基于非线性有限元降阶方法的网格加筋筒壳结构屈曲承载特性研究

非线性有限元数值计算方法是结构屈曲性能评估的主要手段,然而该方法需要基于精细网格迭代求解,降低结构非线性计算规模是其关键技术之一。采用一种结构非线性有限元降阶方法,对均匀轴向压载荷作用下的网格加筋筒壳结构进行了细致的承载稳定性特性分析。该方法将Koiter初始后屈曲理论与Newton弧长法相结合,通过多次使用Koiter摄动展开来跟踪结构非线性平衡路径。计算比较了特征值屈曲载荷和计及几何非线性效应的非线性屈曲载荷值;采用侧向小扰动载荷模拟结构初始几何形状缺陷,分析了缺陷幅度对临界屈曲载荷的影响规律,在验证了非线性有限元降阶方法分析精度的同时,细致考核了该方法在结构非线性屈曲分析以及缺陷敏感性分析中的计算效率优势。     

复合材料帽形加筋壁板剪切屈曲性能

对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）帽形加筋壁板的剪切屈曲进行了试验、理论分析和数值模拟。根据线弹性理论推导了复合材料帽形加筋壁板蒙皮的应变分布;针对复合材料帽形加筋壁板3种蒙皮板条单元截取宽度和两种边界条件,利用理论公式和半经验公式计算了加筋壁板的剪切屈曲载荷;利用特征值法和几何非线性法进行了剪切屈曲模拟分析;将得到的分析结果与试验结果进行了对比。结果表明：根据线弹性理论得到的蒙皮应变分布与试验结果一致,验证了推导结果的正确性;选择合适的边界条件和蒙皮板条单元截取宽度,利用理论公式和半经验公式可得到加筋壁板较准确的屈曲载荷;利用特征值法得到的屈曲载荷较试验屈曲载荷高,选择合适的几何初始缺陷系数利用几何非线性分析方法可模拟复合材料帽形加筋壁板在剪切载荷作用下的屈曲过程。     

固体火箭发动机喷管扩张段粒子冲刷流场分析

某翼柱形药柱固体火箭发动机喷管扩张段出口部位在试验后出现了与药柱翼槽位置相对应的冲刷痕迹,为了研究Al2O3粒子对喷管扩张段的冲刷规律,对喷管型面改进提供依据,对比了不同湍流模型、颗粒轨道模型对形成冲刷痕迹的影响,分析了发动机喷管扩张段两相流场特征,确定了形成冲刷痕迹的粒径范围,判断了冲刷痕迹的形成时间,提出了喷管型面改进方案。结果表明,喷管扩张段的冲刷痕迹形成于发动机工作的15 s时刻之前,主要由药柱后翼燃烧产物中颗粒粒径分布为10~16μm区间的粒子造成,改进后的喷管型面可有效降低粒子对喷管扩张段的冲刷。     

El Eentro地震波下杆件屈曲对K8型单层球面网壳结构敏感性分析

网壳结构的动力稳定性是空间结构研究的重要课题之一。目前,对于网壳结构动力稳定性的研究很少有考虑杆件屈曲这一因素的影响。本文在前有研究成果的基础上,以多段梁法模拟杆件的初弯曲,通过削减杆件截面,使其先于网壳结构整体失稳之前首先屈曲,研究在El Eentro地震波作用下,K8型单层球面网壳结构对不同位置处的杆件屈曲的敏感性。     

材料应变硬化性能对隔膜锥段翻转行为的影响研究

为确保金属隔膜的可靠翻转,实现金属隔膜式贮箱的推进剂供给功能,研究分析了材料应变硬化性能对隔膜锥段翻转行为的影响。结果表明,高应变硬化性能的隔膜(n=2.4和3.4),已翻转翻边段和未翻转锥段的力学性能失配程度较高,导致锥段抗失稳能力较低,最终在翻转过程中发生径向失稳,同时翻转压力较高;低应变硬化性能的隔膜(n=9.4和11.4),已翻转翻边段和未翻转锥段的力学性能失配程度较低,导致锥段抗失稳能力较高,最终在翻转过程中不发生径向失稳,同时翻转压力较低;中等应变硬化性能的隔膜(n=5.4和7.4),其锥段径向失稳情况与材料屈服强度有关;高屈服强度隔膜实现不发生锥段进行失稳所需的最高应变硬化性能(n_min=9.4)小于低屈服强度隔膜所需的最高应变硬化性能(n_min=7.4)。     

变厚度圆锥壳的传递函数解

采用多参量渐近分布参数传递函数法,分析了变圆锥壳的静变形和自由振动问题。文中利用Fourier级数展开,Laplace变换,推导了变厚度圆锥壳状态空间形式的运动微分方程。在圆锥壳渐近传递函数解的基础上,再引入一个与厚度变化相关的小参数。利用摄动方法,将微分方程进行双参层摄动,采用传递函汉对所得到的摄动方程进行求解,得到了变厚度圆锥壳在任意边界条件下的渐近传递函数解。     

管内高温介质流动入口段的辐射与对流耦合换热数值模拟

将求解辐射传递方程的离散坐标法与求解对流换热的控制容积法相结合 ,数值模拟了高温下圆管流动入口段参与性介质的辐射与对流耦合换热。考察了介质光学厚度及管壁温度对温度分布、壁面热流密度及局部努谢尔数分布的影响。结果表明 ,高温下介质辐射使介质的温度分布和对流换热状况发生较大改变 ,对管内流动入口段的换热起着重要作用     

1420铝锂合金在宇航薄壁加筋铆接结构上的应用研究

为研究１４２０铝锂合金应用在宇航薄壁加筋铆接结构上减重效果及轴压失稳破坏形式,本文设计了３个１４２０铝锂合金和１个ＬＹ１２铝合金铆接薄壁加筋壳圆筒及其轴压破坏试验,同时对减重效果进行了理论分析。试验和理论分析结果表明：１４２０铝锂合金应用在薄壁加筋铆接结构上,可实现结构减重１０％￣１５％,其轴压失稳破坏形式与ＬＹ１２铝合金基本相同。１４２０铝锂合金是一种有广泛应用前景的新型宇航结构材料。     

冲压发动机进气道和掺混段节流特性数值研究

为了研究冲压发动机进气道和掺混段节流特性及其内部的复杂流动,以同试验进行对比,采用二阶迎风隐式TVD格式,内外流分区求解可压缩N S方程,数值模拟弹体,进气道和掺混段一体化通气模型复杂流场。进气道为"X"型布局二元双楔平面压缩混压式进气道,掺混段为圆形截面。计算了掺混段出口反压比pt pt∞=3 5～5 5,总压恢复系数σ,流量系数φ及流场情况。同风洞试验结果比较表明:计算结果较为合理。通过对计算结果的分析,定性讨论了该冲压发动机的节流特性和掺混段内部复杂流动状况。     

Ti/ZrO_2界面反应研究

借助DSC、SEM分析 ,分别对Ti ZrO2 体系、Ti Al ZrO2 体系、Ti B Al ZrO2 体系中Ti和ZrO2 的界面反应进程及初始反应温度进行了研究。结果发现 :随着Al、B及微量添加剂的加入 ,Ti和ZrO2 的初始反应温度逐步升高 ;Ti Al ZrO2 和Ti B Al ZrO2 体系与Ti ZrO2 体系相比较 ,Ti和ZrO2 初始反应温度分别提高近 5 0℃和70℃ ,从而弱化了Ti和ZrO2 型壳材料之间的界面反应