空间可展开结构中壳膜结构的建模分析研究综述

空间可展开结构的建模分析对于评判结构是否能可靠展开与正常工作是必不可少的。随着材料科学和计算机技术的发展,建模分析的内容也逐渐多样化,面临的求解内容也逐渐增多,但依然存在针对各类非线性问题分析较困难的情况。空间可展开结构的建模分析内容有热场导致的热致振动分析与航天器姿轨机动导致的等效外力载荷分析等。文章立足于将可展开结构中一种新兴的壳膜结构作为核心研究对象,查找了建模分析的相关资料,介绍了常用的有限元方法的优劣,综述了壳单元、膜结构单元建模的理论研究前沿与壳膜结构的建模分析研究进展,以及有限元软件技术的发展现状。结合空间可展开结构的建模分析研究,对目前常用的建模方法进行了概述,提出了发展中亟待解决的一些问题及可能的解决方法。     

氧化铝壳层对纳米铝粉的热反应特性影响研究

利用气氛保护管式炉对纳米铝粉分别进行了245℃和450℃的热处理,得到2种不同氧化铝壳层厚度和晶态结构的纳米铝粉Al-245和Al-450。XRD和XPS测试结果表明,Al-245的氧化铝壳层比Al-450薄,且壳层中的γ-Al2O3、θ-Al2O3和ε-Al2O3强度较低。相应的HRTEM表明,Al-245和Al-450都存在明显壳层,且Al-450有2个壳层。在TG-DSC中,氧化铝壳层较薄的Al-245的DSC起始反应温度和峰温分别为554.0℃和559.3℃,均低于Al-450的相应温度559.3℃和586.1℃,反应区间更窄,(Tp-Ton)仅为5.3℃,且初始氧化放热量4 652 J/g也远高于Al-450的1 681 J/g。在500～660℃间,Al-245增重21.3%,高于Al-450的10.1%,且Al-245的氧化速率0.38 mg/s也明显高于Al-450的0.033 mg/s。     

复合材料层合锥壳非线性稳定性的有限元分析

本文根据稳定性分析的前屈曲完全理论和修正型的Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ非线性本构关系，采用有限元法分析了复合材料层合回转壳的非线性稳定性，讨论了屈曲产壳体法向与面内支承条件和复合材料的横向和剪切非线性性能对壳体结构总体稳定性的影响，为工程结构设计者们提供了一些有益的参考意见。     

自卸车驱动桥壳的过盈接触分析

用有限元数值模拟的方法研究了一款自卸车驱动桥壳的过盈接触问题,分别就外部载荷和桥壳的厚度变化对过盈接触的影响做了分析,根据分析的结果,优化了桥壳和半轴套管的公差配合,使过盈量在安全的区间内.     

样条函数康托诺维奇法在复合材料板和圆柱曲板弯曲中的应用

样条函数康托诺维奇法是最新提出的一种数值型(或离散型)的康托诺维奇法。它既能化二维问题为一维问题,同时又具有样条函数法收敛快精度高,处理边界条件方便及平板曲板问题通用等优点。本文在板、壳勒夫——柯希霍夫假设的基础上,推导出金属、复合材料板、壳弯曲问题的基本公式。大量数值计算从各方面证明了本方法具有良好的使用性能。     

短口圆柱壳在外压作用下的稳定性

圆柱壳在外压作用下的屈曲问题，从计算方法上讲，可按其长度为４类。从正交异性壳的稳定性基本方程出发，可导出短壳在外压作用下的临界值，并给出工程算法。     

压电层合板壳的数值分析与控制仿真

从虚功方程出发,推导出具有压电传感器和驱动器的层合板壳的机电耦合动力方程,建立了新的压电固体单元以模拟压电层合结构的力学特性和振动控制。通过引入EAS模式,代替通常采用的增加非协调函数的办法克服模拟薄板时所遇到的过高剪切应变能的缺陷,从而明显减少了内部变量的个数,提高了计算效率;进而在厚度方向上增加一个线性分布的横向应变,克服了用于壳体结构的分析时所遇到的厚度自锁问题;提出了一个新的电势插值函数,大大减少了电自由度的个数,显著降低了数据读取、存储和凝聚电自由度的计算花费。数值算例表明,推导的单元适用于薄壳结构的数值分析,并具有很好的对歪斜网格的适应性。     

有凹槽的圆柱壳体碳化疲劳构件最佳厚度的论述

定量分析了在轴向和弯曲载荷下有凹槽的碳化圆柱壳体最佳厚度的。使用Ｓｉｎｅｓ’ｓ多向载荷的方法论述构件壳体和中心部分的组合疲劳特性，由于构件的几何形状、碳化作用和使用载荷，使构件产生了残余应力。     

环壳的受力分析

给出了圆形，扁椭圆形，尖椭圆形，拱形等环壳的强度的计算方法，它适用于光壳和复合材料等结构，与玫般的压力容器不同，在内压作用下，椭圆形和拱形环壳也可能失稳在介绍应力的计算方法同时，也注意到屈曲问题，供结构强度设计者参考。     

基于有限元仿真的薄壁圆柱壳轴向动力屈曲实验研究

研究薄壁圆柱壳的动力屈曲行为，有助于构造具有高吸能率的抗爆和抗冲击结构。基于有限元仿真，比较撞击系统动能的时间历程和屈曲变形的时间历程，提出了用以确定第二临界速度的能量迭代法，应用此方法设计薄壁圆柱壳的动力屈曲结构可有效地减少试验次数，降低实验成本。该方法的可行性和正确性利用落锤实验得到了验证。另外，数值仿真和实验研究表明：轴向冲击下的薄壁圆柱壳，随径厚比的增加，折屈边数有明显增加的趋势。     

激光辐照充压柱壳温度场和应力场数值模拟

考虑了材料参数随温度的变化,用有限元法计算了充压柱壳在不同预应力载荷、光强分别为均匀分布和高斯分布的激光辐照下的瞬态热力学耦合过程,计算出温度场和应力场。分析了热力学耦合规律,给出了破坏的危险部位。计算得到,应力峰值出现在激光加热的高温区和常温区的交界处;对于光强高斯分布,破坏首先发生在光斑中心附近;而对光强均匀分布,破坏首先会发生在边缘处。     

煤矸石型壳在精密铸造中的应用

煤矸石属高岭族铝硅系的硬质材料,可替代石英砂和电熔刚玉砂制造精密铸造中的型壳。按工艺在硅酸乙酯水解液中加入煤矸石粉制成涂料,将模组在涂料中充分浸涂,涂挂5～6层,经过脱蜡、烘干等工序、即可制成质量合格的煤矸石型壳。     

圆柱形弹性壳液耦合系统模态的有限元法分析

本文针对圆柱形盛液容器受高频激振产生低频大幅重力波的现象,用有限元法对圆柱形弹性壳体及壳液耦合系统进行了模态分析,得到了壳液耦合系统的主要振型;用有限元法分析所得的模态结果与实验现象及实验模态分析结果有较好的吻合,进一步验证了实验结论的可靠性。     

圆柱形弹性壳液耦合系统模态的有限元法分析

本文针对圆柱形盛液容器受高频激振产生低频大幅重力波的现象,用有限元法对圆柱形弹性壳体及壳液耦合系统进行了模态分析,得到了壳液耦合系统的主要振型;用有限元法分析所得的模态结果与实验现象及实验模态分析结果有较好的吻合,进一步验证了实验结论的可靠性.     

薄壁铝合金半球壳塑性成型与模拟技术应用

以某铝合金薄壁半球壳的产品功能设计、塑性成型制造工艺过程的仿真为对象,通过设计工艺的计算机辅助CAD\CAE仿真优化,对仿真结果与成熟经验进行综合分析,为产品的设计与制造工艺方案的合理制定提供了有利的保障.