单元)DG有限元限制器构造方法,提出了非正交三棱柱单元限制器方法;利用上述方法数值模拟了球头和双椭球的高超声速粘性绕流,得到了清晰的流场结构,并得到了较好的压力和热流分布,表明该方法在复杂高超声速流动的数值模拟方面具有广阔的应用前景.     

喷管温度场计算的加权余数有限元方法

喷管温度场计算是固体火箭发动机喷管设计中遇到的一个重要问题。利用差分法计算温度场已有很多文献报导,本文提供一个加权余数有限元法计算喷管的温度场,其突出的优点是能与热结构计算程序联用,组成热分析和热结构的统一程序,因为加权余数有限元与变分原理有限元在节点网格的划分,有限元几何参数的计算,变带宽的一维储存和代数方程组的求解都有相同之处。为了说明方法的精度和可靠性,本文给出了有限元计算与解析解的比较,有限元计算与地面试验结果的比较,这些比较表明:本文提供的方法是可靠的,可供     

基于预处理共轭梯度算法的有限元模型修正方法

在预处理共轭梯度算法的基础上,提出了一种新的有限元模型修正方法。该方法利用有限元模型的特征方程和试验数据的特征方程相互交叉建立模型修正的数学模型,在质量矩阵和刚度矩阵满足正交性条件和特征方程的约束下,然后利用预处理共轭梯度算法修正方程的数值解。通过算例对该方法进行数值验证,并与其他方法进行了比较,结果表明计算方法提高了模型修正精度,收敛速度快,合理、可行。     

矿井提升机主轴应力分析

本文将实际的三维问题有效地简化为平面问题,采用有限元程序SAP5P,计算六种工况下,主轴突变截面处的应力,并对计算结果进行分析和图形处理.     

面元法求解的一种新尝试

如何提高面元法的求解效率是面元法应用研究的一个重要课题。本文利用面元法积分核的变量分离技术及网格组合的网片串技术,对飞机气动力计算方面应用颇广的求解技术做了一定的改进,提出了一种面元法的快速算法,从在DEC7620机上运行的一个实例来看,其结果是令人满意的。     

用微分法推导拉压静不定变形谐调方程

材料力学中，解决桥架拉压静不定问题时，推导变形谐调方程是其关键，以往都是用图解法近似导出变形谐调方程，本文作者提出用微分法导出普遍适用的变形谐调方程：△ｌ１＋△ｌ２＝２△３ｃｏｓα。     

平面热应力问题的组合杂交有限元方法

利用组合变分原理可以增强杂交元方法解的稳定性,建立了平面热应力问题的基于区域分解的组合变分原理.与弹性力学问题相比,右端项改变;并且提出组合杂交元来离散新的变分原理、形成刚度矩阵;进而引入能量协调条件,不仅简化了变分原理及其相应的刚度矩阵,而且减少有限元解的误差.数值结果表明,能量协调的4节点组合杂交元数值性能最佳:实现粗网格高精度,对网格畸变不敏感且可以克服闭锁现象.     

求解航空发动机非线性方程组的变步长牛顿法

详细分析了航空涡轮发动机部件共同工作的非线性方程组的求解收敛性问题,并对计算中常见的迭代不收敛问题的机理进行了研究总结。针对常见的不收敛问题,提出了以传统牛顿迭代法为基础的变步长牛顿法加以解决。采用变步长牛顿法后,对某型定几何单轴涡喷发动机进行了一系列的验证计算,计算结果表明计算收敛性得到较大幅度的改善。变步长牛顿法对改善发动机总体性能计算收敛性具有很好的参考价值。     

一种求解任意形状导体目标内谐振时表面电流的有效方法

用矩量法求解闭合导体目标的电场积分方程或磁场积分方程将得到不正确的表面电流。提出了一种确定正确表面电流的有效方法,即正确的表面电流由非谐振模电流和归一化的谐振模电流与一未知复因子的乘积组成,通过令闭合导体内给定点的总电场为零可得该未知复因子。计算了一无限长理想导体圆柱谐振时的表面电流,所得结果与解析解一致,进而证明了本方法的有效性和准确性。     

圆棒拉伸试样蠕变过程中的应力应变分布分析

对光滑及切口圆棒试样进行有限元蠕变分析,得到了蠕变过程时的应力应变分布。在相同的平均净拉伸蠕变应力下,切口的存在使得最小截面上的平均Mises应力和平均轴向应力小于光滑试样。切口还导致蠕变时的应力松弛并使得试样的最大应力不再发生在切口根部。这可以用来简单解释切口对试样断裂寿命的影响。     

跨声速欧拉方程的一种隐式有限元解法

本文用有限体积Ｇａｌｅｒｋｉｎ法求解了跨声速二维欧拉方程。求通量运用了Ｏｓｈｅｒ格式，通过外插把原来只有一阶精度的逆风格式改进成二阶精度。并采用基于一性化流量的隐式格式和非结构化网格，使程序具有较高的收敛效率。     

解决简体对接圆周焊缝热影响区凹陷变形的工艺方法研究

对薄壁圆筒形对接零件圆周焊缝热影响区凹陷变形产生的原因进行了分析,并就由此而对筒体质量产生的影响进行了讨论,提出了限制热影响区凹陷变形应采取的工艺措施并进行了试验验证,结果表明这些工艺措施能够将凹陷变形限制在合格的范围之内.     

拓扑优化设计中刚度与密度关系的一种力学模型

为了探讨变密度法中伪密度的变化对材料刚度的影响,并建立两者之间的力学关系,本文采用有限元法研究这一问题。提出利用"实心"与"空心"两种八节点体单元来构建"微元体"模型,通过各种比例的"实心"和"空心"体单元的均匀组合,来模拟伪密度数值的变化过程。理论分析与推导表明:确定"微元体"的刚度时,本模型不仅与加载和约束形式无关,而且与"微元体"的形状亦无关。通过数值试验,可以给出这种模型的刚度与伪密度的离散数值关系;最后,利用幂指函数获得其解析关系。计算结果发现一个十分有趣的现象:刚度与伪密度不遵循人为给出的幂函数关系。