对称削层复合材料结构的有限元分析

通过对复合材料削层结构的有限元计算分析，得到整个结构特别是过渡段附近的真实应变和应力分布。通过分析发现削层结构的应变和应力分布呈现出不均匀现象，尤其在上下界面附近和覆盖层内，出现应力集中现象，这些危险点的存在，严重影响整个结构的性能。此外，还研究了过渡段长短对结构应力分布的影响。     

基于比例边界有限元的结构强度分析方法研究

航天结构经历复杂严酷的载荷环境，且诸多大传载关键结构存在小尺寸倒角。为有效处理航天结构小尺寸倒角强度评估问题，提高结构应力应变求解精度和计算效率。本文基于比例边界有限元方法对典型小尺寸倒角的航天结构边界进行离散，构建强度计算模型，针对典型结构不同倒角尺寸开展强度分析，得到不同尺寸倒角对局部应力的影响规律，给出局部区域的应力分布，并与光测试验和常规有限元分析结果进行对比。结果表明，与常规有限元方法相比，比例边界有限元方法可以有效减少计算自由度，提高计算效率和计算精度，由于其半解析的特点，可以方便的得到内部域的应力场，为小尺寸倒角航天结构强度评估、寿命预测及优化设计提供有效的分析手段。     

宽板的塑性纯弯曲理论和回弹量计算

弯曲变形程度很大时,板料处于立体应力状态,这时厚度变薄,应力中性层与应变中性层分离。苏联学者E. H. 曾假定应力与应变之间无强化及线性强化关系建立了塑性纯弯曲理论,但由拉伸试验表明,材料在冷状态下的实际应力曲线与该假设相差较大,应当用应力与应变之间幂函数关系o_1=K_81~n来表示。本文作者就是采用该关系式求得三个主应力,应变中性层,应力中性层,弯曲后的厚度及弯曲力矩,弯曲功的计算公式。根据理论计算数据,为便于应用,将塑性纯弯曲分成三个阶段,①r_B≥5 ②1≤r_B≤5 ③r_B≤1。 文章最后得到卸载后回弹量计算公式,与试验结果符合。 初稿错误较多,后在张阿舟教授指导下改正,特表谢忱。     

TB200飞机无裂纹零号框改装方案剩余强度研究

基于有限元方法确定了造成TB200型飞机零号框裂纹的主要应力分量，验证了有限元分析模型的可靠性。对零号框损伤后结构的应力状态进行了分析，说明了对未损伤结构进行加固改装的必要性。给出了对未损伤零号框结构进行加固改装的方案，分析了改装后结构的应力状态和表征剩余强度的静强度恢复系数。计算结果表明加固改装方案能有效降低零号框应力，载荷主要由零号框加强片承担，结构剩余静强度高于框原始状态静强度。预测了加固改装后结构出现损伤的具体位置和损伤形式。     

面向设计的纤维缠绕复合材料压力容器结构分析方法

基于薄膜理论和经典层合板理论，导出了纤维缠绕轴对称壳的薄膜内力、应力、应变和位移等计算公式，旨在探讨一种面向纤维缠绕复合材料压力容器设计的结构分析方法。最后，通过两个算例评估了方法的有效性。     

火箭用高转速氢泵叶轮的非线性结构分析与改进

为研究氢泵叶轮在高速离心载荷下的非线性力学行为,并对结构进行优化,建立了叶轮的有限元模型。采用理想弹塑性和线性强化弹塑性材料模型计算应力应变状态和极限转速,应用安定理论分析叶轮安定极限载荷。结果表明:在工作转速下原始结构最大等效应力超过屈服强度,但最大主应变并未超过最大容许应变;回流孔形状改为椭圆以及增大叶片根部圆角半径,均能够降低局部最大应力;安定极限转速以及理想弹性模型和线性强化弹塑性模型对应的极限转速均高于工作转速,表明叶轮的安全裕度较高,应当引入弹塑性设计理念。     

胶合搭接连接的界面应力

采用边界元法计算了分析了具有理想界面和非理想界面的双板条胶合搭接连接的界面应力。经计算得到了完整胶合界面时界面应力的分布，得出在胶合界面两端出现了应力集中现象；胶合界面发生开裂后的界面应力分布，理想界面裂纹尖端的复应力强度因子和非理想界面裂纹前洞的应变能密度。     

复合材料层间应力和湿热效应的有限元分析

本文用三维体元对复合材料层合板的层间剪切应力和拉(压)应力进行分析,同时计算了非对称层合板的应力分布和变形。文中分析了湿热应变引起的翘曲变形,并考虑了结构材料弹性系数是温度和水分比浓度的函数。     

导弹模型水下发射动响应测试研究

本文考虑导弹水下发射的力学环境条件，给出了导弹模型水下点火动响应测试试验原理与实现方法。并基于某导弹比模型进行了实际测试，取得了导弹模型水下发射时发动机推力以及相应的结构壳体应变量等参数。结果对一类潜射导弹结构强度总体设计有指导意义。     

基于全局应力约束的渐进结构优化方法

在渐进结构优化方法的基础上,提出一种考虑结构全局应力约束的改进方法。根据第四强度理论,将应力约束进行全局化处理,将应力约束问题转化为应变能约束问题,进而在灵敏度分析中,使用应变能灵敏度来代替应力灵敏度,避免了应力灵敏度计算的困难。最后,给出了本方法的具体实现步骤,通过2个数值算例表明了该方法的可行性和有效性。     

混杂纤维缠绕壳体结构分析与设计

讨论了固体火箭发动机壳体的混杂纤维缠绕问题。给出了混杂纤维缠绕层厚度比的确定方法。以网格理论为基础，得到了混杂纤维缠绕圆筒壁厚和爆破压强的计算方法以及混杂纤维缠绕封头的分析方法。算例表明，给出的设计计算方法可用于混杂纤维缠绕壳体的初步设计。     

基于人工神经网络的混凝土类材料SHPB动态压缩性能预测

针对混凝土类脆性材料高应变率下本构行为,结合ABAQUS有限元仿真与反向传播（Back propagation,BP）人工神经网络技术,对分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson pressure bar,SHPB）实验过程中关键波形参数进行仿真和机器学习,建立了混凝土类材料SHPB高应变率下力学性能预测的机器学习模型,极大地提升了复杂脆性材料受冲击状态下变形行为与本构参数之间关联机制的计算效率。利用商业有限元软件ABAQUS的动态分析模块,通过在入射杆自由面设置4种不同的应力波,得到在不同应变率下材料应力-应变曲线,通过对比数值模拟结果和SHPB实验,验证了基于有限元分析的计算结果准确性。以20组ABAQUS仿真结果作为训练样本,其中入射波作为输入层,透射波和反射波作为输出层,建立相应的机器学习预测模型。研究结果表明：基于BP人工神经网络技术的机器学习预测模型具有良好的适用性,可代替量大且耗时的有限元仿真建模、分析及后处理流程,实现了高应变率下混凝土类材料应力-应变曲线形式本构行为的高效准确预测,同时可以预测给定训练样本以外更大应变率范围下材料应力-应变曲线。     

应力应变圆

应力应变圆是广义虎克定律的图解表示法,是莫尔圆的发展。基于应变莫尔圆和以2G为单位的无量纲应力莫尔圆可以通过简单的横向移轴而相互转换的原理,形象的表示出点的应力状态和应变状态之间的简单联系。有助于理解和记忆,有助应力应变的转换计算,有助于实验应力分析工作。还可能有助于实验技术的发展。     

高热环境下前缘结构高温应变测量

高超声速飞行器前缘在大气层中长时间飞行时受热严酷,热应力影响大,分析前缘结构热应力十分必要。在电弧风洞模拟的高热环境下采用高温应变计对高超声速飞行器前缘结构进行了高温应变测量,介绍了试验设备、试验条件、试验模型和热输出标定等,并介绍分析了碳基复合材料和某耐热合金2种材料前缘模型试验结果,同时对比了有限元计算结果,表明测量结果真实。试验应变测量最高温度600℃,试验结果表明,前缘模型侧面平板的应力状态处于合理水平。应力应变数据对于结构优化设计起到了重要作用。     

三维疲劳裂纹扩展仿真的双重边界元法

运用双重边界元方法求解三维疲劳裂纹前沿的应力应变场,基于Forman理论、最小应变能密度法和Elber模型,采用增量步裂纹扩展分析方法,并根据裂纹几何形状的改变,对裂纹面进行网格重划分和迭代计算,模拟了三维裂纹的扩展和预测裂纹扩展寿命.获得了裂纹前沿各点的扩展长度、扩展方向和应力强度因子等特征量.扭力轴表面裂纹扩展的应用实例表明该方法正确合理.     

超低温环境下结构材料的应力—应变关系

本文系统介绍强度试验中结构材料在超低温环境下(通常指在-150℃以下)的应力—应变关系式,计算方法及其计算程序设计等问题。并以铝合金为例,对试验结果和理论计算进行了比较,结果比较满意。     

机载固体火箭发动机壳体吊耳加强结构强度计算与试验研究

针对某挂机用固体火箭发动机壳体吊耳加强结构,建立吊耳加强结构的有限元计算模型,在某严酷挂飞载荷条件下进行强度计算与分析,并开展了相应载荷下的发动机整机静力试验,通过有限元计算结果与静力试验结果的对比研究,验证了计算模型的可行性。最后,计算了另一严酷载荷下该结构的应力分布,论证了吊耳加强结构在机载条件下工作的可靠性。     

新复合材料全高度变厚度夹芯组合结构等参元分析

新复合材料结构的发展要求用较精确的计算方法代替过去较粗裢的工程计算法分析结构的应力应变。本文结合 X-X 改型飞机操纵面的改进,针对全高度变厚度 Nomex 纸蜂窝芯、碳纤维面板夹芯翼面与实心碳纤维梁、空心前缘组合结构,讨论了计算原理、分析方法、介绍了计算模型和程序编制方法,并编制了计算程序,按用于微机 IBM-PC 及其兼容机编制,使计算费用大为降低。此程序可广泛应用于复合材料平面或曲率不大的夹芯结构,如翼面、地板、舱盖等。文中以调正片为例进行了计算,与原试验结果对比表明,应力、应变和变形分布正确,精度达到航空工程实用要求。     

飞机结构多层次优化设计技术及COMPASS

主要介绍COMPASS的主要功能和关键技术。COMPASS作为一个多学科优化设计软件系统,分全机、翼面和壁板三个层次进行优化,综合满足气动、气弹、强度、刚度、振动稳定性和重量等要求。首先,利用最优准则法(满应力/应变法)处理强度约束获得全机结构的最佳尺寸,并提出了以分层厚度为设计变量、以应变能原理为基础的复合材料二级优化方法;其次,利用数学规划法对翼面结构进行满足刚度、振动、颤振和静弹等要求的多约束优化,并且能够对机翼进行气动弹性剪裁和载荷弹性修正;最后,对加筋壁板进行稳定性分析和优化设计,寻找满足稳定性要求的最佳型材类型和截面尺寸。大量工程应用表明,COMPASS方法准确、技术实用、设计效率高,是飞机结构概念设计和初步设计阶段非常有效的设计手段。     

光纤光栅传感器与机械结构预处理胶接方法

结构应力应变高精度测量对于实现直升机动静态强度监测与评估具有至关重要的意义。由于光纤光栅传感器具有柔韧性好、芯径细、抗电磁干扰能力强以及便于实现分布式监测等显著优点,使得其在航空航天器结构强度监测领域受到广泛重视。为提升直升机应变监测精度与灵敏度,本文研究了光纤光栅传感器应变感知原理和精度影响因素,构建了基于光纤光栅传感器的板结构应变监测系统。在此基础上,提出剥离光栅栅区涂覆层、施加预应力及其双层胶接等预处理集成方法,实现对板结构光纤光栅传感器应变测量精度的有效提升。