摘要：针对专用车辆罐体的方形蜂窝夹层封头,研究了四边简支方形蜂窝夹层曲板结构的振动特性。以Hoff夹层板理论为基础,通过能量法将蜂窝层芯等效为面内各向同性夹层,并考虑曲率的影响,建立了四边简支方形蜂窝夹层板振动理论模型。基于有限元软件建立了考虑蜂窝层芯细节的有限元模型,对理论模型结果进行了验证,两者结果取得良好吻合。通过理论模型和有限元模型研究了夹层几何参数及内压对蜂窝夹层曲板结构固有频率和振动模态的影响。研究表明:蜂窝夹层曲板的振动模态与均质实心曲板振动模态相似,其固有频率随着内压的增大而提高,相同质量的蜂窝夹层曲板固有频率远高于均质实心曲板的同阶固有频率。所得结果为蜂窝夹层曲板结构的动力学优化设计提供了必要的理论参考。

摘要：为了提高波纹夹芯结构作为高铁车厢或油罐车罐体容器外壳在面内压缩载荷下的结构稳定性,提出了在波纹芯体空隙中填充聚酯泡沫的设想,理论研究了泡沫填充波纹夹芯梁的面内压缩破坏行为,同时对面内压缩破坏进行了数值有限元验证。泡沫填充波纹夹芯梁面内压缩下的主要破坏模式为宏观弹塑性屈曲、面板弹塑性起皱2种模式。结合宏观尺度上芯体的均匀化等效弹性常数,建立宏观屈曲破坏的理论模型;将泡沫等效为Winkler弹性基,建立面板起皱破坏的理论模型。对304不锈钢波纹夹芯板和Rohacell 51泡沫填充材料,构建结构的破坏模式图,有限元计算结果从破坏模式和临界载荷2个方面验证了理论预测的可靠性。在此基础上,对泡沫填充波纹夹芯结构进行质量最小优化设计,获得结构的最优化几何尺寸。综合考虑承载、能量吸收、减振、隔热等多功能特性,相较于空心波纹夹芯结构和金字塔点阵夹芯结构,泡沫填充波纹复合结构具有潜在的重要工程应用价值。

摘要：针对车辆主动安全控制系统中控制变量难以实时准确获取的问题,分别提出了基于非线性全维观测器和无损卡尔曼滤波(UKF)的车辆状态估计方法。首先,基于非线性七自由度整车模型,结合车辆传感器设计非线性观测器和UKF观测器。其次,利用稳定性理论对设计的车辆状态估计方法进行了稳定性分析。最后,采用E级轿车的车辆参数应用CarSim对几种典型工况进行了离线仿真和对比分析。结果表明,设计的两种车辆状态估计方法都具有实时性好、估计精度高的优点。

摘要：地雷爆炸是当今战场上装甲车辆及其乘员受到的主要威胁之一。在装甲车辆底部布设防雷底盘是提升装甲车辆防雷性能、保证乘员安全的重要措施。由于可兼顾车体机动性能和防护性能等多重因素,V形防护结构是现阶段具有较高可行性的结构形式。本文对现阶段V形防护结构的研究进展进行综述,介绍了防雷结构的设计理念,以及国内外学者对V形防护结构的研究现状,最后,总结了V形防护结构性能优化的几种常见措施。

摘要：多胞材料具有很强的吸能特性,并被广泛应用于结构耐撞性设计领域,其力学响应与密度分布息息相关.因此可以通过对多胞材料密度分布的设计达到对材料的宏观力学响应的有效控制,以满足实际应用中的耐撞性要求.基于非线性塑性冲击波模型可以实现对密度梯度的反向设计,但其求解较为困难.本文利用级数法获得了耐撞性反向设计理论的渐近解,针对常冲击力的耐撞性要求给出了一个具有足够精度的近似解.利用二维随机Voronoi技术构建了细观有限元模型,并运用有限元软件ABAQUS/Explicit进行了数值验证,结果表明密度分布的反向设计理论的渐近解对于指导梯度多胞材料的耐撞性设计是有效的,且二阶渐近解已提供足够的设计精度.基于冲击波模型的反向设计方法为主动设计梯度多胞材料提供了重要依据.

摘要：以燃气轮机透平端RSS(旋转对称支承板)机座为研究背景,通过用D’Alembert原理建立了RSS机座的拓扑优化域和等价边界条件,从而用均匀化方法为基础的变密度法(SIMP)实现RSS机座拓扑结构优化,得到旋转对称的弧形支承板拓扑结构的机座。然后,在统一基本尺寸和边界条件下在ANSYS workbench中建立了三种不同的RSS机座拓扑结构的光滑有限元模型并进行了有限元分析、计算了中心标高的变化量,对比分析了三种RSS机座的对中性和径向刚度。同时,通过建立转子系统动力学方程,运用穷举法分析了三种机座支承参数对转子-轴承系统过临界振幅的影响,对比分析了三种机座支承最佳匹配刚度以及振幅的变化。通过分析可知,RSS机座的拓扑结构对机座中心标高、支承刚度和过临界振幅的影响很大。特别是,偏心率越大其影响也越大。偏心率的影响也影响最佳匹配的支承参数。这将为转子系统设计过临界振幅最小的RSS机座最佳支承刚度匹配提供参考。

摘要：纳米复合水凝胶作为一种柔性有机无机两相复合材料,充分利用了水凝胶及无机纳米粒子各自的物理化学功能以及两者之间的协同增益作用,从而可适应于更复杂的应用条件及满足更多样化的应用需求.本文综述了新型纳米复合水凝胶可控制备的设计思路以及在探测检测、环境保护、能源开发、生物医学等领域方面的应用,并对其未来发展进行了展望.

摘要：本文对强动载荷下多孔泡沫牺牲层的动态压溃行为及缓冲吸能机理进行了研究.基于刚性-理想塑性-锁定(R-PP-L)及刚性-塑性硬化(R-PH)两类多孔泡沫材料本构,建立了强动载荷下多孔泡沫牺牲层动态响应的理论分析模型,分析了一维冲击波在多孔泡沫牺牲层中的传播规律;利用Voronoi方法建立了多孔泡沫牺牲层的二维细观有限元模型,获得了冲击载荷下多孔泡沫牺牲层的变形模式和动态响应曲线,讨论了多孔泡沫材料的层间界面效应对多孔泡沫牺牲层缓冲吸能的影响.研究结果表明,考虑多孔泡沫材料塑性硬化影响的理论分析模型能够预测入射波在远端的反射及对多孔泡沫牺牲层的二次压缩过程和端部应力增强现象;相比较存在界面的多孔泡沫牺牲层,连续设计的多孔泡沫牺牲层可增强其缓冲吸能能力,但在界面处增加设计刚性面板则能够降低界面胞元不完整对缓冲吸能的影响;相同冲量载荷下,端部应力峰值随冲击能量增大而增大,而端部冲击波的反射可能是端部应力增强的主要诱因.

摘要：轻量化及多功能一体化设计成为武器装备性能提升的迫切目标需求,以金属点阵和金属泡沫为代表的金属多孔材料由于具有超轻、超强、高能量吸收率及多功能可设计性等优点得到了广泛的重视,但金属点阵结构的屈曲及泡沫金属的低强度问题成为制约其工程应用的瓶颈。通过将泡沫金属填充到金属点阵孔隙中的方法获得3种不同几何构型的多层金属多孔复合结构——泡沫铝填充双层金属波纹板,并对其承载及能量吸收特性进行了面外压缩实验研究。研究表明新型金属多孔复合结构单位质量峰值压缩强度及单位质量能量吸收可分别高达其对应的空心结构的9.3及21.8倍,甚至和泡沫铝这一优异吸能材料相比仍可分别提高19%和20%。耦合增强机理表明正是泡沫铝的填充改变了波纹芯体的屈曲变形模式,使其转化为更为复杂高阶的屈曲变形模式,产生耦合增强效应,从而引起强度及能量吸收效率的大幅提升。

摘要：多胞材料可通过大变形大量地吸收冲击能量,引入密度梯度可进一步提高其耐撞性。梯度多胞材料的宏观力学响应对材料密度分布极为敏感,不同类型的细观构型的影响也极为不同。已有的研究工作主要局限在对给定的密度梯度分析其动态响应,较少对耐撞性设计方法进行研究。本文针对梯度闭孔泡沫金属材料,基于非线性塑性冲击波模型发展了耐撞性反向设计方法,以维持冲击物受载恒定为目标,运用级数法获得了简化模型和渐近解。利用变胞元尺寸法构建了连续梯度变化的三维Voronoi细观有限元模型,并利用ABAQUS/Explicit有限元软件对理论设计进行数值验证。结果表明,反向设计理论简化模型的渐近解对于梯度闭孔泡沫金属材料的耐撞性设计是有效的,所提出的耐撞性设计方法在控制冲击吸能过程和冲击物受载方面具有指导意义。