摘要：提出一种基于虚拟裂纹闭合技术的界面元模型,用以模拟复合材料的分层破坏和预测结构的承载能力。界面元被嵌入在模型分层扩展路径上,计算结构的能量释放率,结合幂指数破坏准则,模拟复合材料的分层扩展。对由于裂尖单元长度不同所带来的分析误差进行了适当的修正,以降低网格粗细变化所带来的不利影响。为了检验该界面元的可靠性,分别将其应用于对双悬臂梁(DCB)模型、端边切口(ENF)模型和混合模式弯曲(MMB)模型的分层扩展分析中。计算结果与解析解基本吻合,从而验证了采用该界面元模拟复合材料分层破坏的可行性。用该方法对3个含有不同初始损伤复合材料T型接头的界面拉脱分层破坏进行数值模拟,计算结果与试验数据吻合良好。

摘要：考虑起落架缓冲和轮胎弹性,建立了六自由度偏中心定位弹射起飞数学模型,研究了偏中心定位弹射起飞过程中飞机姿态的变化,分析了不同初始偏心距离对起落架载荷的影响。结果表明:初始偏心距离对弹射过程中飞机的俯仰运动影响较小,而对滚转和偏航运动影响较大;相对于滚转运动,偏航运动有更明显的衰减趋势;滚转运动导致两侧主起落架载荷差异随初始偏心距离的增大而增大。

摘要：基于等效刚度的思想,通过设定层合板的属性参数模拟了加筋板结构的力学特性,提出了一种适用于不同截面形状以及布局形式的加筋板总体失稳分析的等效层合板建模方法。利用PATRAN/NASTRAN软件比较了反映实际壁板形状的高精度有限元模型与对应的赋有层合板属性的等效刚度简化模型。对于工程中常见形状的加强筋以及不同布局形式的壁板,2种模型的一阶线性失稳因子基本一致,从而验证了将等效层合板模型用于加筋壁板结构的稳定性分析可以满足工程精度要求,并显著提高了计算效率。

摘要：提出了一种基于周期性代表性单元(RVE)的细观模型,用于预测粘聚区模型的强度参数,以提高基于粘聚区模型的有限元法模拟复合材料分层的精度.模型从复合材料的细观结构出发,采用最大主应力准则判断粘聚层的初始裂纹的萌生,从而建立了粘聚强度与基体强度的关系;并以宏观正交各向异性为假设条件,确定了RVE的周期性位移边界条件.用该模型预测了AS4/PEEK和T700/QY8911层合板不同铺层间的粘聚强度.采用所预测的粘聚强度值对混合模式弯曲(MMB)和六点弯曲试验进行了仿真,仿真结果与实验值具有较好的一致性.

摘要：薄弱环节的设置对波纹梁吸能性能的影响很大,好的薄弱环节可以降低波纹梁的冲击过载,从而降低结构传递给乘员的过载,并使波纹梁产生稳定的渐进压溃,以吸收更多的能量。提出了褶皱薄弱环节的概念,并对带有褶皱薄弱环节的波纹梁吸能性能进行了研究。对具有弧形薄弱段的波纹梁进行了有限元仿真,验证了仿真分析方法的正确性。在此基础上,建立了带有褶皱薄弱段的正弦波纹梁的有限元模型,对波纹梁几何参数对其吸能性能、坠毁冲击时的最大加速度的影响进行了研究。研究发现:褶皱薄弱环节能够有效降低波纹梁的最大冲击载荷,且对波纹梁吸能性能的影响不大。以上研究结果对波纹梁在吸能结构中的应用具有一定的指导意义。

摘要：蜂窝夹层结构随面板厚度的逐渐变化会出现不同的屈曲现象。针对连续芯层有限元模型,求出不同面板厚度时结构的屈曲因子,并与经验失稳公式预测值进行对比,两种方法的结果基本吻合。建立考虑芯层几何特征的有限元模型,进行屈曲分析并研究芯层几何参数对结构稳定性的影响。介绍了一种局部屈曲现象——蜂窝壁屈曲,提出了相应的失稳预测分析方法,并与三维有限元分析结果进行比较,验证该方法的正确性。对承受多轴惯性载荷的蜂窝夹层承力筒结构进行稳定性分析,通过改变面板厚度和纵横惯性载荷比,得到一系列有限元解,给出了相关的多轴惯性载荷相关方程。

摘要：提出了一种将皱褶芯材夹层板与主动冷却相结合的承载-热防护一体化结构形式。以煤油为冷却液,在强迫对流条件下,采用数值仿真方法对V-型和M-型皱褶芯材夹层板的热力响应进行了研究。首先,建立了主动冷却皱褶芯材夹层板的三维流固耦合模型,应用共轭传热数值计算方法,求解获得了冷却液和结构的温度场;采用顺序耦合求解,得到了相应的结构应力场和变形场。结果表明,实施主动冷却后皱褶结构的换热性能明显提高;沿流向温度上升,并呈现周期性波动;结构的皱褶在加强对流换热的同时,也导致了应力集中。芯材胞元拓扑构型及几何尺寸对结构的换热性能和应力应变具有一定程度的影响。与V-型相比,M-型皱褶结构的应力集中现象得到了较大缓解。

摘要：针对微型飞行器(Micro air vehicle,MAV)在室内飞行过程中无法获得GPS信号,而微型惯性单元(Inertial measurement unit,IMU)的陀螺仪和加速度计随机漂移误差较大,提出一种利用单目视觉估计微型飞行器位姿并构建室内环境的方法。在机载单目摄像机拍摄的序列图像中引入一种基于生物视觉的方法获得匹配特征点,并由五点算法获得帧间摄像机运动参数和特征点位置参数的初始解;利用平面关系将特征点的位置信息由三维降低到二维,给出一种局部优化方法求解摄像机运动参数和特征点位置参数的最大似然估计,提高位姿估计和环境构建的精度。最后通过扩展卡尔曼滤波方法融合IMU传感器和单目视觉测量信息解算出微型飞行器的位姿。实验结果表明,该方法能够实时可靠地估计微型飞行器的位置和姿态,构建的环境信息满足导航需求,适用于微型飞行器室内环境中的导航控制。

摘要：一个二级优化设计方法被用于复合材料加筋壁板的结构布局优化设计。第一级对加筋壁板的主要截面尺寸进行优化,着重把筋条间距作为设计变量,其中讨论了各设计变量与结构稳定性之间的关系,以及结构质量与结构稳定性和刚度之间的关系。第二级以提高结构的屈曲因子为目标函数,采用遗传算法进行固定铺层数下的铺层顺序优化。在优化的过程中,应用软件***/Nastran进行具体的结构有限元分析,保证计算的准确性,同时也考虑了设计规则和生产工艺等方面对复合材料结构的要求。计算结果表明,采用二级优化设计的方法是可行的。

摘要：模型降阶方法通过构造全阶模型的低阶近似模型有效提升了求解效率,同时也保留了原阶模型的主要信息从而保证了较高的计算精度。对于结构非线性以及参数化的模型降阶问题,常需要重复计算刚度矩阵等非线性以及参数依赖项,求解效率较低。此外,当参数化模型的几何形状改变时,往往需要重复进行CAD与有限元(FEA)模型的转换,这对于复杂结构较为耗时。等几何分析采用描述几何形状的非均匀有理B样条(NURBS)插值物理场,实现了CAD与FEA模型的统一,消除了两者之间繁琐的模型转换过程,其具有几何精确、高阶连续等优点,并且几何形状在细化过程中保持不变,非常适合于薄壁类结构的分析以及参数化表达。该研究结合等几何分析、特征正交分解(POD)以及离散经验插值方法(DEIM)研究参数化的平面曲梁结构的非线性动力学模型降阶问题。数值结果表明,基于等几何分析的POD-DEIM降阶模型能够显著提升平面曲梁结构的非线性动力学计算效率,并且该模型对于参数化以及变载荷等情形显示出了良好的适应性。