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碳纳米管的优异力学特性使其在冲击能量吸收方面存在潜在的应用前景,但纳米尺度的冲击验证实验却难以实现.应用分子结构力学、冲击动力学和纳米尺度有限元相结合的方法,研究了单壁碳纳米管受轴向冲击的吸能特性.使用ANSYS中APDL编程语言,建立了单壁碳纳米管的空间结构参数化模型;同时,采用修正的Morse原子势函数拟合了C-C共价键的本构方程.按照最大失效应变作为共价键断裂的判据,对比了长度、直径和手性对单壁碳纳米管冲击吸能的影响.结果表明:采用这种仿真方法可以动态呈现碳纳米管断裂的全过程,且能够证实单壁碳纳米管的比吸能远高于其他材质类似管状结构,其中,锯齿型碳纳米管的吸能特性又好于扶手椅型. 相似文献
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受流体驱动高速运动的机构,受阻后突然停止将导致零件变形甚至断裂.为得到缓冲结构的最佳方案,运用正交试验法从27种设计方案中确定了9个试验样本,并通过流固耦合与非线性有限元法对其高速运动与冲击过程进行了仿真分析.在此基础上,应用改进的BP(Error Back-Propagation)网络训练得到吸能结构参数与零件应变能的非线性映射关系.通过优化,得到了最佳方案,明显提高了方案优选效率. 相似文献
利用复合材料可设计性强和树脂基体轻量化的特点,并解耦“材料-结构-性能”之间的相互关联,是汽车复合材料结构件设计的难点。螺旋弹簧是汽车悬架系统的主要承载部件,工况复杂,一般采用性能极佳的弹簧钢;若用轻质复合材料替代,必须兼顾安全性与轻量化,设计难度很大。针对上述问题,提出了一种复合材料螺旋弹簧“材料-结构-性能”集成设计方法。依据弹簧受压缩载荷时,簧丝截面应力分布,确定选择±45°铺层的碳纤维复合材料（CFRP）;在满足刚度、强度和安装空间约束条件下,根据复合材料力学和弹簧刚度、强度理论模型,确定初始弹簧几何参数;再进一步利用有限元数值仿真进行校验;将正交实验设计法和有限元数值模拟结合,建立轴向压缩刚度和强度随几何参数变化的响应面模型;采用遗传算法获得满足弹簧性能要求下轻量化效果最佳的设计结果。优化后的复合材料弹簧方案比金属弹簧质量减轻34.4%,为复合材料汽车结构件设计提供了可行的整体解决方案和产品开发实例。 相似文献
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车身薄壁梁结构轻量化设计的理论研究 总被引：5，自引：0，他引：5
薄壁梁是车身骨架结构的基本承载单元.为研究车身轻量化对其刚度的影响,首先推导了两端固支梁的静态弯曲和扭转刚度表达式.为获取最佳截面的轻型结构,分别研究了薄壁梁的截面尺寸和壁厚等几何参数对其刚度/质量比的影响.分析了用轻质材料替代传统钢材对其刚度和结构尺寸的影响.对开环与闭环截面梁的刚度/质量比进行了比较.分别找出了能显著影响上述薄壁梁的弯曲和扭转刚度的几何和材料参数.提出了获得高刚度车身典型薄壁梁的轻量化设计原则. 相似文献
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圆柱壳结构入水过程的流固耦合仿真与试验 总被引：4，自引：1，他引：3
大型圆柱壳结构从空中入水时,在水流强大冲击下将发生较大变形甚至断裂.为提高该结构的耐撞性,将仿真与试验相结合.通过静态拉伸和动态SHPB试验获取两种备选材料的非线性本构关系,拟合出塑性随动材料模型.制作了1∶ 10简化缩比模型,进行了跌落试验与仿真分析.建立了真实结构与全尺寸的薄壳、水、空气耦合的多物质仿真模型,通过ALE/Lagrange无侵蚀罚函数耦合算法,实现了入水过程的有限元仿真分析.找到了初始方案的不足之处,提出了改进方案并进行了仿真验证分析.该方法同样适用于其他具有大变形和非线性的流体冲击问题. 相似文献
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