具有缺陷的薄壁结构故障分析

本文对具有缺陷(裂纹)的中低强度铜的薄壁结构,如焊接板件、压力容器等,进行了故障分析,并提供计算方法,最后以数值例子进行了失效概率的定量计算。     

几何规划在结构优化设计中的应用

本文用几何规划法对有四个变量的薄壁结构进行了优化设计。由于在约束函数的分母上出现了多项式,所以通过缩并的办法将多项式缩并成单项式。本文编制了几何规划的优化设计程序,对困难度D=0、D=1的情况进行了计算,通过上机计算表明,几何规划法收敛速度快,是高效的优化方法。根据计算结果,对几何规划法进行了分析与讨论并提出一些看法。     

铆接加筋壁板结构高精度动力学建模方法研究

铆接加筋壁板结构是一种在飞行器结构中广泛应用的典型轴压承力结构形式,它具有成本低、工艺性好和承载效率高等特点。随着飞行器结构设计从传统的静态设计转变为静-动态耦合设计,建立准确高效的铆接加筋壁板结构的动力学预示模型具有重要意义。目前,此类结构的建模误差主要来源于薄壁梁结构中的倒圆角区域建模以及薄板与薄壁梁结构之间的铆接建模。本文首先针对薄壁梁结构,采用刚度和质量等效原理,建立计算精度和效率兼顾的薄壁梁结构等效动力学建模方法,并采用仿真算例验证建模方法的准确性。其次,通过对比研究建立最优的适用于铆接加筋壁板结构动力学建模的铆接等效建模方法。最后,结合提出的薄壁梁动力学建模方法和铆接等效动力学建模方法,形成高精度的铆接加筋壁板结构动力学建模方法,采用实验研究,验证了本文提出的铆接加筋壁板结构动力学建模方法的正确性和有效性。     

开口薄壁截面梁的弯心坐标的简便计算

针对开口薄壁截面梁的剪流和弯心坐标的复杂计算问题,导出了简便计算公式。对于由n个小矩形组成的开口薄壁截面,可以用图乘法计算弯心坐标,避免了复杂的积分运算。     

薄壁梁系的可靠性优化设计

以结构系统的可靠度作为薄壁梁系结构的优化控制参数。用改进的分枝眼界法判从主要失效模式。用PNET法计算结构系统的可靠度。导出了两种梁系结构可靠度的灵敏度分析表达式。提出最佳矢量型算法的选代公式,有效地求解了Ⅰ型截面梁系结构在系统可靠度约束下的最小重量设计问题;且在其中通过设计变量连接来满足薄壁梁的稳定性要求。算例的结果说明了方法的有效性。     

轴向受载的Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应

建立了一种普遍的解析理论用于研究确定性载荷作用下轴向受载的单对称Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应。首先通过直接求解轴向受载的单对称均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程，给出了计算其自由振动的精确方法，并导出了轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁自由振动主模态的正交条件。然后利用简正模态法研究了确定性载荷作用下轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应，该梁所受到的载荷可以是集中载荷或分布载荷。最后假定确定性载荷是谐波变化的，得到了各种激励下封闭形式的解，并针对具体算例讨论了动力弯曲位移和扭转位移的数值结果。     

一个飞机结构优化设计软件

本文根据有限元分析基础,研究薄壁结构在应力、位移、最小尺寸约束下结构最轻重量的优化设计问题。用Kuhn-Tucker(库恩-塔克)必要条件将多个位移约束简化为单一位移约束(称为最临界位移约束),建立位移约束下的优化设计准则.从而避免大批拉格朗日乘子的计算,并结合满应力优化设计准则,形成了在有效约束界面逐步逼近最优设计点的方法——包络法。用某型飞机后机身一段优化设计作为本文的实际应用,得到令人满意的结果。     

运载火箭薄壁加筋壳体的结构优化

本文讨论了运载火箭薄壁加筋壳体结构设计当前的技术状况。提出了一种结构设计的交互式计算机方法。这个方法可以考虑不同形状的加筋元件,在基本分析中考虑了处于失稳后状态蒙皮的有效刚度的影响,薄壁加筋条的弯扭耦合失稳以及塑性失稳。进而建立了一整套分析程序。为方便设计人员使用,采用了交互式计算机方法,它把求解非线性规划的“黑盒子”方法和人-机交互技术结合起来。编制了面向用户的结构优化程序。在优化模块中包括了把外惩罚函数概念和随机搜索相结合的混合方法及序列二次规划法。设计例题的计算结果表明了所提出方法的正确性。     

碳纤维增强层合开口薄壁杆的扭转屈曲

本文阐述了压杆扭转屈曲的基本机理,介绍了受压纤维增强薄壁杆件的扭转、弯扭屈曲的基本微分方程,以及求解屈曲临界载荷的公式和方法。最后有试验结果与理论值的比较。     

翻管数值参数分析法研究

采用塑性流动理论，薄壳无力矩理论及幂函数强化模型，对求解轴对称塑性平面应力问题的数值参数法作了进一步的研究，推导出成形力学分析的一阶微分方程组，在此基础上，将该微分方程相应用于薄壁圆管轴压外翻成形的稳态流动分析，计算时采用了四阶龙格库塔法，并获得了应力，应数值解，本文通过大量的计算，分析了边界条件对计算结果的影响，并将理论计算结果与实验作了比较。研究结果表明，轴对称塑性平面应力问题可以转换为一阶常     

薄壁结构的匀变轴力杆和受剪钣的直刚法

木文导得了具有线性变化切面面积的勾变轴力杆和等厚度的受常剪流梯形钣的元件刚度矩阵。利用这些元件刚度矩阵我们就能将直刚法直接应用到具有匀变轴力杆和受剪钣的薄壁结构。按本法所求得的结果和力法的一致。本法在计算结果上的精确性和实用上的简便性的统一是令人满意的。作为比较,文末附有二个算例。可见按本法所求得的计算结果和其它二种方法所得的结果是很符合的。     

高温下薄壁圆筒拉伸试样的应力-应变关系研究

采用试验和有限元相结合的方法对不同温度下薄壁圆筒拉伸试样的颈缩问题进行了研究。试验结果表明,薄壁圆筒试样颈缩时,其内外径均有变化,并且外径的变化比内径的变化要大。采用有限元法对薄壁圆管拉伸试件进行应力应变分析,对最小颈缩面上的应力分布的分析表明：沿着薄壁圆筒的内壁到外壁的径向方向,应力呈减小的趋势,这与试验中薄壁圆筒首先从内壁开始破坏的结果是相符合的。比较试验所得的不同温度下的拉伸曲线与采用计算机模拟的方法得到不同温度下的应力应变关系,二者符合性较好,得出了试样在特定温度下的真实应力-应变曲线。     

基于温度/变形场耦合测试的热屈曲行为研究

高速飞行器在服役期间面临着严酷的高温环境,引起飞行器薄壁结构屈曲失稳,从而严重影响飞行器结构的完整性和可靠性。本文开展瞬态热环境下薄壁结构热屈曲行为的试验研究,首先,结合红外测温和数字图像相关方法,建立温度/变形耦合测试方法,根据温度场分布及热膨胀系数除去虚应变,获得了机械热应变,并利用此方法研究了典型薄壁结构热屈曲行为特点;随后,把温度/变形耦合测试方法的精度与中温应变片进行了比对,验证了此测试方法的有效性;最后,通过位移随温度变化曲线和应变随温度变化曲线研究热屈曲临界温度判定方法,为航天飞行器薄壁结构抗屈曲性能设计以及航天飞行器结构的强度设计提供技术支撑。     

某风洞主体结构的有限元分析

由于某风洞主体结构为典型的薄壁结构,所以在设计阶段必须考虑其静强度、静刚度、动态特性以及支座形式和布置问题。笔者阐述了风洞主体结构的网格划分方法,根据模型简化原则,通过MSC／Patran建立了有限元计算模型;同时,通过CAE软件MSC／Nastran,根据先进的模态计算方法-Lanczos法,对该风洞主体结构进行了有限元分析,获得了静力学以及模态分析结果。结果表明：该风洞主体结构满足静强度与静刚度要求,总体刚度分布合理,模态频率分布良好,但应对部分部件进行进一步优化。     

纤维增强塑料拉挤型材弯曲强度研究

研究了纤维增强塑料 ( FRP)拉挤型材的弯曲强度。试验结果表明 ,FRP拉挤型材在大跨距 (跨高比 l/h>1 0 )下的弯曲破坏模式通常是梁的纵向开裂 ;FRP拉挤型材由于剪切变形较大 ,强度计算时不能按普通各向同性梁理论进行计算 ,应考虑剪切变形的影响。为此 ,本文应用复合材料薄壁梁理论给出了 FRP拉挤型材在大跨距下弯曲强度计算的半经验公式     

探测器安装结构对航天器壁温测量的影响分析

针对飞行试验中飞行器薄壁壳体测量温度与预测温度存在较大差异这一问题,采用气动热工程算法结合热传导计算方法,分析了测温探测器安装结构对测点温度的影响,并提出了改进措施。结果表明:对于薄壁结构飞行器在上升段有气动加热、其表面处于升温过程或热量由壳体表面向内部传导时,测温探测器安装结构对测点温度基本无影响。但当飞行器处于飞行中段,在辐射散热、表面温度低于壳体内部温度造成热量由壳体内部向外表面传导时,测点温度受原探测器安装结构影响明显,测量温度明显低于不装探测器时的预测温度;而采用本文提出的探测器安装方案,可明显降低对测点温度的影响,在飞行器的测点位置最大影响小于0.5K。     

承受内压两端固定的薄壁圆筒的弹塑性变形试验

一绪言承受内压的薄壁圆筒弹塑性变形的分析,做为力学上重要的问题受到人们的注意,实际上也是化工或热工工厂的压力容器及高压流体管道等强度上的重要问题,有许多研究成果。研究并比较圆筒塑性变形的精确理论分析、计算结果及其对应的试验是重要的问题,例     

考虑横梁扭转影响的加筋板结构轴压稳定性分析

传统的工程算法忽略了横梁扭转对加筋板结构轴压承载能力的影响,本文提出了考虑横梁扭转刚度的单纵桁加筋板结构承载能力算法,基于能量原理采用Ritz法解决薄壁杆件约束扭转分析中转角难以求解的问题。编写了MATLAB程序分别对含单根横梁和等间距布局多根横梁情况下结构的承载能力进行计算,并与传统工程算法结果进行对比,结果显示横梁扭转对结构轴压承载能力存在一定的影响,忽略横梁扭转刚度的传统工程算法偏于保守。     

轴向受载的Timoshenko薄壁梁固有振动和稳定性的理论分析

通过直接求解轴向受载的单对称均匀Timoshenko薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动微分方程，推导了其动态传递矩阵，讨论了轴向力对弯扭耦合Timoshenko薄壁梁的固有频率的影响，并得到了零频率振动（弹性屈曲）发生时相应的轴向载荷，娄值结果表明，本文的方法在其适用范围内是精确有效的。     

金属加筋薄壁圆台结构二级布局优化设计方法

提出了一种金属加筋薄壁圆台结构的二级布局 优化方法。该方法首先采用试验设计选取结构布局变量的样本点,然后对每个样本点相应的 加筋薄壁结构进行强度和稳定性约束下的尺寸优化,获得对应的目标响应值;其后用布局变 量样本点和对应的响应面构造Kriging近似模型;最后用遗传算法对近似模型进行优化,得 到了加筋薄壁圆台的最优解。算例结果表明,该方法简单且优化效率高。