摘要：翼伞操纵力是精确空投系统伺服电机选取的关键指标。本文提出了一种基于任意拉格朗日欧拉(Arbitrary Lagrange Euler,ale)的翼伞操纵力计算方法,以文献翼伞为例进行了不同操纵行程下操纵力计算,计算结果与试验结果规律一致,操纵力误差<5%。在此基础上,探究了空投工况下操纵力的耦合机理及动态变化规律,发现操纵绳下拉至目标操纵行程瞬间,操纵力最大,之后逐渐变小直至稳定。并考察了操纵参数对操纵力的影响,结果表明:操纵速率一定,随着操纵行程增加,最大操纵力及稳态操纵力增大,但增长率均减小;操纵行程一定,随着操纵速率增加,最大操纵力增大,稳态操纵力几乎不变;相比于操纵行程,操纵速率对最大操纵力的影响能力较弱。本文研究成果可为翼伞操纵绳设计及伺服电机选择提供理论依据。

摘要：射流在港口航道疏浚和海底冲沟等黏土施工中得到广泛应用,但对移动射流与黏土的相互作用过程研究较少,制约了射流技术在黏土切削施工中的高效应用。目前移动射流切削黏土过程的有效数值方法还较为缺乏,采用任意拉格朗日-欧拉(ale)方法,对移动射流切削黏土过程的数值模拟进行了探讨。结合软件提供的运动函数与射流源模拟移动射流的连续喷射,采用ale网格解决射流切削界面网格大变形问题,通过侵蚀算法模拟黏土的失效行为。结果显示,无论是切削沟槽的形状,还是横截面和纵截面的具体尺寸,模拟与实验均较为吻合,表明本文采用的数值方法可以有效地模拟射流切削黏土过程。研究成果可为射流破土过程的机理性探索提供有效的数值方法。

摘要：大型舰船水下舷侧部分在作战中会受到鱼雷、水雷等武器的攻击,它的防护能力是舰船生命力的关键。本文运用了ale数值仿真技术,从冲击波传递、结构毁伤和能量吸收三方面对舰船舷侧防御纵壁弧形支撑结构在水下接触爆炸载荷作用下的防护机理展开了研究。对比了传统的隔壁支撑舷侧结构和弧形支撑结构在变形和能量吸收等方面的差异。结果表明弧形结构的变形吸能作用使得相邻的第二纵壁变形减少,吸收的能量降低,提高了舷侧结构的防护能力。研究结果可为大型舰船水下防护结构设计提供参考。

摘要：加筋板架广泛应用于船体结构,其优良性能可以为舰船结构的防护及优化设计提供技术支持。本文针对近场水下爆炸冲击荷载作用下加筋结构的动力学响应,基于ale方法采用LS-DYNA软件对三种加筋形式结构进行了数值模拟,分析了板架的变形响应。结果表明:加强筋的设置方式对板架的变形有一定的影响,当三种类型加筋结构的总质量相同时,井字形加强筋的效果较好;对于矩形截面加强筋,结构动力学性能受高宽比影响较明显,在舰船结构设计中应根据实际情况合理选择。此外,还针对不同爆距作用下加筋板的毁伤特性进行了研究,得到了两种不同的毁伤模式。

摘要：应用LS-DYNA显式程序,基于多物质的ale有限元法,利用罚函数实现了爆炸冲击波与玻璃幕墙结构间的耦合作用,重现了玻璃幕墙防爆炸实验中爆炸荷载的产生及其与玻璃幕墙相互作用的三维动态过程。研究了爆炸冲击波作用下幕墙结构的动态响应行为,分析了幕墙内外层玻璃的破坏情况。研究表明,数值模拟结果与实验结果一致,这为玻璃幕墙的抗爆设计及改进提供了重要的参考依据。

摘要：针对一种新型海岸囊式浮桥,分析了其在移动载荷作用下的动力响应问题。基于ale方法描述浮桥周边流体及囊内气体,采用拉格朗日方法描述浮桥结构,并结合罚函数方法实现结构与流体之间的耦合。通过与以往试验数据的比较,验证了此方法的可行性。建立了囊式浮桥的三维有限元模型,确定了浮桥的初始平衡位置。在此基础上,模拟了重载卡车在浮桥上的通行过程。通过比较浮桥中部承重板的位移,研究了载重、速度及拼装间隙等因素对浮桥位移响应的影响。针对作为浮桥关键结构的囊体,分析了其不同时刻的最大一阶主应力,以及最大应力出现的位置。研究结果可为这类新型浮桥的设计提供参考依据。

摘要：某型充气床垫是典型的气囊结构,该床垫由新型柔性薄膜材料制成,力学性能复杂。目前,国内外气囊仿真研究多采用两种方法,一种是控制体积方法(CV),该方法比较简便计算需求较少,但计算精度只能满足一般的工程需要;另一种方法是基于有限元技术的ale方法,该方法计算精度高,可用于气囊的详细仿真。针对充气床垫充气爆破工况和载人工况的复杂性,采用多物质ale方法对其进行了详细数值模拟。充气爆破工况通过与物理试验对比,判断出床垫结构的薄弱位置,同时提出结构改进方案。载人工作工况通过参数分析方法,分析不同充气内压时床垫变形和应力状况,并判断出床垫最佳工作内压。最终的仿真结果可作为该型产品设计定型的重要依据,也为同类问题提供了参考。

摘要：合理预报船首局部结构砰击载荷及其结构应力响应是船舶结构设计人员所重点关心的问题。文章针对某钢制三维加筋板楔形体入水砰击问题,考虑其水弹性效应,采用ale显式有限元方法开展了数值预报工作。数值模拟的入水加速度、加筋板结构的纵骨和横梁上应力响应等结果与模型实验的时域结果进行了比较,吻合较好。文中还讨论了数值模拟的并行计算效率问题。

摘要：为克服体平均多流管格式（MFCAV）实施中存在人工干预的不足,基于移动网格设计适用于若干实际流场计算的HLLCM格式,该格式可以较好地抑制网格非物理变形,可避免人为调整网格.简化模型算例表明,HLLCM格式保持球对称性,计算结果优于MFCAV格式;应用模型算例表明,在复杂流场、实用状态方程、无人为干预措施的情形,与MFCAV格式相比,HLLCM格式可有效模拟的物理过程时间大幅延长,流场网格品质与能量守恒误差均有较大的改善.

摘要：深入研究翼伞后缘偏转过程的气动与结构耦合动力学问题是解决大型翼伞精确空投系统机动转弯和雀降等操纵动作设计分析的重点内容。首先基于ale算法和罚函数耦合方法对翼伞后缘偏转过程进行流固耦合动力学建模,之后基于结构化的ale求解方法和瞬态非线性求解器对翼伞三维模型的单个气室后缘偏转进行仿真验证,预测了后缘偏转运动引起的周围流场流动分离现象。分别针对翼伞后缘单侧下偏和双侧下偏过程的流固耦合行为进行仿真分析,获得全时域内翼伞结构场和周围流场特性动态演化结果,以及翼伞气动性能参数时间历程曲线,发现了后缘下偏过程的操纵延迟现象。最后通过风洞试验对仿真结果进行验证,证明了方法的有效性,为大型冲压翼伞的设计和应用提供理论和技术支撑。