摘要：目的 研究脑组织在不同应变率下的压缩力学性能和本构模型。方法 使用电子万能试验机对猪脑组织白质和灰质开展准静态压缩和中速压缩试验,获得脑组织不同应变率下的应力-应变曲线。采用Ogden本构模型对试验曲线进行拟合,确定本构模型参数,并在有限元软件中进行仿真验证。结果 脑组织应力-应变曲线呈现非线性特征,具有较强的应变率相关性和敏感性。压缩至0.6应变时,在5×10^(-4)~5×10^(-2) s^(-1)应变率下,白质和灰质的应力分别增加102%和129%,在1~1.5 s^(-1)应变率下则分别增加50.7%和54.6%;1.5 s^(-1)应变率下白质、灰质应力比5×10^(-4) s^(-1)应变率下分别增加347%、413%。Ogden模型拟合下的R~2>0.99,仿真结果与试验结果误差在15%以内,验证了模型的有效性。结论 研究结果有助于实现对脑组织变形的预测,为建立更加科学合理的人体模拟靶标以及在设计和改进颅脑防护装备上提供准确的理论依据。

摘要：设计了一种针对82—2式手雷的简易防爆罐,其壳壁结构由凯夫拉纤维、4340钢、泡沫铝组成。利用AUTODYN软件建立防爆罐抗手雷爆炸的数值仿真模型,分别就防爆罐对手雷爆炸后冲击波和破片的冲击响应进行了仿真分析。结果表明,防爆罐的泡沫铝结构能够有效降低冲击波造成的应力峰值,凯夫拉纤维与4340钢结构层能够有效耗散破片动能,最外侧钢层没有出现破坏失效,能够有效防护82—2式手雷爆炸产生的冲击波和破片。

摘要：针对海底管道与海床相互作用有限元仿真中普通拉格朗日单元因大变形而畸变的问题,需要选用更合适的仿真方法。本文首先分别采用针对网格大变形问题发展出来的任意拉格朗日欧拉(ALE)法以及欧拉-拉格朗日耦合(CEL)法建立有限元模型,借助模型试验数据验证数值仿真方法的合理性,并通过网格无关性分析,确定了ALE法与CEL法适合的单元尺寸。然后分别利用拉格朗日法、ALE法以及CEL法计算了海底管道垂向与侧向土体反力,通过对比分析得出各种方法在研究海底管土作用时的优、缺点。最后进行了管土作用试验,发现CEL法能够较好地反映管土作用中的速度放大效应。

摘要：为实现串联战斗部级间隔爆体结构减重,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了某型前级战斗部与隔爆体的数值仿真模型,采用正交试验的方法,研究级间锥形隔爆体前锥角,倒角与前后锥角差值对隔爆体质量的影响规律。结果表明:隔爆体的前锥角对隔爆体质量影响显著,前后锥角差次之,倒角影响较弱。利用正交优化方法,设计三因素四水平的正交优化方案,结果表明当,r=9.9 mm,时,隔爆体的质量最低为485.40 g。研究成果可为串联战斗部隔爆体的结构设计和优化提供指导。

摘要：[目的]充分考虑载荷非线性和物面非线性因素的影响,研究集装箱船在波浪下结构响应及动态结构崩溃模式。[方法]首先,基于CFD平台建立船舶水动力模型,采用重叠网格法实现船体水动力模型动边界网格与远场流体域的欧拉网格间的匹配,在流体全域内采用流体体积法模拟自由面非线性,在流场全域内求解三维N–S方程,实时求解非线性波浪载荷;然后,建立可模拟船舯崩溃行为的船舶非线性有限元模型,基于显式动力学非线性有限元法计算包含塑性和屈曲的时域崩溃响应;最后,实现水动力模型与结构有限元模型在湿表面上的流体压力和节点位移的传递,以此进行CFD求解器与非线性有限元求解器间的双向迭代耦合,并实时计算4600 TEU集装箱船结构崩溃过程中的非线性波浪载荷和结构崩溃响应。[结果]结果显示,在极端波浪下上部至中部结构广泛进入塑性状态,主甲板、舷侧板、甲板纵骨和舷侧纵骨等构件在波浪下出现明显的屈服及失稳,甲板纵骨和舷侧纵骨等骨材发生严重的侧向失稳,船体结构丧失了承载能力。[结论]所提方法可较准确求解结构响应及动态崩溃模式,可作为研究船舶结构崩溃响应的一种新方法。

摘要：为探究装配式组合梁中新型不锈钢螺栓连接件疲劳后的力学性能,开展螺栓连接件疲劳后力学性能仿真方法研究。首先,基于当前螺栓连接件存在的问题与不足,设计了一种耐锈蚀、方便拆卸的新型螺栓连接件。其次,进行1组静载推出试验,4组不同疲劳加载次数后的静载推出试验,分析了试件破坏特征以及力学性能退化规律。最后,基于材料剩余强度理论,引入考虑疲劳损伤的混凝土和螺栓连接件的材料退化本构模型,建立不同疲劳加载次数后的螺栓连接件力学性能退化仿真计算流程,并对仿真结果进行了验证。结果表明:新型螺栓连接件疲劳加载270万次后剩余承载力退化了12.1%,且疲劳后破坏模式为螺栓剪断。采用的材料本构退化模型的仿真计算值与试验结果吻合较好,能够合理地反映螺栓在疲劳后的力学性能退化状况。

摘要：针对某低轨卫星高散热性与减重需求,提出一种蜂窝板辐射器的优化设计方案。研究表明,外贴热管能够提高辐射器散热能力与表面温度均匀性。以热管-管路布局参数作为设计变量,利用优化拉丁方试验法生成72套样本组合,并采用误差最低的径向基函数(RBF)构建代理模型,仿真结果表明,基于带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)迭代得到的最优方案提高散热能力超过1/4,表面温度均匀性改善65%且辐射器总质量降低32%。通过绕轨运行热控能力分析得到,优化方案的散热器具有优异的散热性能以及显著的减重优势,可为固定式空间辐射器的设计提供参考。

摘要：[目的]为解决粮堆通风死角问题,探究分形结构在通风过程作用效果和对通风均匀性的影响。[方法]提出多孔介质(沙砾)填料包裹变截面通风管道通风系统;通过矩形单元体构形最小流阻优化方法得到分形结构相关参数,将根据优化参数设计的分形支管与变截面通风管结合,提出多孔介质填料包裹变截面管道加分形结构通风系统。粮食种类选用稻谷,填料层多孔介质材料选用沙砾,对2种通风系统进行通风降温仿真研究,模拟初温为300 K粮仓通入恒温为293 K的冷风降温过程,通风时间均持续7.5 d,对比2种通风系统的速度场和温度场。[结果]在非分形通风系统,通风死角区域绝大部分处在填料层,粮堆各区域通风强度得到保证,但强通风与强降温区域集中在通风管附近及其上方区域,降温均匀性不佳。在分形通风系统,通风死角区域被控制在通风管及分形支管下方位置,从速度场看粮堆各区域通风更加均匀,粮堆各区域降温均匀性较好,最大温差由2.8 K降低到1.3 K。从通风均匀性指数可知,分形通风系统整体通风均匀性较好,均匀性指数达0.919。[结论]沙砾填料层可帮助粮堆避开大部分通风死角,分形结构在通风弱区可有效增强通风强度,在提升温降均匀性方面效果优异。

摘要：为了更好更快地计算喷管性能,采用特征线法加附面层修正的方式开发了一种二维喷管化学动力流场计算程序,针对某液氧甲烷发动机计算了不同设计参数对应的喷管流场,研究了不同设计参数对喷管效率的影响,设计参数包括推力、室压、喷管面积比和喷管出口角等。计算喷管效率时考虑了几何损失、附面层损失、化学动力损失。结果表明使用程序计算能够准确快速获得工程上重视的设计指标,大大提高了仿真效率,可用于喷管型面优化。

摘要：同孔重复射孔是指射孔弹对某一位置进行连续侵彻,从而达到增加孔深的目的。为提高同孔重复射孔弹性能,开展同孔重复射孔数值模拟研究。基于ANSYS/LS-DYNA的完全重启动功能,研究实现了数值模拟同孔重复射孔侵彻过程,并建立了一套同孔重复射孔数值模拟计算方法。与试验结果对比,模拟穿深结果与试验结果符合率达到85%以上,为同孔重复射孔的方案筛选及优化设计提供了理论指导。