一、大挠度储能橡胶圆板的受载挠曲特性分析(论文文献综述)
李丰丰[1](2020)在《环氧形状记忆聚合物复合材料的本构模型及空间应用验证》文中研究说明形状记忆聚合物及其复合材料是通过外部激励而产生主动变形的一种新型智能材料,具有形状记忆、主动可控大变形、变刚度等特性,可被设计制作为集驱动与承载于一体的部件,这类部件结构简单、可靠,在空间可展开结构方面具有极大的应用前景,有望部分替代复杂机械机构。本文针对环氧形状记忆聚合物及其纤维增强复合材料的力学行为进行了一系列研究工作,表征了材料的热力学性能,建立了形状记忆聚合物的本构模型、纤维增强形状记忆聚合物复合材料的弹性常数预测模型,研制了一种太阳光激励展开的形状记忆聚合物复合材料基板。首先,由于现有热固性形状记忆聚合物及其复合材料的形状记忆行为表征实验多为小变形且未涉及限制应力回复情况,因此本文对具有不同预拉伸应变的环氧形状记忆聚合物,及具有不同纤维含量的单向碳纤维增强环氧形状记忆聚合物复合材料进行了自由回复、限制变形回复和限制应力回复三种形状记忆行为表征实验,获得了材料在各个阶段的温度-应力-应变数据。材料在自由回复过程中,回复率-温度曲线呈双曲正切形式;限制变形回复过程中,最大回复应力与预变形量及纤维含量成正比;限制应力回复过程中,最大回复率与外加限制力/最大回复力比值呈线性相关。此外,采用动态力学分析仪得到了环氧形状记忆聚合物的玻璃化转变温度、储能模量及热膨胀系数。通过三点弯曲实验表征了单向碳纤维增强环氧形状记忆聚合物复合材料在不同温度下的弯曲模量与强度,获得模量与强度对温度及纤维含量的依赖关系。同时,对单向碳纤维增强环氧形状记忆聚合物复合材料进行了在393 K温度下的循环加载卸载实验,实验结果表明复合材料损耗因子和刚度损耗值在前三个循环迅速减小。以上热力学表征实验为后续理论建模提供了必要的材料参数。其次,现有形状记忆聚合物本构模型只关注自由回复和限制变形回复,但在实际应用中材料多承受外加载荷,目前缺少对限制应力回复的研究。本文提出一种基于相变及粘弹性理论的形状记忆聚合物本构模型。认为形状记忆聚合物由橡胶相与玻璃相组成,玻璃相体积份数可由基于正态分布函数的经验方程描述。构建了集合热变形梯度与力变形梯度的运动学框架,推导了冷却及不同加热回复过程(自由回复、限制变形回复和限制应力回复)中的变形梯度演化方程。采用Zener三元件模型建立了橡胶相的粘弹性本构方程,采用虎克定律建立了玻璃相的普弹性本构方程,通过对单轴拉伸实验数据进行数值拟合,证实了各相本构方程的正确性。进一步,对本构模型进行一维简化,通过与环氧形状记忆聚合物形状记忆行为表征实验结果对比,验证了本构模型的正确性。该模型从理论层面解释了形状记忆聚合物在不同形状记忆行为表征实验中的热力学响应。再次,由于航天器在轨运行期间往复移入和移出地球阴影,其上多数部件需经历周期性的温度变化,且由于形状记忆聚合物对温度敏感,故有必要研究温度对形状记忆聚合物复合材料弹性常数的影响。本文建立了纤维增强形状记忆聚合物复合材料弹性常数预测模型。认为基体中橡胶相与玻璃相之间随温度的相变转化决定了复合材料弹性常数的温度相关性。提出两种玻璃相体积份数方程,一种基于Eyring公式,另一种基于正态分布函数。通过修正的复合材料混合定律及玻璃相体积份数方程得到材料的纵向模量E11、横向模量E22、轴向剪切模量G12、轴向泊松比n11、横向剪切模量G23的解析表达式。进而得到各弹性常数随温度及纤维含量的变化规律,模量E11、E22、G11和G23随温度升高而降低,且相同温度下,模量值随纤维含量的增高而增高;轴向泊松比v12随温度升高而增加,且相同温度下,基体比例越高,泊松比越大。采用逆辨识方法,对比了不同温度下碳纤维增强形状记忆聚合物复合材料层合板的数值和实验模态分析结果,验证预测模型的合理性。该模型可仅提供基体和纤维参数便能确定不同纤维含量复合材料在不同温度下的弹性常数。最后,完成了一种太阳光激励展开的碳纤维增强环氧形状记忆聚合物复合材料基板(代号Mission SMS-I)的设计、研制、地面及地球同步轨道实验验证。该形状记忆聚合物复合材料基板一旦温度达到或超过材料的玻璃化转变温度,便可以从“Ω”型收拢状态回复到“-”型展开状态,集常规基板、支撑和部署功能为一体,可不需航天器供能,仅太阳光辐照便可展开部署。测试了碳纤维增强环氧形状记忆聚合物复合材料的弯曲变形及力学性能,确定了基板所用材料为纤维含量43 vol.%的碳纤维增强环氧形状记忆聚合物复合材料,且弯曲半径为10 mm。简要介绍了Mission SMS-I结构的设计及制造过程。完成了正弦振动、随机振动、冲击实验、真空热循环实验及地面展开实验,确认该结构可承受发射过程中的力学环境和空间的热环境,并且可被光照激励展开。最终,完成了形状记忆聚合物复合材料基板的在轨验证,基板成功被太阳光激励展开部署且具有良好的长期抗辐射能力,初步证明形状记忆聚合物复合材料的空间适用性。
王丰羽[2](2019)在《基于MEMS的石蜡致动气体微流量调节阀研究》文中提出微纳卫星技术的不断成熟及其应用领域的不断扩大对微纳卫星星载微推进系统提出了迫切需求。在电热式MEMS推进器中,冷气加热式推进器结构简单、可靠性高,同时可通过固体气体发生器代替高压贮箱来提高集成度并减小体积,针对微纳卫星推进系统较宽的推力范围,则可通过微型比例阀调节气体流量来实现对微推进器推力的宽范围调节。综合考虑工作电压、响应时间、驱动位移、调节精度、工艺可行性以及与电热式MEMS推进器的互相集成等条件,相变材料致动阀类别下的石蜡致动阀契合性最佳。因此开展基于MEMS技术的石蜡致动微阀相关研究十分必要,该研究对于电热式MEMS推进器实现推力的宽范围调节极为重要,对于我国微纳卫星微推进系统的发展也有着十分重要的意义。本文利用石蜡受热相变过程中约10%的体积膨胀率,将石蜡作为功能材料,通过微型加热器加热石蜡使其膨胀,膨胀过程中产生的静压力驱动硅材料膜片产生弹性形变,且该形变随石蜡温度的不同而变化。通过调节加热器的输入功率即可对石蜡材料的温度进行调节,进而改变石蜡的体积膨胀率和硅调节膜片的形变,最终改变气体通道的截面积和气体质量流量。石蜡致动MEMS微阀的各部件中,出口基片和调节膜片采用常规硅片,原因在于硅材料是MEMS微加工的常用材料,工艺成熟度高且易于和其他微加工工艺相互集成。微型加热器材料选择金属Pt,原因在于金属Pt加热器的制备工艺成熟且可靠、升温速率快、热稳定性和精确度良好。加热器底片材料选择BF33玻璃片,原因在于BF33玻璃片的电绝缘性、温度稳定性、成本合理以及潜在的阳极键合工艺集成。通过MEMS制造工艺,先后得到调节膜片和加热底片,随后通过硅胶加热器加热石蜡、导热胶贴合调节膜片与加热底片、导电胶带连接导线与平板电极等方式制作得到石蜡微驱动器,最后在此基础上通过打孔双面胶带将出口玻璃片和微驱动器贴合得到石蜡微阀,使用打孔的双面胶带进行贴合既能形成调节膜片与阀座间的位移区间,又能保证带孔玻璃片和微驱动器贴合面间气体密封的可靠性。通过对石蜡致动MEMS微驱动器和微阀开展测试,获得了微驱动器调节膜片挠度随输入电流的变化关系,也得到微阀全开状态下不同入口压力对应的流量曲线以及固定入口压力条件下气体质量流量随输入电流的变化关系。同时,使用Fluent软件对微阀全开状态下,不同入口压力条件下的流体运动进行了模拟计算,将模拟计算结果与性能测试结果对比并分析误差,验证了Fluent模拟全开状态下微阀气体流量的可行性和可靠性。最后,通过假定相同输入电流条件下,工作状态和轮廓仪测量时具有相同挠度,并且针对处于连续流条件下特定范围的挠度进行Fluent模拟计算,通过比较模拟计算结果和实际测量结果,发现调节膜片周围气体定向流动产生的对流换热相较于三维轮廓仪测量时调节膜片周围空气的自然对流换热,前者对调节膜片产生的影响更为显着。
董红波[3](2019)在《混凝土湿喷台车开发研究》文中研究表明我国是多隧道道路国家,随着隧道施工技术的不断发展,国家对隧道工程质量、作业安全、职业健康、施工效率等要求不断提高,以及人民环保意识的不断增强,必然推动隧道施工装备向成套化和系统化方向发展。湿喷台车(也称作湿喷台车)应用越来越广泛,需求越来越多,施工质量和效率要求越来越高,研究一款结构紧凑,动力和控制集中,生产能力强,效率和综合机械化程度高,适合我国混凝土喷射施工使用的湿喷台车显得尤为迫切和重要。本文针对XZPS30湿喷台车在工作范围、混凝土泵送方式、行走系统、机械手系统、液压系统等方面进行研究。对比分析了混凝土湿喷台车的不同泵送方式,采用技术成熟、生产率高、输料压力大以及稳定的柱塞泵式输送方式。针对料斗内集料、混凝土中的超大骨料或其他杂物进入料斗、不方便拆卸更换的搅拌轴以及机械手的不稳定性等方面的问题提出了改进措施。通过对湿喷台车液压系统的分析计算,确定液压系统的各个参数,选择液压元件。为了适应隧道、边坡等各种施工环境,整体驱动采用摆动前桥,前后四驱行走、四轮转向,驾驶室及控制台可180°旋转的方案。通过理论计算的方式,对湿喷台车稳定性进行了校核,验证了湿喷台车不同姿态下的抗倾覆能力,同时确定了设备重心和最大工作坡度,为设备的安全施工提供了保障。根据道路通过性及隧道施工要求设计设备外形尺寸及机械臂结构型式,利用三维软件AUTODESK INVENTOR进行整体三维模型设计和部分运动仿真,采用有限元ANASYS受力分析软件对机架和机械臂进行了强度和刚度分析。对伸缩臂载荷与工况进行分析、设定整体稳定性约束条件后,采用混合离散变量优化设计的方法对湿喷台车箱形伸缩式吊臂进行轻量化设计,根据分析结果,外套壁厚度减少了4mm,重量减轻了17.4%,整机空间利用、整体重量及结构得到了相应的优化。通过分析研究,研究开发出了一款使用广泛、操作维护方便、劳动强度低、施工效率高、作业环境好、施工品质优越的湿喷台车。
赵亚运[4](2019)在《强脉冲载荷下钛-芳纶蜂窝夹芯板动力学行为研究》文中研究说明脉冲强激光、粒子束辐照,超高速碰撞等会在材料中引发高压冲击波,此类载荷具有脉冲幅值高、持续时间短的特点(一般峰值大于1 GPa,宽度小于1μs)。如何削弱高强度短脉冲载荷造成的破坏受到世界主要国家的广泛关注。新材料、新结构的应用是大幅度提升抗冲击载荷能力的根本方法。芳纶蜂窝材料是一种新型材料,具有密度低、阻燃、耐高温、耐辐射等优良性能,钛合金具有高比强度和优异的耐腐蚀性,是航空航天工业中的重要结构材料,由钛合金板和芳纶蜂窝组成的夹芯板在航空航天工业中有着重要的应用价值。开展钛-芳纶蜂窝夹芯板在强脉冲载荷下的动力学响应研究,揭示其变形与破坏机制,是开展芳纶蜂窝材料工程应用研究和材料设计研究的基础,具有重要的科学意义和工程应用价值。本文以TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板为对象,采用实验、理论分析和数值模拟相结合的方法,系统地开展了高强度短脉冲载荷下蜂窝夹芯结构塑性动力响应研究。具体研究内容及结果如下:第一,开展了强脉冲载荷下芳纶蜂窝夹芯板动力学行为冲击试验研究。以电炮加载为试验方法,发射超高速聚酯飞片冲击TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板试件,研究强脉冲载荷作用下芳纶蜂窝夹芯板的变形及失效模式,试验表明:(1)蜂窝在碰撞过程中对应力波起到了缓冲作用,削弱了后面板的应力峰值,减小了后面板的变形和破坏程度;(2)相比自由约束条件,在固定边界条件下,芳纶蜂窝夹芯的破坏程度降低,前面板的层裂阀值速度提高,夹芯板整体抗冲击能力增强。(3)自由面速度曲线回跳信号后的振荡周期并不是材料完全层裂的标志,样品的层裂还有可能处于微孔洞长大和聚集阶段。第二,开展了强脉冲载荷下蜂窝夹芯板动力响应的理论分析。将层裂、冲塞两种模式下夹芯板的动力响应过程分为三个阶段:碰撞与层裂(冲塞)阶段,蜂窝芯层压缩阶段和结构整体响应阶段,并推导了不同阶段能量传递的表达式。基于能量平衡原理,采用拉-弯组合屈服条件,得到了强冲击载荷下夹芯板后面板挠度曲线的近似解。第三,开展了强脉冲载荷下TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板动力学响应数值计算模型研究。(1)基于试验研究结果,通过蜂窝材料宏观力学性能与细观力学性能之间的定量关系,确定了芳纶蜂窝材料模型与参数;(2)通过对比不同SPH粒子半径对计算效率与可信度影响,建立适用于研究强短脉冲载荷作用下芳纶蜂窝动力学响应的SPH计算模型;并通过对比分析试验结果与数值仿真结果,验证了模型和材料参数的可靠性。(3)基于建立的仿真模型,研究了蜂窝对前面板反射压力的影响,以及芳纶蜂窝夹芯板的抗冲击性能。第四,开展了强脉冲载荷下蜂窝夹芯板动力响应规律研究。以数值计算为研究手段,使用前面确定的材料模型与参数,完成了强脉冲载荷下TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板动力学响应规律研究。(1)研究了强脉冲载荷下蜂窝夹芯板面板层裂规律,得出:在2000~3000 m/s冲击速度段内,层裂片厚度随着冲击速度的增加而减小,随着面板厚度的提高而增加;并且在压力脉冲衰减过程中,首先衰减峰值脉宽,其次才是脉冲强度;冲击压力计算公式(8bpp仅适用于峰值脉宽在传播过程中未完全衰减的情况。(2)探究了芳纶蜂窝夹芯层在高速冲击载荷下的吸能特性,表明:蜂窝的质量比吸能随着胞元边长的增加而增大,基本不受胞元壁厚的影响;蜂窝的体积比吸能随着胞元边长的增加而减小,随着胞元壁厚的增加而增大;随着冲击速度的提高,蜂窝夹芯层吸收的能量相应增加。(3)在面板背面覆盖0.5 mm和1.0 mm厚度的凯夫拉材料后层裂片速度分别约为未覆盖情况下的50%和30%,层裂片速度大幅降低。
徐立丹[5](2018)在《形状记忆合金复合材料层合板的力学性能研究》文中认为形状记忆合金作为一种智能材料,能够在外界因素(温度、电和磁等激励)的刺激下回复到原来的形状。因其特有的超弹性和形状记忆效应,受到了船舶制造业、航空航天工业、建筑工业、汽车制造业等领域的高度重视。形状记忆合金和其复合材料已被广泛的研究并投入到实际应用中。将形状记忆合金以丝、薄膜、颗粒、纤维或带的形式嵌入到基体材料中,能够改变基体材料的许多力学特性,从而实现许多材料无法实现的特殊的功能。本文主要通过真空辅助树脂注射工艺制备出形状记忆合金/玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板,并对复合材料结构的静力学性能和动力学性能进行研究。其具体工作如下:(1)通过纤维拔出测试,分析形状记忆合金复合材料的界面性能,研究不同表面处理方法对复合材料界面性能的改善程度。通过扫描电子显微镜测试和界面力学性能分析,研究不同表面处理方法的微观形貌特征。(2)介绍了形状记忆合金几种宏观唯象本构模型,其中包括一维和多维本构模型。给出了SMA复合材料在不同条件下的本构关系。并基于Hashin渐进损伤模型和与双线性损伤演化法则来描述损伤过程,建立SMA复合材料层合板有限元模型所需的损伤模型。(3)利用真空辅助树脂注射工艺制备形状记忆合金复合材料层合板,研究SMA丝的含量和位置对玻璃纤维增强环氧树脂基(GF/环氧树脂)复合材料层合板静力学性能的影响;根据SMA丝不同嵌入量以及不同铺层方式对复合材料层合板力学性能的影响,找出SMA嵌入层合板优选位置及其最优含量。通过SMA复合材料层合板I型和II型层间断裂韧性测试以及扫描电子显微镜分析,研究界面性能对SMA复合材料层合板力学性能的影响。建立GF/环氧复合材料及SMA复合材料层合板静态力学有限元模型,对比模拟结果与实验结果,验证模型的有效性,根据有限元结果,定量阐述SMA嵌入位置与嵌入含量对复合材料力学性能的影响。(4)通过实验研究SMA复合材料层合板的疲劳性能,研究了SMA嵌入层板含量及位置对其层合板疲劳性能的影响。在相同的应力水平作用下,利用三种疲劳参数去衡量SMA复合材料层合板的疲劳性能。研究结果表明,双SMA丝的GF/环氧复合材料的疲劳寿命是普通GF/环氧复合材料的约两倍。SMA变形可以抑制基体的裂纹产生并降低已有裂纹的生长速率,这有助于提高含有SMA的GF/环氧复合材料的疲劳寿命。复合材料的疲劳失效模式类似于静态负载的疲劳失效模式。(5)实验研究了形状记忆合金复合材料的温度变化对冲击响应的影响。随着温度的降低,两种复合材料层合板的低速冲击性能都有所改善。在温度范围为-50?25℃,形状记忆合金复合材料的影响行为明显高于GF/环氧复合材料。GF/环氧树脂和SMA复合材料试样的最大接触力随着温度的升高而降低,最大接触力随着冲击能量的增加而增加。(6)采用有限元方法对冲击载荷作用下形状记忆合金复合材料层合板的响应过程进行模拟,选择玻璃纤维单向和形状记忆合金/玻璃纤维/树脂基复合材料作为模型系统。建立形状记忆合金复合材料层合板冲击损伤模型,分析复合材料层合板的冲击损伤机理,将数值结果与实验结果进行了对比。通过有限元方法找出形状记忆合金复合材料冲击损伤临界能量值。
王海坤[6](2018)在《水下爆炸下水面舰船结构局部与总体耦合损伤研究》文中研究表明舰船结构在水下爆炸条件下的损伤研究是舰船生命力设计的重要内容。近代多起舰船战损事例以及实弹打靶试验均表明水中兵器的爆炸距离是舰船损伤最为关键的攻击参数。水下远场爆炸通常只产生舰船设备的冲击安全性和结构的总强度、局部强度问题,而水下接触爆炸则往往导致船体结构的局部破损、进水等严重后效。现代水中兵器的发展十分迅速,攻击距离和方位可准确控制,在近场特定的爆炸区域内,爆炸冲击波和气泡载荷均能够毁伤舰船结构,产生总体与局部损伤;结构局部和总体损伤之间的强烈相互作用会形成损伤扩大。然而水下近场爆炸引起的水面舰船结构局部与总体耦合损伤问题涉及到强爆炸冲击条件下的流固相互作用、损伤模式相互作用、结构损伤失效、破损等强非线性问题,目前在这一领域还缺乏深入的理论与试验研究,未建立科学的预报和分析方法,无论是对于水中兵器高效毁伤威力的设计与评估,还是对于舰船结构的生命力强化与评估,均构成了严重制约。本文以理论、试验和数值方法为手段,系统的建立了水面舰船结构水下爆炸局部损伤与总体损伤计算方法,并在此基础上对两种损伤类型之间的相互影响进行了分析研究,给出了由水下爆炸引起的水面舰船结构局部与总体耦合损伤特性。首先,选取出适用于水面舰船结构损伤研究的水下爆炸载荷计算方法或经验公式,以二阶DAA法为基础,将其与ABAQUS软件相结合,提出水下近场爆炸流固耦合分析方法。对水下爆炸气泡动力学及其射流载荷特性进行理论和试验研究,获得射流载荷的经验公式和实测数据。论文在这一内容上所形成的方法可为进行水面舰船结构损伤研究提供输入载荷和流固耦合方法。其次,针对由冲击波引起的船体结构局部损伤进行了系统的理论及试验研究,形成了从矩形板、板架,再到舱段结构的塑性变形计算方法和破损判据,并进行了舱段模型的水下近场爆炸试验研究。试验验证表明,论文在这一内容上所形成的方法能够作为进行舰船结构局部损伤计算、设计与评估的有效手段。再次,对船体梁在水下爆炸作用下的总体鞭状响应和损伤进行了理论和试验研究,通过不同尺度缩比模型试验验证了鞭状响应的相似关系和模型试验换算律,提出综合考虑了船体结构、内部和外部流体因素的阻尼模型,经过船体梁模型试验验证,可将高幅值鞭状响应的计算精度提高30%。提出水面舰船结构总体强度的安全半径和破坏半径,并对典型水面舰船结构的总体损伤特性进行了分析研究。论文在这一内容上所形成的方法能够作为进行舰船结构总体损伤计算、设计与评估的有效手段。最后,在前述工作基础之上,对水面舰船结构水下爆炸局部损伤和总体损伤之间的相互影响进行了探讨分析,提出耦合损伤因子,给出了典型水面舰船结构水下爆炸局部与总体耦合损伤特性。本文形成的方法能够作为进行水面舰船结构水下爆炸条件下的损伤计算、设计与评估的有效手段。
杨亚柳[7](2018)在《复合材料悬臂层合板振动特性研究》文中研究表明目前全球各领域小型无人直升机都已得到广泛应用,尤其对于军事领域,具有很广泛的应用前景。对于直升机来说,机翼是承载整个机体飞行的关键,对无人直升机机翼的研究决定了在飞行过程中直升机的可靠性以及其他各项性能。而复合材料由于具有高强度以及轻质的特点,在航空领域得到很好的应用。复合材料由于具有各向异性的特点,在受载时会产生大变形以及非线性的问题,因此对复合材料的上述相关问题进行研究具有非常重要的理论以及实际意义。本文主要研究先进复合材料悬臂层合板的振动特性问题,在研究过程中将复合材料层合板进行了简化分析,由于板一端固定三边自由,实际应用中对于小型无人直升机而言其机翼长度较其他两方向要大且机翼厚度较小,因此将机翼简化为悬臂板模型进行研究。本论文的主要研究内容如下。1)基于Reddy的高阶剪切变形板理论得出复合材料悬臂板的位移场,结合Von Karman所给出的大变形几何方程,得到了板的应变和位移的关系以及曲率和位移的关系,同时,根据Hamilton原理建立复合材料悬臂层合板的动力学偏微分方程。2)基于Matlab对层合板的振动微分方程进行求解,将板的试函数以及权函数选为了自由-自由板振型函数与悬臂板振型函数的组合从而提高计算精度,得到了板的固有振型以及固有频率,并在此基础上分析了各种载荷作用下板的振动响应问题。3)基于Abaqus对复合材料层合板的振动特性进行了仿真分析。利用Abaqus中的结构动力学分析模块,对层合板进行了模态、幅频特性以及响应分析,计算得到板在各载荷作用以及不同铺层角度下的响应情况,分析结果与Matlab分析结果对比良好。最后对层合板受离心载荷以及表面压强载荷作用下的强度进行了分析研究,得出了层合板各层应力情况。结果表明板在受载情况下各位置应力处于安全状态。
李营[8](2017)在《反舰导弹舱内爆炸作用下舱室结构毁伤与防护机理》文中研究说明大型水面舰艇是海军走向深蓝的重要支撑,是海战胜负的主要影响因素。随着反舰导弹装药量和命中精度的快速发展,极大威胁大型水面舰艇的生命力。本文以半穿甲反舰导弹侵彻进入大型水面舰艇内部爆炸毁伤为背景,旨在阐明战斗部舱内爆炸毁伤与防护的机理,为大型水面舰艇的抗爆设计评估提供参考,具有重要的基础研究价值和工程指导意义。全文按照“载荷—特性—响应—防护”的总体思路,综合实验、理论和数值仿真方法对战斗部舱内爆炸载荷特性、船用钢动态失效特性、舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应、水雾及液体舱室对舱内爆炸载荷的防护机理等关键问题进行了研究。主要研究工作及结论如下:第一部分,战斗部舱内爆炸载荷研究首先对战斗部爆炸破片形成的物理过程进行了分析,以一维膨胀环作为分析手段揭示了Mott卸载波在破片形成过程中的关键影响。在此基础上对初始膨胀速度对破片数量和质量分布的影响进行了分析,研究了壳体厚度对破坏模型的影响,并结合应力状态变化揭示了机理。进而,基于炸药爆炸化学反应过程,对舱内爆炸最重要的压力载荷——准静态压力的产生机理进行了分析,并给出了预测模型。试验验证了准静态压力产生机理和理论模型。在此基础上提出了基于准静态压力等效的带壳战斗部等效裸装药理论模型。接着,开展了2型战斗部爆炸试验,分析了战斗部碎裂并作用于结构的物理过程,研究了破片载荷和压力载荷特性,验证了基于冲量和基于准静态压力修正的裸装药理论模型。第二部分,船用钢动态失效特性研究首先,分析了船用钢在低应力三轴度区间的“断崖现象”,指出了经典本构模型的缺陷,结合应力状态推导分析,设计了平板缺口拉伸、拉剪联合作用、鼓胀变形、动态拉伸等21种试样及实验夹具,结合数字相关(DIC)实验技术,获得了复杂应力状态下船用钢动态失效特性。接着,提出了一种考虑温度、应变率、应力三轴度、Lode角等变量的动态损伤失效本构方程,并进行了子程序二次开发。经验证新的动态损伤失效本构模型能适用于穿甲剩余速度和受爆炸作用的平板在复杂应力状态下破损的预测。第三部分,舱室动态结构响应研究首先,采用量纲分析方法分析了舱内爆炸作用下冲击波、冲量和准静态压力的相似关系,基于弱加筋变形模式及船用材料动力学特性提出了修正的舱内爆炸无量纲数。开展了舱内非近距离爆炸作用下平板和加筋板动态响应实验研究,得到了其失效模式,验证了修正的无量纲数。进而,采用预制孔板的方式开展了近距离舱内爆炸作用下,爆炸冲击波与破片联合作用时板动态响应的实验和数值仿真研究,分析了开孔形状对局部应力状态、应力集中系数及破坏模式的影响。然后,开展了多舱室结构在带壳战斗部舱内爆炸毁伤实验,分析了爆炸当舱破损和临舱泻爆的物理过程,得到了舱壁、甲板、舱门等典型结构的破坏模式,指出了普通舱室结构的薄弱环节。第四部分,水雾及液体舱室防护机理研究首先,利用激波管开展了单个液滴在冲击波作用下碎裂雾化的机理实验,结合理论分析方法得到了雾化碎裂的主要影响因素。在此基础上,基于level set、GFM和AMR相结合的方法开展了冲击波作用下液滴变形和对流场的影响分析。开展了被动式水雾对舱内爆炸压力载荷衰减作用的实验分析,验证了水雾对冲击波峰值、冲量和准静态压力均有良好的衰减作用。结合舱内爆炸化学反应过程揭示了水雾主要通过抑制二次燃烧抑制舱内准静态压力的机理。最后,开展了液体舱室衰减舱内爆炸破片载荷的实验研究,分析了液体舱室通过形成冲击波、滞后流、空泡溃灭冲击波耗散破片能量的机理,验证了理论分析模型并得到了液舱舱壁的破坏模式。提出了一种防止在破片载荷作用下整体失效的夹层液舱结构,并进行了机理分析。本文在国家重大基础研究基金(No.613157)、自然科学基金(No.51509196)、国防基础研究基金(No.B1420133057)、优秀博士论文培养基金(No.2014-yb-20)、国家重点实验室开放基金(No.LNM201505)的支持下,对反舰导弹舱内爆炸作用下毁伤与防护机理进行了系统研究,揭示了毁伤与防护的内在机理,建立了相关问题的理论模型,分析了主要影响因素。其成果可应用于大型水面舰艇评估与防护设计,为实际工程应用提供理论支持和技术储备。
曹天捷[9](2016)在《轴对称圆薄板大挠度微分方程的数值分析方法》文中进行了进一步梳理根据轴对称问题的特点,利用级数展开和求极限法则,证明了轴对称大挠度圆薄板在圆心处应满足的边界条件,并以圆薄板轴对称大挠度弯曲变形微分方程为基础,建立了圆心处非奇异的轴对称大挠度圆板弯曲微分方程,从而可以方便地利用现有的常微分方程数值求解方法(如变步长龙格-库塔法)对实心圆板的轴对称问题进行数值求解,又不必像摄动法那样推导复杂的公式。在数值求解轴对称圆板大挠度弯曲变形微分方程时,将非线性微分方程的求解主要归结为迭代求解圆心处三个未知边界条件的问题,即圆心处的径向膜力、圆心处的挠度、圆心处挠度的二阶导数,并提出了相应的求解方法。实例中,对于圆薄板受均布横向荷载的问题,分析了周边固支边界条件下的非线性弯曲问题,给出了中心挠度参数大范围变化时的荷载和部分边界值变化曲线,并与经典摄动解进行了对比。对比结果可见,本文方法和摄动法的解非常接近,在量纲归一化中心挠度不超过4.0时,两种方法解的相对误差均小于5.0%。另外,本文还分析了与挠度有关的液体压力作用下和集中荷载作用下周边固支圆板的非线性弯曲问题。通过算例可见:本文方法可以灵活处理不同的荷载问题;对于不同的问题,计算过程相似,不必推导复杂的计算公式,计算精度容易控制。
刘小蛮[10](2015)在《夹层板的屈曲及相关动态特性的数值与实验研究》文中指出本文针对夹层板结构组成单元的材料搭配设计,通过有限元三维实体建模,采用有限元非线性屈曲分析与动态应变试验相结合的方法,研究蜂窝夹层板组元材料几何与物理参数改变对屈曲载荷与动态响应的影响。首先由弹性力学板壳理论,结合边界条件、几何变形与协调方程,推导出夹层板静力广义平衡方程;再通过临界平衡条件得到板的屈曲平衡方程,并以单向受压两端简支狭长矩形板为例,得出屈曲应力表达式。然后改变表板厚度、夹芯网格高度、夹芯网格疏密程度、夹芯胞壁厚度以及表板和夹芯材料进行有限元建模,通过有限元非线性屈曲分析,分别研究在单向压缩载荷与弯曲载荷作用条件下,各参数对夹层板临界屈曲载荷的影响规律与敏感度。发现夹芯高度、表板厚度和夹芯密度是影响压缩临界载荷的敏感因素;胞壁间距与夹芯高度是影响弯曲临界载荷的敏感因素;厚夹芯夹层板各参数的敏感性受夹芯网格疏密影响较大,呈非线性变化。通过动态应变实验分析,验证了有限元计算得到的大部分规律,通过各测点应变变化与加载曲线结合实验现象分析了蜂窝夹层板受压局部与整体屈曲的破坏形式。利用微力试验机以分阶段加载的方式,对六边形蜂窝夹层板进行压缩屈曲实验,研究了夹芯的压屈破坏过程。等效理论对优化复杂夹层结构的建模分析至关重要,文中结合微小试样的动态热性能试验(DMA)与夹层板结构的实验模态分析和有限元调参方法,讨论了夹层结构的实验等效模量的测试与研究方法。研究了夹层板表板对软硬夹心复合材料的储能模量与损耗因子等本构参数随着环境温度与工作振动频率的影响趋势。发现表板对软夹芯提高整体复合材料的动态模量效果显着,对于硬夹芯材料基本没有显着的改善作用。金属表板对提高粘弹性材料弯曲模量具有显着地效果;表板对抑制树脂夹芯随温度升高过程中发生较大变形有显着效果。本文以模态分析方法,通过改变表板厚度、夹芯网格高度、夹芯网格疏密程度、夹芯胞壁厚度以及表板和夹芯材料属性,研究各参数对夹层板固有频率的影响规律;研究发现夹层板固有频率对夹芯高度变化敏感,对夹芯疏密不敏感,表板厚度的影响随不同夹芯高度变化。通过不同表板厚度与夹芯高度的矩形夹层板与大尺寸夹层圆板的实验模态分析验证了上述研究规律,为夹层板的优化设计提供了有价值的参考数据。
二、大挠度储能橡胶圆板的受载挠曲特性分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大挠度储能橡胶圆板的受载挠曲特性分析(论文提纲范文)
(1)环氧形状记忆聚合物复合材料的本构模型及空间应用验证(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 形状记忆聚合物 |
1.2.1 形状记忆聚合物概况 |
1.2.2 形状记忆聚合物本构理论 |
1.3 纤维增强形状记忆聚合物复合材料 |
1.3.1 纤维增强形状记忆聚合物复合材料概况 |
1.3.2 纤维增强形状记忆聚合物复合材料的理论研究 |
1.4 形状记忆聚合物及其复合材料的空间应用现状 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 形状记忆聚合物及其复合材料的形状记忆行为热力学实验研究 |
2.1 引言 |
2.2 材料制备 |
2.3 形状记忆聚合物及其复合材料性能表征方法 |
2.3.1 基本热力学性能实验 |
2.3.2 自由回复形状记忆行为测试方法设计 |
2.3.3 限制变形回复形状记忆行为测试方法设计 |
2.3.4 限制应力回复形状记忆行为测试方法设计 |
2.4 形状记忆聚合物测试结果 |
2.4.1 动态力学分析 |
2.4.2 热膨胀系数 |
2.4.3 自由回复形状记忆行为 |
2.4.4 限制变形回复形状记忆行为 |
2.4.5 限制应力回复形状记忆行为 |
2.5 形状记忆聚合物复合材料测试结果 |
2.5.1 静力学性能 |
2.5.2 循环加载卸载实验 |
2.5.3 自由回复形状记忆行为 |
2.5.4 限制变形回复形状记忆行为 |
2.5.5 限制应力回复形状记忆行为 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于相变及粘弹性理论的形状记忆聚合物本构模型 |
3.1 引言 |
3.2 形状记忆聚合物三维本构模型 |
3.2.1 热变形梯度张量 |
3.2.2 力变形梯度张量 |
3.2.3 橡胶相及玻璃相的本构方程 |
3.2.4 玻璃相体积份数方程 |
3.3 形状记忆聚合物本构模型一维验证 |
3.3.1 参数确定 |
3.3.2 理论计算与实验结果比较 |
3.4 本章小结 |
第4章 纤维增强形状记忆聚合物复合材料温度相关弹性常数预测 |
4.1 引言 |
4.2 普通聚合物基复合材料模量预测模型 |
4.3 弹性常数预测模型 |
4.3.1 玻璃相体积份数方程 |
4.3.2 纵向模量 |
4.3.3 其他弹性常数 |
4.4 理论计算结果 |
4.4.1 玻璃相体积份数 |
4.4.2 纵向模量 |
4.4.3 其他弹性常数 |
4.5 模型验证 |
4.5.1 数值模拟 |
4.5.2 模态测试 |
4.5.3 结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 太阳光激励展开的形状记忆聚合物复合材料基板的空间应用验证 |
5.1 引言 |
5.2 材料选择及实验 |
5.2.1 材料弯曲性能仿真 |
5.2.2 材料制备 |
5.2.3 材料实验 |
5.3 结构设计及制造 |
5.3.1 结构设计 |
5.3.2 结构制造 |
5.4 地面实验 |
5.4.1 结构测试方法 |
5.4.2 结构测试结果 |
5.5 在轨实验 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录A 符号列表 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)基于MEMS的石蜡致动气体微流量调节阀研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.4 本文结构 |
第二章 石蜡致动MEMS微阀的设计 |
2.1 石蜡致动MEMS微阀的结构设计 |
2.2 石蜡致动MEMS微阀的工作原理 |
2.3 石蜡致动MEMS微阀的工作过程 |
2.4 石蜡致动MEMS微阀的材料选择 |
2.4.1 相变材料选择 |
2.4.2 调节膜片及主结构材料选择 |
2.4.3 微型加热器材料选型 |
2.4.4 微型加热器底片材料选择 |
2.5 石蜡致动MEMS微阀的几何参数选取 |
2.6 石蜡致动MEMS微阀的部件设计 |
2.6.1 石蜡致动MEMS微阀底片设计 |
2.6.2 石蜡致动MEMS微阀加热器设计 |
2.6.3 石蜡致动MEMS微阀调节膜片设计 |
2.6.4 石蜡致动MEMS微阀出口基片设计 |
2.7 本章小结 |
第三章 石蜡致动MEMS微阀制作工艺 |
3.1 MEMS基本制作工艺 |
3.1.1 光刻技术 |
3.1.2 深度反应离子刻蚀 |
3.1.3 磁控溅射沉积 |
3.2 工艺设备简介 |
3.3 调节膜片的工艺路线 |
3.4 加热底片的工艺路线 |
3.5 微驱动器的制备 |
3.6 微阀的制备 |
3.7 本章小结 |
第四章 石蜡致动MEMS微驱动器及微阀的测试 |
4.1 石蜡致动MEMS微驱动器的挠度测试 |
4.1.1 测试原理 |
4.1.2 测试过程 |
4.1.3 测试结果及分析 |
4.2 石蜡致动MEMS微阀的流量调节测试 |
4.2.1 测试原理 |
4.2.2 测试过程 |
4.2.3 测试结果及分析 |
4.3 石蜡致动MEMS微阀气体流场模拟 |
4.3.1 理论依据 |
4.3.2 微阀全开条件下的气体流场模拟 |
4.3.3 微阀工作条件下的气体流场模拟 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.1.1 石蜡致动MEMS微阀的设计 |
5.1.2 石蜡致动MEMS微阀制作工艺 |
5.1.3 石蜡致动MEMS微驱动器及微阀的测试 |
5.2 本文的创新点 |
5.3 不足及展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间已发表或录用的论文 |
(3)混凝土湿喷台车开发研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 施工工艺原理 |
1.3 湿喷台车研究现状及意义 |
1.4 研究内容 |
第2章 混凝土湿喷台车总体方案研究 |
2.1 总体方案研究分析 |
2.1.1 混凝土输送系统分析 |
2.1.2 行走系统及外形尺寸分析 |
2.1.3 施工范围分析 |
2.2 湿喷台车各系统方案研究 |
2.2.1 动力系统和机架系统 |
2.2.2 行走系统 |
2.2.3 混凝土泵送输料系统 |
2.2.4 机械手系统设计 |
2.2.5 速凝剂系统 |
2.2.6 润滑系统 |
2.2.7 液压系统 |
2.2.8 电气系统设计 |
2.3 本章小结 |
第3章 混凝土湿喷台车各系统设计计算 |
3.1 设备最大生产率计算 |
3.2 液压系统计算 |
3.2.1 混凝土泵送液压缸计算 |
3.2.2 混凝土泵送生产率及出口压力计算 |
3.2.3 摆动油缸计算 |
3.2.4 搅拌装置液压系统计算 |
3.3 速凝剂计算 |
3.4 湿喷台车行走系统计算 |
3.4.1 湿喷台车移动阻力 |
3.4.2 无条件打滑工作条件 |
3.4.3 行走系统液压计算 |
3.4.4 行走移动牵引功率计算 |
3.4.5 校核制动计算 |
3.5 机械手和回转支撑计算 |
3.5.1 回转驱动力矩与最小功率 |
3.5.2 回转支撑轴向力和倾覆力矩 |
3.5.3 俯仰油缸工作时所需最小推力与功率计算 |
3.5.4 机械臂各液压油缸校核 |
3.5.5 机械臂回转机构驱动校核计算 |
3.5.6 空压机功率计算 |
3.5.7 机械手受力校核表 |
3.6 本章小结 |
第4章 稳定性计算 |
4.1 湿喷台车稳定性 |
4.2 湿喷台车在爬坡时的抗倾覆能力 |
4.3 湿喷台车侧面的抗倾覆能力 |
4.4 湿喷台车在上坡横向转弯时的抗倾覆能力 |
4.5 湿喷台车在机械臂回转时的抗倾覆能力 |
4.6 湿喷台车在施工工况时的抗倾覆能力 |
4.7 本章小结 |
第5章 结构有限元分析 |
5.1 先进的设计工具及方法运用 |
5.2 喷湿台车结构工况分析 |
5.2.1 工作状态分析 |
5.2.2 工况分类及载荷分析 |
5.3 机架结构有限元分析 |
5.3.1 系统转运中整机平地行走 |
5.3.2 系统转运中整机爬坡 |
5.3.3 喷湿机工作时机械臂回收状态 |
5.3.4 喷湿机工作时机械臂水平前伸 |
5.3.5 喷湿机工作时机械臂水平侧伸 |
5.4 机械臂有限元分析 |
5.4.1 机械臂水平全伸 |
5.4.2 机械臂水平侧伸 |
5.4.3 机械臂全伸状态上扬 |
5.4.4 机械臂全伸状态下俯 |
5.4.5 机械臂侧伸状态上扬 |
5.4.6 机械臂侧伸状态下俯 |
5.5 有限元计算结果分析 |
5.5.1 强度计算结果分析 |
5.5.2 静刚度计算结果分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 伸缩臂结构优化研究 |
6.1 伸缩臂结构优化模块说明 |
6.1.1 优化依据 |
6.1.2 箱型伸缩臂优化设计 |
6.1.3 伸缩臂的计算载荷与工况 |
6.2 伸缩臂结构优化模块应用 |
6.3 本章小结 |
第7章 湿喷台车喷射脉冲研究 |
7.1 脉冲产生的原因 |
7.1.1 泵送换向时间 |
7.1.2 混凝土被吸入泵送料缸的效率 |
7.1.3 混凝土的可压缩性 |
7.2 脉冲的危害 |
7.3 脉冲消除措施 |
7.3.1 减小砼缸活塞惯性并缩短分配阀切换时间 |
7.3.2 提高混凝土的吸入效率 |
7.3.3 电比例控制容积补偿 |
7.3.4 出料口物料补偿 |
7.4 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
(4)强脉冲载荷下钛-芳纶蜂窝夹芯板动力学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 蜂窝夹芯结构 |
1.2.1 蜂窝夹芯板的结构性能 |
1.2.2 蜂窝夹芯板的应用 |
1.3 夹芯板动态实验测试技术 |
1.3.1 弹道冲击摆装置 |
1.3.2 霍普金森压杆装置 |
1.3.3 气体炮装置 |
1.4 夹芯板动力学响应的研究现状 |
1.4.1 试验研究 |
1.4.2 理论分析研究 |
1.4.3 数值模拟研究 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2 强脉冲载荷下芳纶蜂窝夹芯板动力响应试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 试件与试验设置 |
2.2.1 试件 |
2.2.2 试验设置 |
2.3 试验结果 |
2.3.1 量化结果:冲量、速度 |
2.3.2 变形及失效模式 |
2.4 分析与讨论 |
2.4.1 夹芯板与质量等效板的对比分析 |
2.4.2 冲击速度的影响 |
2.4.3 边界条件的影响 |
2.4.4 钛合金面板层裂特性 |
2.5 本章小结 |
3 强脉冲载荷下蜂窝夹芯板动力响应理论分析 |
3.1 引言 |
3.2 不同强度载荷下夹芯板的动力响应及能量传递过程 |
3.2.1 前面板冲塞 |
3.2.2 前面板层裂 |
3.2.3 应用分析 |
3.3 基于能量平衡的理论分析模型 |
3.3.1 简化分析模型 |
3.3.2 拉-弯组合屈服条件 |
3.3.3 分析模型求解 |
3.3.4 参数影响分析 |
3.4 本章小结 |
4 基于内部结构模型的芳纶蜂窝夹芯板强脉冲冲击仿真研究 |
4.1 引言 |
4.2 SPH基本理论 |
4.2.1 核估计与粒子近似 |
4.2.2 SPH形式的冲击动力学基本方程 |
4.3 模型描述 |
4.3.1 材料模型 |
4.3.2 SPH粒子尺寸确定 |
4.3.3 离散模型 |
4.4 计算结果与分析 |
4.4.1 模型可靠性分析 |
4.4.2 冲击及结构动态响应过程 |
4.4.3 蜂窝对前面板反射压力的影响 |
4.4.4 蜂窝夹芯板和质量等效板的对比 |
4.5 本章小结 |
5 强脉冲载荷下蜂窝夹芯板响应规律研究 |
5.1 引言 |
5.2 强脉冲载荷下蜂窝夹芯板面板层裂数值分析 |
5.2.1 模型与参数 |
5.2.2 层裂判断与结果验证 |
5.2.3 飞片速度对层裂特性的影响 |
5.2.4 面板厚度对层裂特性的影响 |
5.2.5 脉冲宽度对层裂特性的影响 |
5.3 蜂窝夹芯层的冲击吸能特性 |
5.3.1 有限元模型 |
5.3.2 胞元壁厚对吸能特性的影响 |
5.3.3 胞元边长对吸能特性的影响 |
5.3.4 冲击速度对吸能特性的影响 |
5.4 强脉冲载荷下芳纶蜂窝夹芯板防护设计的初步探讨 |
5.4.1 前面板层裂/冲塞的能量对比 |
5.4.2 前面板层裂防护措施 |
5.5 本章小结 |
6 全文总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 本文创新 |
6.3 未来展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文与成果 |
(5)形状记忆合金复合材料层合板的力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究意义 |
1.2 形状记忆合金 |
1.2.1 形状记忆合金的特性 |
1.2.2 形状记忆合金的应用 |
1.3 形状记忆合金复合材料及其应用 |
1.3.1 形状记忆合金复合材料 |
1.3.2 形状记忆合金复合材料的应用 |
1.4 形状记忆合金复合材料的研究现状 |
1.4.1 形状记忆合金复合材料界面性能研究现状 |
1.4.2 形状记忆合金复合材料静力学性能研究现状 |
1.4.3 形状记忆合金复合材料动力学性能研究现状 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 形状记忆合金及其复合材料的本构关系 |
2.1 引言 |
2.2 形状记忆合金的本构模型 |
2.2.1 Tanaka模型 |
2.2.2 Liang-Rogers模型 |
2.2.3 Brinson模型 |
2.2.4 Boyd-Lagoudas模型 |
2.2.5 Ivshin-Pence模型 |
2.3 SMA复合材料的本构关系 |
2.3.1 复合材料一般结构与薄板的本构关系 |
2.3.2 复合材料大挠度单层的本构关系 |
2.3.3 复合材料圆板在热载荷作用下的本构关系 |
2.4 有限元模型的建立 |
2.4.1 渐进损伤模型 |
2.4.2 层间损伤模型 |
2.4.3 SMA的本构模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 形状记忆合金复合材料界面力学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 SMA复合材料的界面力学性能测试方法 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 单纤维拔出实验 |
3.2.3 单丝拉伸实验 |
3.2.4 扫描电子显微镜SEM测试 |
3.3 形状记忆合金复合材料界面力学性能分析 |
3.3.1 SMA单纤维拔出性能分析 |
3.3.2 不同处理SMA丝表面机理分析 |
3.4 本章小节 |
第4章 形状记忆合金复合材料层合板静力学性能与断裂韧性研究 |
4.1 引言 |
4.2 SMA复合材料的成型工艺 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 复合材料层合板的制备 |
4.3 SMA复合材料层合板的力学性能测试方法 |
4.3.1 实验材料 |
4.3.2 复合材料的三点弯曲实验 |
4.3.3 扫描电子显微镜SEM测试 |
4.4 SMA复合材料层合板断裂韧性测试方法 |
4.4.1 I型断裂韧性测定 |
4.4.2 II型(层间剪切型)断裂韧性测定 |
4.5 SMA复合材料层合板力学性能分析 |
4.5.1 SMA丝对其复合材料层合板的拉伸性能的影响 |
4.5.2 SMA丝对其复合材料层合板的弯曲性能的影响 |
4.6 SMA复合材料层合板断裂韧性分析 |
4.6.1 SMA复合材料I型断裂韧性性能分析 |
4.6.2 SMA复合材料层合板II型断裂韧性性能分析 |
4.6.3 损伤机理分析 |
4.7 SMA复合材料层合板拉伸性能的有限元分析 |
4.7.1 有限元模型的建立 |
4.7.2 模型验证 |
4.7.3 SMA位置与含量对复合材料层合板拉伸性能的影响 |
4.8 本章小结 |
第5章 形状记忆合金复合材料层合板疲劳性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 SMA复合材料层合板的疲劳性能测试方法 |
5.2.1 材料制备 |
5.2.2 拉伸和疲劳实验 |
5.3 SMA复合材料层合板的疲劳性能分析 |
5.3.1 SMA复合材料层合板静态拉伸性能 |
5.3.2 SMA复合材料层合板的疲劳性能分析 |
5.3.3 SMA复合材料层合板疲劳失效机理分析 |
5.4 本章小节 |
第6章 考虑温度效应的形状记忆合金复合材料层合板低速冲击性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 SMA复合材料层合板低速冲击性能测试方法 |
6.2.1 材料制备 |
6.2.2 DSC实验 |
6.2.3 低速冲击实验 |
6.3 SMA复合材料层合板低速冲击性能分析 |
6.3.1 相变行为 |
6.3.2 复合材料层合板变形阶段分析 |
6.3.3 SMA复合材料层合板在不同温度下的低速冲击行为 |
6.4 不同温度下SMA复合材料层合板的失效模式 |
6.5 本章小结 |
第7章 形状记忆合金复合材料层合板低速冲击问题有限元分析 |
7.1 引言 |
7.2 有限元模型的建立 |
7.3 数值模拟结果分析 |
7.3.1 玻璃纤维/树脂基复合材料层合板数值分析 |
7.3.2 SMA复合材料层合板数值分析 |
7.3.3 确定复合材料层合板冲击损伤临界能量值 |
7.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(6)水下爆炸下水面舰船结构局部与总体耦合损伤研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 水下爆炸载荷及流固相互作用研究综述 |
1.2.1 冲击波载荷研究概况 |
1.2.2 气泡及其射流载荷研究概况 |
1.2.3 流固相互作用研究概况 |
1.3 水面舰船结构水下爆炸局部损伤研究综述 |
1.3.1 简单结构的损伤研究概况 |
1.3.2 舰船结构的局部损伤研究概况 |
1.4 水面舰船结构水下爆炸总体损伤研究综述 |
1.4.1 船体梁方法研究概况 |
1.4.2 三维有限元方法研究概况 |
1.4.3 试验方法研究概况 |
1.5 国内外研究状况综述的小结 |
1.6 本文的主要工作 |
第二章 水下爆炸载荷及流固相互作用 |
2.1 引言 |
2.2 水下爆炸冲击波载荷 |
2.3 水下近场爆炸流固相互作用方法 |
2.3.1 二阶DAA法 |
2.3.2 DAA2法与ABAQUS软件的结合 |
2.3.3 试验验证 |
2.4 水下爆炸气泡动力学 |
2.4.1 基本假设 |
2.4.2 无量纲参数定义及气泡运动坐标系 |
2.4.3 基本方程组 |
2.4.4 流体加速度和压力 |
2.4.5 当量能量和当量深度 |
2.5 水下爆炸气泡射流载荷 |
2.5.1 气泡射流特征参数 |
2.5.2 简单结构附近的气泡射流试验 |
2.5.3 气泡射流参数验证 |
2.6 水下爆炸载荷的半经验公式 |
2.7 本章小结 |
第三章 水面舰船结构的水下爆炸局部损伤特性 |
3.1 引言 |
3.2 矩形钢板的水下爆炸损伤分析 |
3.2.1 基于Taylor板理论的矩形板损伤数值分析 |
3.2.2 基于虚功率原理的矩形板损伤理论分析 |
3.3 船体板架永久变形的能量估算方法 |
3.3.1 板架的分类 |
3.3.2 板架的分级 |
3.3.3 冲击能量分配 |
3.3.4 板架变形计算 |
3.3.5 试验验证 |
3.4 典型水面舰船舱段模型水下近场爆炸试验研究 |
3.4.1 试验概况 |
3.4.2 主要试验结果 |
3.4.3 基于试验结果的结构破坏判据 |
3.5 船体结构局部损伤计算方法的验证与修正 |
3.5.1 计算对象及参数 |
3.5.2 能量吸收率的修正 |
3.5.3 破坏判据的修正 |
3.5.4 能量法的计算结果对比 |
3.5.5 有限法的计算结果对比 |
3.6 水面舰船结构水下爆炸局部损伤半径 |
3.7 本章小结 |
第四章 水面舰船结构水下爆炸总体损伤特性 |
4.1 引言 |
4.2 水面舰船鞭状响应的船体梁计算方法 |
4.2.1 船体梁运动方程 |
4.2.2 单元矩阵 |
4.2.3 总矩阵 |
4.2.4 船体梁法计算步骤 |
4.2.5 三维有限元计算方法 |
4.3 水面舰船鞭状响应的模型试验研究 |
4.3.1 相似关系 |
4.3.2 船体梁试验缩比模型设计 |
4.3.3 试验工况 |
4.3.4 典型试验结果分析 |
4.3.5 相似关系验证 |
4.3.6 鞭状因子拟合公式 |
4.3.7 试验研究小结 |
4.4 计算与试验的对比分析 |
4.4.1 模态对比 |
4.4.2 传统计算方法与试验的对比 |
4.4.3 气泡脉动周期及余能率分析 |
4.4.4 变阻尼现象 |
4.4.5 附连水质量变化的影响分析 |
4.4.6 对比修正、验证小结 |
4.5 鞭状响应的阻尼特性研究 |
4.5.1 阻尼特性分析 |
4.5.2 阻尼模型与试验验证 |
4.5.3 阻尼对鞭状响应的影响分析 |
4.5.4 阻尼特性研究小结 |
4.6 船体梁的总体损伤研究 |
4.6.1 船体梁极限强度 |
4.6.2 船体梁鞭状响应安全半径 |
4.6.3 船体梁的鞭状损伤研究 |
4.7 本章小结 |
第五章 水面舰船结构水下爆炸局部与总体耦合损伤特性 |
5.1 引言 |
5.2 局部损伤对船体梁总体损伤的影响 |
5.2.1 局部变形对船体梁极限强度的影响 |
5.2.2 局部损伤对总体模态的影响 |
5.2.3 局部损伤对鞭状响应的影响 |
5.2.4 局部损伤对总体破坏半径的影响 |
5.3 总体载荷及损伤对船体板架局部损伤的影响 |
5.3.1 面内外载荷对船体板架变形损伤的影响 |
5.3.2 初始变形对船体板架局部损伤的影响 |
5.4 局部与总体的耦合损伤特性分析 |
5.4.1 分析流程和步骤 |
5.4.2 船体梁总体破坏半径以内的损伤特性 |
5.4.3 局部损伤因子(LocalDamageFactor) |
5.4.4 耦合损伤因子(CouplingDamageFactor) |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
攻读博士学位期间获奖情况 |
(7)复合材料悬臂层合板振动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 悬臂梁及悬臂板国内外研究现状 |
1.3 复合材料层合板结构非线性动力学研究现状 |
1.4 论文研究内容 |
第2章 复合材料基本理论 |
2.1 正交各向异性材料应力-应变关系 |
2.2 单层复合材料应力-应变关系 |
2.3 复合材料强度准则 |
2.4 本章小结 |
第3章 复合材料悬臂层合板动力学方程 |
3.1 复合材料悬臂层合板位移场及几何关系 |
3.1.1 复合材料悬臂层合板位移场 |
3.1.2 复合材料悬臂层合板几何关系 |
3.2 复合材料悬臂层合板动力学方程推导 |
3.3 本章小结 |
第4章 横向载荷下复合材料悬臂层合板动力学分析 |
4.1 横向载荷激励下悬臂层合板动力学方程无量纲化 |
4.2 横向载荷激励下悬臂层合板动力学方程求解 |
4.2.1 伽辽金法离散求解振动方程 |
4.2.2 状态空间法求解方程数值解 |
4.3 Matlab数值分析 |
4.3.1 固有频率及固有振型 |
4.3.2 不同转速下的层合板固有频率 |
4.3.3 响应分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 复合材料悬臂层合板振动数值分析 |
5.1 复合材料层合板各阶模态分析 |
5.2 复合材料层合板幅频分析 |
5.3 复合材料层合板响应分析 |
5.4 结果对比分析 |
5.5 强度分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(8)反舰导弹舱内爆炸作用下舱室结构毁伤与防护机理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 舰船抗舱内爆炸研究现状 |
1.2.1 舱内爆炸载荷研究 |
1.2.2 舰船用钢的动态失效特性 |
1.2.3 舱内爆炸作用下舱室结构响应特性 |
1.2.4 舱内爆炸防护机理 |
1.2.5 研究现状分析与总结 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 战斗部舱内爆炸载荷研究 |
2.1 引言 |
2.2 战斗部舱内爆炸破片载荷研究 |
2.2.1 战斗部碎裂理论分析 |
2.2.2 战斗部碎裂机理的数值计算 |
2.2.3 初始膨胀速度的影响 |
2.2.4 厚度对碎裂机理的影响 |
2.3 战斗部舱内爆炸压力载荷研究 |
2.3.1 准静态气压的理论分析 |
2.3.2 准静态气体压力的实验研究 |
2.3.3 舱内爆炸等效裸装药计算 |
2.4 战斗部载荷特性实验研究 |
2.4.1 实验设置与实施 |
2.4.2 战斗部爆炸物理过程 |
2.4.3 战斗部爆炸破片载荷 |
2.4.4 战斗部爆炸压力载荷 |
2.5 本章小结 |
第3章 典型船用钢的动态失效特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 问题的提出和应力状态推导 |
3.2.1 问题的提出 |
3.2.2 应力状态的推导 |
3.3 复杂应力状态下船用金属材料的力学特性试验 |
3.3.1 平板缺口拉伸 |
3.3.2 拉伸和剪切联合作用 |
3.3.3 双轴拉伸试验 |
3.4 本构模型选择 |
3.5 本构关系二次开发的实现 |
3.5.1 应力张量存储与定义 |
3.5.2 VUMAT子程序接口 |
3.5.3 可变参数 |
3.5.4 子程序计算流程 |
3.6 本构关系的有效性验证 |
3.6.1 抗侵彻特性验证 |
3.6.2 爆炸破口验证 |
3.7 本章小结 |
第4章 舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应 |
4.1 引言 |
4.2 舱内爆炸压力载荷作用下结构响应理论分析 |
4.2.1 舱内爆炸载荷相似规律分析 |
4.2.2 响应与破坏模式相似分析 |
4.3 舱内爆炸压力载荷作用下靶板的动态响应 |
4.3.1 实验与数值仿真设置 |
4.3.2 准静态压力及爆点位置对靶板变形的影响 |
4.3.3 平板破坏模式及启发 |
4.3.4 加筋板破坏模式及启发 |
4.4 爆炸冲击波与破片联合作用下板的响应 |
4.4.1 实验设置 |
4.4.2 实验结果 |
4.4.3 数值仿真 |
4.4.4 计算结果分析 |
4.5 舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应 |
4.5.1 实验设置 |
4.5.2 物理过程 |
4.5.3 舱内爆炸载荷分析 |
4.5.4 舱室结构毁伤特性 |
4.6 本章小结 |
第5章 水雾衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理 |
5.1 引言 |
5.2 单液滴在激波作用下变形与碎裂机理 |
5.2.1 研究方法 |
5.2.2 激波诱导气流中液滴的变形和破碎 |
5.2.3 激波诱导气流中液滴的运动轨迹 |
5.3 冲击波作用下水滴动态响应数值仿真 |
5.3.1 问题描述及数值方法 |
5.3.2 激波与三维液滴相互作用 |
5.4 水雾衰减舱内爆炸压力载荷实验 |
5.4.1 实验设置与实施 |
5.4.2 实验结果与分析 |
5.4.3 分析与探讨 |
5.5 本章小结 |
第6章 液体舱室衰减舱内爆炸破片载荷的防护机理 |
6.1 引言 |
6.2 破片侵彻作用下的液舱内载荷特性研究 |
6.2.1 液舱中的冲击波载荷研究 |
6.2.2 液舱中的空泡溃灭载荷研究 |
6.3 液舱动态响应特性分析 |
6.3.1 实验设置与实施 |
6.3.2 实验结果与分析 |
6.3.3 理论预测与分析 |
6.4 液舱防破损设置与机理分析 |
6.4.1 模型设计与数值仿真 |
6.4.2 实验与计算方法验证 |
6.4.3 计算结果与分析 |
6.4.4 理论分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的论文及其他成果 |
(10)夹层板的屈曲及相关动态特性的数值与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 板壳研究的成果 |
1.2.1 国内板壳理论研究工作 |
1.2.2 国内夹层板理论研究进展 |
1.3 夹层板屈曲问题研究成果 |
1.4 夹层板屈曲近五年研究成果 |
1.5 本文主要研究内容 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 本文主要研究内容 |
第2章 夹层板壳屈曲理论 |
2.1 夹层板壳理论 |
2.1.1 夹层板结构理论基础 |
2.1.2 夹层结构板静平衡方程的建立 |
2.2 屈曲问题理论 |
2.2.1 板屈曲的基本方程 |
2.2.2 求解临界载荷 |
2.3 有限元屈曲分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 夹层板几何与物理参数对单向压缩稳定性影响 |
3.1 夹层板几何与物理参数对单向压缩稳定性影响研究方法 |
3.2 夹芯高度对单向压缩稳定性影响 |
3.3 夹芯网格密度对单向压缩稳定性影响 |
3.4 表板厚度对单向压缩稳定性影响 |
3.5 胞壁厚度对单向压缩稳定性影响 |
3.6 夹芯物理参数对单向压缩稳定性影响 |
3.7 夹芯网格形状对单向压缩稳定性影响 |
3.8 夹层板组元参数敏感因子分析 |
3.9 蜂窝夹层板压缩实验研究 |
3.9.1 单向压缩蜂窝板实验准备 |
3.9.2 单向压缩蜂窝板屈曲实验 |
3.9.3 蜂窝板屈曲实验分析 |
3.10 本章小结 |
第4章 夹层板几何与物理参数对弯曲稳定性影响 |
4.1 几何参量变化对弯曲稳定性影响 |
4.1.1 芯高对弯曲临界载荷的影响 |
4.1.2 表板厚度对弯曲稳定性影响 |
4.2 夹芯受压区局部屈曲试验研究 |
4.2.1 夹层板压缩局部屈曲实验 |
4.2.2 胞壁间距对弯曲稳定性影响 |
4.3 夹芯材料对夹层板弯曲局部屈曲的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 夹层板等效模量实验研究 |
5.1 夹层板等效模量实验研究方法 |
5.1.1 简支钢梁等效模量验证 |
5.1.2 金属夹层板等效模量试验验证 |
5.2 动态热机械分析法DMA |
5.2.1 金属材料尺寸效应影响研究 |
5.2.2 树脂材料尺寸效应影响研究 |
5.2.3 叠梁与夹层复合材料模量研究 |
5.3 软硬夹芯与表板作用的动态热机械分析 |
5.3.1 软硬夹芯的动态热机械实验分析 |
5.3.2 表板对抑制粘弹性材料高温时玻璃化转变的作用 |
5.3.3 温度—频率等效原理 |
5.4 蜂窝夹层板等效模量理论公式 |
5.4.1 夹层板理论 |
5.4.2 等效板理论 |
5.4.3 蜂窝板理论 |
5.5 本章小结 |
第6章 夹层板几何与物理参数对其固有频率影响 |
6.1 蜂窝夹层板振动方程概述 |
6.2 六边形蜂窝板几何参数设计与频率响应研究 |
6.2.1 表板厚度改变对固有频率影响分析 |
6.2.2 夹芯高度改变对固有频率影响分析 |
6.2.3 夹芯网格疏密对固有频率影响分析 |
6.3 夹层板模态实验与数据分析 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、大挠度储能橡胶圆板的受载挠曲特性分析(论文参考文献)
- [1]环氧形状记忆聚合物复合材料的本构模型及空间应用验证[D]. 李丰丰. 哈尔滨工业大学, 2020
- [2]基于MEMS的石蜡致动气体微流量调节阀研究[D]. 王丰羽. 上海交通大学, 2019(06)
- [3]混凝土湿喷台车开发研究[D]. 董红波. 西南交通大学, 2019(03)
- [4]强脉冲载荷下钛-芳纶蜂窝夹芯板动力学行为研究[D]. 赵亚运. 南京理工大学, 2019(01)
- [5]形状记忆合金复合材料层合板的力学性能研究[D]. 徐立丹. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [6]水下爆炸下水面舰船结构局部与总体耦合损伤研究[D]. 王海坤. 中国舰船研究院, 2018(05)
- [7]复合材料悬臂层合板振动特性研究[D]. 杨亚柳. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [8]反舰导弹舱内爆炸作用下舱室结构毁伤与防护机理[D]. 李营. 武汉理工大学, 2017(02)
- [9]轴对称圆薄板大挠度微分方程的数值分析方法[J]. 曹天捷. 应用力学学报, 2016(03)
- [10]夹层板的屈曲及相关动态特性的数值与实验研究[D]. 刘小蛮. 燕山大学, 2015(01)