固体火箭发动机模态分析中的推进剂建模研究

应用有限元软件Marc建立了某固体发动机有限元计算模型，对其中难以用有限元模型准确描述的推进剂，采用了两种简化建模方法。一种是仅仅考虑推进剂质量，忽略其刚度等属性，将推进剂简化为均匀附加在发动机壳体有限元模型节点上的集中质量；另一种是将推进剂作为几何实体，考虑其质量和刚度，建立推进剂实体模型。模态计算结果与试验比较表明：推进剂的壳体节点集中质量模型，能较好地模拟发动机的弯曲特性，由于忽略了推进剂刚度，对于呼吸振动特性的模拟不太理想；相比之下，推进剂的实体模型，由于同时考虑质量和刚度，对弯曲和呼吸振动特性的模拟较好一些。计算还表明，要逼近高阶振型，需要将推进剂弹性模量修正得更高一些。     

重型越野车车架扭转刚度分析

通过对六种不同类型车架的有限元计算，分析了车架各结构参数对车架扭转刚度的影响，根据计算结果剖析了对开口和闭口截面梁车架，其车架宽度对车架扭转刚度的不同影响，为今后车架扭转刚度改进指出了方向。     

星载天线扫描机构轴系刚度计算与仿真分析

星载天线扫描机构轴系作为航天机构中重要的旋转关节组件，需要有高刚度和高可靠性，基于Hertz接触理论分析，计算了天线扫描机构轴系的轴向刚度和径向刚度，并采用有限元方法对轴系刚度性能进行了仿真验证。结果表明，轴系径向计算刚度相对度误差为8.70%，轴向刚度相对误差为8.14%，该计算方法可有效评估精密轴系刚度性能，从而指导轴系结构的优化设计。     

导弹操纵机构有限元分析

以某型号导弹操纵机构为研究对象对其进行有限元分析，详细阐述了建模的过程与方法，并与静力试验结果进行了比较，结果表明满足强度和刚度要求，说明该导弹操纵机构的设计是可行的。     

某面包车弯曲刚度有限元分析

首先对面包车白车身进行有限元建模,用Nastran软件进行弯曲刚度计算,然后对计算结果进行分析,得到了该车弯曲刚度变形图和应力变形云图,并计算出该车的弯曲刚度数值,结果表明弯曲刚度高于目标值,弯曲刚度足够,结构可靠。用有限元方法为该车结构改进设计提供了理论依据。     

有限元分析方法在结构设计中的应用

有限元分析方法随着计算机技术的发展，已经广泛应用于现代工业的各个领域。DesignSpace6．0有限元分析软件是ANSYS有限元分析软件一个结构分析模块。通过实例，介绍了DesignSpace6．0有限元分析软件导入PROE三维模型，对模型进行网格划分，加栽模拟实际栽荷工况，对模型结构进行强度与刚度分析，根据有限元分析结果对模型结构进行改进和优化设计。     

压电框架单元及其在结构振动控制中的应用

重点阐述了含坟电传感器和执行器的复合结构框架有限元模型的建立过程，导出了压电框架单元的压电刚度矩阵和介电刚度矩阵，进而引入基本控制规律用数值例子说明了压电传感器与执行器在结构的振动控制中的具体应用。     

层合复合材料的损伤刚度分析

渐近均匀化方法是一种便于同时求解复合材料细观与宏观性能的有效方法。本文在均匀化方法的基础上，通过层合结构的均匀化基元，建立相应有有限元方法，对层合板进行损伤刚度分析。与其它方法和实验结果的比较显示其具有良好的精度和直观方便的优点。最后应用上述方法对固体发动机壳体材料ＡＰＭＯＣ纤维复合材料的损伤刚度性能进行了分析。     

结构局部刚度变化对小卫星动特性影响

首先针对模块式小卫星动特性进行灵敏度理论分析，分析目标是寻找提高结构动特性的局部位置和参数。然后基于有限元法分析改变局部刚度对结构动特性的影响。小卫星结构动特性分析计算的主要问题是建立计算成本可控的有限元模型，本文详细讨论了小卫星有限元模型建模方法和简化途径，并通过7个算例考察改变模块底板局部刚度、改变适配器支撑刚度、模块问设置弹簧模拟阻尼器等对小卫星结构动特性的影响。灵敏度分析和计算表明，影响动特性的主要因素是模块盒底板刚度和星箭适配器的支撑刚度；增加模块局部刚度以及适配器支撑刚度可以屏蔽星体摆动和包带联结部位的某些频率，同时可以减缓部分中间模块的振幅；在部分模块间设置弹簧可以模拟阻尼器或减振器的效果。另一方面，降低适配器刚度可以增加隔振作用。因而优化模块刚度分布和支撑刚度分布是改进动力学性能的有效途径。本文分析为模块式小卫星动力学修改以及多功能结构设计和主动振动设计提供依据。     

带挠性附件航天器刚柔耦合动力学

针对有板式挠性附件的航天器，根据几何变形约束法引入有限元方法，用Lagrange方程建立系统的刚柔耦合一次近似动力学方程组。在动力学方程中获得了与大范围刚体运动有关的动力刚度项。仿真结果表明，在柔性体大范围运动时动力刚度项的影响较大，忽略动力刚度项的传统动力学建模方法会给出错误结论。     

基于有限元方法的液压强度试验设备虚拟试验研究

针对液压强度试验设备,以Pro/E和ANSYS软件为工具,建立了与物理试验等效的有限元力学模型;以该设备的设计为基础,提出了协调刚度的设计方法,并基于简化的有限元模型,找到显著影响其刚度的因素,从而制定了结构改进方案,有效地提高了计算效率;并通过该设备有限元模型计算出密封垫预压缩量,分析出该密封垫存在断裂危险,进而设计了密封系统改进方案,保证了试验设备的可靠性,为液压强度试验设备的设计提供重要的参考依据。     

民航客机扰流板模拟器刚度仿真与试验

客机降落减速系统在飞机平稳着陆过程中的作用很重要。其中,扰流板在客机着陆时可以起到辅助减速的目的。通过模拟执行机构对扰流板施加拉压力时扰流板的刚度会发生变化。设计了相应的模拟器进行拉压测试,确定其刚度范围,并使刚度-位置呈线性变化。首先建立数学模型,通过力学分析计算得出理论范围,结合ANSYS有限元仿真分析刚度范围;其次使用MTS试验机进行刚度测试试验;最终确定扰流板模拟器的刚度线性变化的精准范围。     

刚架梁有限元优化设计

推导了空间梁单元的刚度矩阵及坐标转换矩阵，结合优化设计理论，用FORTRAN语言编写了计算程序，以自行车三角架为例，对刚架梁有限元进行了优化设计，对各种载荷的特点进行了分析。     

点式连接航天器等效刚度模态分析方法

针对点式连接航天器受接触影响而产生的非线性特性,提出了利用线性等效刚度代替非线性刚度以计算点式连接航天器模态的分析方法。首先采用有限元软件对点式连接航天器的非线性刚度进行分析,并基于非线性振动和结构动力学的原理,建立了等效刚度的计算方法。将等效刚度代入广义弹簧单元,最终获得点式连接航天器的简化模型并分析其模态。模态分析结果与试验结果对比显示,相比于传统分析方法,基于等效刚度的简化模型精确地预测了点式连接航天器的模态,有利于提高点式连接航天器的动力学仿真分析精度。     

基于非线性有限元的网套补偿器轴向刚度特性及计算方法研究

网套补偿器在航天管路系统中广泛使用,补偿器的轴向刚度是其基本力学参数,然而其复杂的微结构特征使得轴向刚度呈现强烈的非线性。为实现对网套补偿器轴向拉伸全过程的仿真计算,从钢丝网套入手,基于钢丝的螺旋梁模型,分析了轴向长度、螺旋角及网套直径对轴向刚度的影响,结果表明轴向长度和螺旋角将显著影响轴向刚度;分析了边界条件的影响,结果表明在计算轴向刚度时固定边界与约束径向位移的循环边界可以互换。结合网套刚度分析的结论,提出了基于接触关系的子网套刚度分析方法,解释了拉伸时轴向刚度非线性变化原因,进一步建立了2/N波纹管-螺旋梁复合模型以及2/N单波-单锭螺旋梁复合模型用于不同刚度阶段的有限元计算。算例结果表明,仿真获得的力-位移曲线与试验曲线一致性较好,高刚度阶段的轴向刚度误差为3.40%。     

EBE技术在结构分析中的应用（I）—EBE矩阵向量乘积方法及其实现

矩阵向量乘积运算是数值分析领域中的一种基本运算。本文基于单元分组技术，提出了在有限元结构分析中，当不形成总刚度矩阵而进行矩阵向量乘积的ＥＢＥ计算方法。该方法不仅预处理过程简单，实现容易，而且其并行化、向量化处理都极为直接。同时，数值试验结果还表明了它的有效性。     

EBE技术在结构分析中的应用（Ⅰ）─EBE矩阵向量乘积方法及其实现

矩阵向量乘积运算是数值分析领域中的一种基本运算。本文基于单元分组技术，提出了在有限元结构分析中，当不形成总刚度矩阵而进行矩阵向量乘积的ＥＢＥ计算方法。该方法不仅预处理过程简单，实现容易，而且其并行化、向量化处理都极为直接。同时，数值试验结果还表明了它的有效性。     

复合式空气弹簧的开发设计

针对国内汽车空气弹簧市场需求，开发出由胶囊和减振器装配成一体的复合式空气弹簧，该结构产品取代传统的螺旋弹簧减振器，即解决了空气悬挂空间狭小的问题，又实现了空气弹簧的变刚度调节，大大降低悬挂系统的固有频率，提高了乘车的舒适性和稳定性。借助有限元分析软件进行汽车空气弹簧的性能参数计算，确定了半成品的裁断角度等技术参数，通过产品试验，验证了有限元计算及工艺参数选取的正确性。     

基于AWE协同环境下的环形气瓶结构有限元优化分析

在ANSYS Workbench协同优化分析设计软件平台环境下,针对某环形气瓶压力容器的结构几何尺寸如截面壁厚、环形半径、椭圆截面长短轴、承受的内压载荷等因子对该气瓶强度、刚度的影响,进行了有限元模拟分析。同时对其强度刚度的设计空间和灵敏度进行了综合分析。为该环形气瓶结构设计优化、制造工艺提供了参考借鉴作用。     

大型对日定向装置大开口复合材料主承力架传力设计及验证

根据大型对日定向装置的结构特点和受力特性，调整传力结构，充分利用纤维增强复合材料结构的可设计性，开展优化设计。在保证高刚度和轻量化的同时，克服结构大开口带来的承载能力不足，设计出结构质量与承载比仅为5.2%，集舱段和壳体功能于一体的大型对日定向装置复合材料主承力架结构。建立有限元模型，分别采用Tsai-Wu和最大应变2种纤维增强复合材料的强度失效准则，对其进行校核。开展静力试验，采集应变等信息，与有限元仿真分析结果展开对比。结果表明:其整体趋势一致，顺利通过试验考核。