基于Python语言的ABAQUS前处理程序在内凹蜂窝的应用

基于Python语言,在ABAQUS有限元通用平台上开发了用于内凹六边形负泊松比蜂窝结构自动建模的程序。内凹六边形负泊松比蜂窝力学性能的研究中,通常需要进行变参数的系列计算。为提高计算效率,首先对蜂窝进行离散和参数化表达,用Python语言开发蜂窝单胞结构自动建模的程序；在此基础上,进行双向阵列操作获得内凹六边形蜂窝结构；最后,通过与内凹蜂窝局部压缩试验结果的对比,验证了有限元自动建模方法的正确性。基于Python 的ABAQUS自动建模二次开发的思路,可以大大减轻变参数系列分析过程中的工作量,提高有限元分析效率。     

泡沫铝填充薄壁结构吸能分析

研究了4种截面形式的泡沫铝填充薄壁结构的吸能特性。采用ANSYS/LS-DYNA显式动态有限元分析软件,对结构轴向冲击过程进行仿真,给出了作用反力、吸能效率随轴向压缩位移的曲线,并讨论了截面形式、冲击速度、薄壳材料和泡沫铝密度等参数对结构吸能的影响,为合理的抗冲击结构设计提供参考。     

泡沫铝填充圆管轴向动力屈曲及吸能特性研究

研究了泡沫铝填充圆管结构在轴向冲击下的动力屈曲和吸能特性.采用显式动力有限元方法,模拟了结构在轴向冲击作用下的动态屈曲,并从压溃力和比吸能2个方面分析了其吸能特性.研究表明,泡沫铝填充圆管在轴向冲击下会发生失稳现象,在实际应用中应采取保护措施.结构冲击吸能时,在相同冲击速率情况下,其吸能能力随冲击刚体质量的增加而提高.通过对填充圆管在不同冲击速率情况下的特性分析,表明其可用作塑性限位器.     

破片撞击下复合夹层板梯度泡沫铝夹芯吸能性能研究

为了掌握复合夹层板的梯度泡沫铝夹芯在受到高速弹片冲击时,梯度大小、方向对梯度泡沫铝芯层变形模式、吸能性能的影响,本文采用Abaqus建立梯度参数γ分别为-2.1,-1.5,0,1.5,2.1的二维Voronoi梯度泡沫铝有限元模型,梯度参数的设置考虑了梯度大小、方向的影响,冲击过程采用指数衰减速度冲击方法,研究冲击过程中不同模型的变形特征、动能以及内能的变化。研究结果表明,梯度泡沫铝靠近冲击端的上半部分贡献了应变的60%以上,该区域局部密度越大,梯度泡沫铝的能量吸收能力就越强。由于负梯度泡沫铝靠近冲击端区域密度最大,因而其吸收的内能高于均匀随机泡沫铝和正梯度泡沫铝,并且梯度大小|γ|越大,负梯度泡沫铝的吸能优势越明显。因此,将负梯度泡沫铝填充到船体夹层板中,可以提高船体夹层板的抗冲击性能。     

负泊松比超材料浮筏设计与减振机理研究

提出一种基于负泊松比超材料筏架的新型轻量化浮筏减振装置。建立了浮筏-基座-实船的有限元模型。通过数值计算,在船舶满载出港工况下比较4种浮筏的振级落差、筏体强度及传递到船底板的振级,探讨超材料浮筏在实船上应用的可行性。研究表明,采用负泊松比超材料填充的筏体在某些频段能提高浮筏的振级落差,减小主机传递到机舱船底板的振动强度,可以显著降低筏架重量。负泊松比超材料浮筏结构具有轻量化、高隔振效果、高降噪性能等特点,在船舶动力设备舱室减振中具有重要应用价值。     

船用新型蜂窝隔振器减振性能分析

利用蜂窝结构面内受力特性,设计具有宏观正泊松比和宏观负泊松比效应的新型船用蜂窝隔振器,该新型隔振器也可作为基座使用。建立蜂窝隔振系统的有限元模型,通过模态分析和频响分析,探讨其减振效果。计算结果表明,新型隔振器的减振效果良好,在50 Hz以下频率范围内振级落差均能达到17 dB,具有较好的工程应用潜力。同时,探讨了隔振器面板分别采用钢与纤维复合材料时减振性能的差异,结果表明,采用复合材料面板的共振抑制效果更好。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

纤维增强复合材料夹芯结构抗高速破片侵彻数值模拟

为防御高速破片侵彻,设计以玻纤为面板、PVC泡沫与高强聚乙烯为芯层的复合结构,利用数值方法研究其抗侵彻性能,分析破片侵彻过程以及探讨破片速度、PVC泡沫和高强聚乙烯在芯层中的位置及其对复合结构抗弹性能的影响。结果表明:破片侵彻过程中,前置玻纤发生剪切破坏;PVC泡沫若在高强聚乙烯前发生剪切破坏,在高强聚乙烯后发生压缩破坏;高强聚乙烯发生剪切和拉伸破坏,后置玻纤发生拉伸破坏。结构吸能随破片速度增加而增加;PVC泡沫要置于高强聚乙烯纤维后才能够充分发挥PVC泡沫压缩吸能特性。     

舰船设备冲击吸能器隔冲效果评估研究

为了选择合适的材料和结构作为冲击吸能器以提高舰船设备的抗冲击能力,对冲击吸能器隔冲效果的评估方法进行了研究,提出了隔冲效率、加速度响应不平稳度和压溃率3个评价指标,然后利用LS-DYNA分析软件模拟冲击环境,对泡沫铝、铝管和泡沫铝填充铝管3种材料作为吸能器时的隔冲效果进行了评估比较.研究结果表明,本文提出的评价指标很好地实现了对舰船设备冲击吸能器隔冲效果的有效评估,为冲击吸能器的合理选材和结构设计提供了依据.     

物探调查船舱室噪声预报及控制方案研究

分析舱室噪声的主要贡献源有助于采用合理的降噪措施。采用统计能量分析方法对某型物探调查船全船舱室噪声进行数值计算。通过分析能量传递路径,发现该船多数舱室的噪声主要贡献源为主柴油发电机组振动引起的结构噪声。依据此特点,讨论兼顾主柴油发电机组减振和舱室噪声控制的负泊松比蜂窝浮筏隔振隔声方案。研究表明,采用负泊松比蜂窝浮筏隔振措施能够显著减小主柴油发电机组振动导致的船体甲板的振动强度,进而减小船舶舱室噪声。     

物探调查船舱室噪声预报及控制方案研究

分析舱室噪声的主要贡献源有助于采用合理的降噪措施。采用统计能量分析方法对某型物探调查船全船舱室噪声进行数值计算。通过分析能量传递路径,发现该船多数舱室的噪声主要贡献源为主柴油发电机组振动引起的结构噪声。依据此特点,讨论兼顾主柴油发电机组减振和舱室噪声控制的负泊松比蜂窝浮筏隔振隔声方案。研究表明,采用负泊松比蜂窝浮筏隔振措施能够显著减小主柴油发电机组振动导致的船体甲板的振动强度,进而减小船舶舱室噪声。     

负泊松比超材料隔振基座的实船应用分析

探索负泊松比超材料隔振基座在实船中主机减振应用。通过数值计算方法,分别对内六角蜂窝型与星型超材料结构隔振基座的力学性能进行分析,并在整船有限元计算中对比分析了隔振基座的隔振性能。研究表明,负泊松比超材料隔振基座的静力学性能与传统基座类似,隔振性能相比传统基座有明显提升,可以实现船用主机低中频段的隔振和主机基座设计的轻量化。     

负泊松比超材料隔振基座的实船应用分析

文章主要研究负泊松比超材料隔振基座在实船主机减振中的应用。通过数值计算方法,分别对内六角蜂窝型和星型超材料结构隔振基座的力学性能进行分析,并在整船有限元计算中对比分析隔振基座的隔振性能。研究表明,负泊松比超材料隔振基座的静力学性能与传统基座类似,隔振性能相比传统基座有明显提升,可以实现船用主机低中频段的隔振和主机基座设计的轻量化。     

负泊松比内凹蜂窝圆柱壳水下抗冲击响应研究

基于Abaqus声固耦合法对水下爆炸工况下,负泊松比内凹蜂窝圆柱壳的抗冲击性能进行研究。主要分析双层圆柱壳外壳、内壳和肋板的最大变形、等效塑性应变、动能和内能结果,讨论了不同肋板间距工况对双层圆柱壳抗冲击响应的影响。结果表明,在肋板总重一定条件下,增大肋板间距、增大肋板宽度、减少肋板数量,外壳最大变形、等效塑性应变、动能、内能呈增大趋势;内壳和肋板最大变形、等效塑性应变、动能、内能呈减小趋势。     

高强聚乙烯/负泊松比复合结构抗侵彻性能快速预报研究

本文旨在利用代理模型技术实现高强聚乙烯-负泊松比效应复合结构抗侵彻性能的快速预报,首先对高强聚乙烯层合板抗弹片侵彻数值仿真方法进行验证,建立可靠的高强聚乙烯-负泊松比效应复合结构抗侵彻数值仿真模型,并构建了其弹道极限快速预报的代理模型;分析了不同的代理模型方法和采样方式对代理模型精度的影响规律。结果表明,相较多项式响应面和径向基函数代理模型,Kriging代理模型的预报精度最高,最大相对误差为18.1%,归一化均方根误差为8.8%,相关系数为0.85;正交设计试验方法较拉丁超立方采样方式更适合复合结构弹道极限速度预报,本文为侵彻载荷下结构动态响应快速预报研究提供了参考。     

芯层几何构形对复合材料波纹夹层结构冲击特性的影响

复合材料夹层结构广泛应用于航空航天、舰船等领域,其低速冲击特性近年来受到广泛关注.为研究芯层几何构型对夹层结构冲击特性的影响,首先制备了碳纤维面板、铝合金芯层的复合材料夹层结构,并开展了实验研究,然后基于AUBAQUS通用软件平台,开发了用户自定义材料VUMAT,对模型试件进行了仿真模拟,仿真计算结果与试验结果吻合较好.基于此,针对5种不同芯层几何构型的波纹夹层结构,进行了冲击性能的系列计算.结果表明:针对不同的冲击能量,芯层的几何构型在低能冲击下对结构的冲击损伤范围和吸能能力有较大的影响,而在高能冲击下影响却很小.     

几种新型薄壁组合结构的轴向冲击吸能特性研究

金属薄壁管是一种有效的吸能结构，并且在吸能体系中得到了广泛应用。用非线性有限元方法研究了轴向冲击载荷作用下方形直壁管和锥壁管的吸能特性，基于提高结构的吸能能力的考虑提出了几种锥壁组合结构和具有引发机制的直壁组合结构。数值计算结果表明组合结构的吸能能力较之原始结构有显著提高。