The impact of periodic axial loads on nonlinear dynamic instability behavior of Inconel 625 pipes

In various engineering fields like aerospace and aircraft structures or marine and offshore platforms, constitutive material of critical components should be made of specific materials that can work properly in the required workspace. Such materials must have excellent properties such as high mechanical strength as well as great resistance to corrosion, oxidation, and creep. Inconel 625 is a superalloy that is chosen as constitutive material of critical components due to its great abilities. On the other hand, since investigating Inconel 625 pipe has not been done yet, different mechanical characteristics of using structures made of Inconel 625 should be assessed. Additionally, doing so would be necessary to gather information for current industrial affairs and also future investigations. Therefore, the nonlinear dynamic instability response of axially loaded Inconel 625 pipes is investigated in the current article. The pipe structure is modeled via the Donnell shell theory and nonlinear von Kármán theory. The motion equations of pipes are established by applying the Hamiltonian approach. Then, in order to alter the nonlinear derived partial differential equations into the Mathieu-Hill equation, both Navier's solution and Airy stress function are implemented. Additionally, the amplitudes of steady-state oscillation of the Inconel 625 pipe are determined by employing Bolotin's method. Eventually, the impacts of various effective parameters on the nonlinear dynamic behaviors of Inconel 625 pipes are evaluated. The results indicate static and dynamic load factors possess a remarkable effect on instability exciting areas and steady-state vibration amplitudes of pipe. Moreover, the dynamic instability response of the pipe is dependent on the radius-to-thickness and length-to-radius ratios, and also how the ratios are affected depends on the wave number.     

基于联合仿真技术的转缸式斜盘活塞发动机动力学研究

基于Adams和Matlab/Simulink联合仿真技术建立转缸式斜盘活塞发动机的动力学模型,得到发动机关键零部件的速度、加速度、受力以及平衡特性,并利用实际热车试验数据对模型进行验证。仿真结果表明:在满足热强度的前提下,应尽量提高发动机缸内压力,降低发动机转速;后球心圆直径对发动机的运转平稳性影响较大;增加一定的周向位移可提高发动机的机械效率;后球头和后球座之间的摩擦功率最大,需重点考虑润滑和冷却;转缸式斜盘活塞发动机是自平衡的。研究结论可为发动机的工程设计和评估提供重要参考价值。     

轮胎式集装箱门式起重机起升动载系数的研究

对弹性支承的轮胎式集装箱门式起重机的起升动载系数的力学模型、求解方法和计算公式等进行了理论研究和测试验证。理论计算和实际测试结果的比对表明,动态力学模型与实际情况较接近,计算公式和计算方法正确,测试结果可信。     

船用环氧树脂垫片的浇注成型及相关力学性能研究

对船用环氧树脂垫片的浇注成型特点及垫片的弹性模量、位移阻抗(动刚度)等进行试验和理论研究。在环氧垫片成型过程中,应严格按照环氧浇注工艺进行操作,避免产生气泡等缺陷。浇注成型后,应对样品试件进行相关的力学性能测试,以得到其准确的弹性模量等参数。3种环氧树脂垫片的位移阻抗值较接近,比钢制垫片的小,有利于提高减振性能。研究结果可为环氧树脂垫片的工程应用及减振分析提供参考。     

基于修正CS模型的船用低碳钢动态力学性能研究

为了得到船用低碳钢的动态力学性能及本构关系,运用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 2~3 900 s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线,对Cowper-Symonds材料模型进行了修正,得到了两种形式的本构关系,并讨论了模型的适用性。结果表明:船用低碳钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应;两种动态本构关系可以描述材料在冲击荷载下的力学性能;模型在高应变率(2 000 s-1)下的使用应慎重。     

顺应式垂直通路立管新构型设计及其力学性能分析

为研究顺应式垂直通路立管（以下简称CVAR）的力学特性,本文基于虚功原理和变分原理创建了CVAR力学模型,并与文献结果进行对比验证,之后在原构型的基础上提出改进,在进一步校正浮力因子后对CVAR进行时域内的动力响应分析。结果表明：新构型相较于原构型不仅减少了浮力块的布置数量,而且在设计位置和极端偏移情况下都能保证良好的作业性能;新构型过渡段的浮力因子在1.08~1.82范围内能满足文中给出偏移情况下的作业要求;CVAR的动力分析中,下部区域（靠井口位置）的各项位移很小,能保持良好的作业性能;过渡段区域由于弯矩较大引起应力值较高,是应优先检测的位置。     

基于ADAMS的中压直流断路器分闸运动仿真分析

根据对中压直流断路器分闸运动原理的分析,建立了中压直流断路器的动力学模型.应用弹性动力学理论,采用多体动力学机械系统仿真软件ADAMS对断路器进行分闸过程仿真分析.搭建了断路器机械特性测试回路,进行验证试验.试验结果表明,该断路器分闸动态特性试验结果与仿真结果相吻合,其性能指标能满足该断路器的设计要求.该仿真方法为中压...     

非结构化有限体积法研究薄板的冲击动力学问题(英文)

The examination of an unstructured finite volume method for structural dynamics is assessed for simulations of systematic impact dynamics. A robust display dual-time stepping method is utilized to obtain time accurate solutions. The study of impact dynamics is a complex problem that should consider strength models and state equations to describe the mechanical behavior of materials. The current method has several features. 1) Discrete equations of unstructured finite volume method naturally follow the conservation law. 2) Display dual-time stepping method is suitable for the analysis of impact dynamic problems of time accurate solutions. 3) The method did not produce grid distortion when large deformation appeared. The method is validated by the problem of impact dynamics of an elastic plate with initial conditions and material properties. The results validate the finite element numerical data.     

船用917钢抗冲击性能试验

无论金属材料或是非金属材料,其力学性能都是与应变率相关的.由于应变率历史效应以及在高速变形条件下产生绝热剪切带等不稳定性因素,使得材料对于高应变率响应的问题变得十分复杂,而一些实验方法则起到了重要作用.材料的本构关系是与水下爆炸等现象仿真研究的精度直接相关的,材料在高应变率下本构关系的确定,对水下爆炸等产生高应变率现象进行仿真研究具有重要意义.本文通过Hopkinson杆装置对船用917低磁钢进行了抗冲击性能研究,并由试验给出了仿真研究中适用的本构关系.     

水下浮式结构优化设计及力学特性试验

针对大长细比浮式结构水下工作时存在涡激振动、结构稳定性差、动态特性明显等问题,分析计算水下浮式结构力学特征、动力学特性,寻找解决减小水下浮式结构涡激振动效应的方法。同时采用物理模型试验方法验证研究成果的准确性。研究结果表明,采用合理导流板结构形式,可有效降低水下浮式结构涡激振动效应。该理论分析与仿真计算方法可有效应用于水下浮式结构优化设计。     

柔性立管整体分析(英文)

The mechanical performance of a flexible riser is more outstanding than other risers in violent environmental conditions. Based on the lumped mass method, a steep wave flexible riser configuration attached to a Floating Production Storage and Offloading (FPSO) has been applied to a global analysis in order to acquire the static and dynamic behavior of the flexible riser. The riser was divided into a series of straight massless line segments with a node at each end. Only the axial and torsional properties of the line were modeled, while the mass, weight, and buoyancy were all lumped to the nodes. Four different buoyancy module lengths have been made to demonstrate the importance of mode selection, so as to confirm the optimum buoyancy module length. The results in the sensitivity study show that the flexible riser is not very sensitive to the ocean current, and the buoyancy module can reduce the Von Mises stress and improve the mechanical performance of the flexible riser. Shorter buoyancy module length can reduce the riser effective tension in a specific range of the buoyancy module length when other parameters are constant, but it can also increase the maximum curvature of the riser. As a result, all kinds of the riser performances should be taken into account in order to select the most appropriate buoyancy module length.     

碰撞载荷作用下加筋板架动响应分析研究

研究碰撞载荷作用下加筋板架的动态响应对于深入理解船舶碰撞力学机理和开展船舶耐撞性结构设计具有重要的指导意义。基于最近国外加筋板架碰撞模型系列试验结果,应用数值仿真的方法对其中5种典型加筋板架进行计算分析,得到不同加强筋情形下板架的动态响应特征,并从损伤变形模态及变形大小、应变三个方面与模型试验结果进行对比分析,结果表明两者具有很好的一致性,同时证明了本文碰撞数值仿真方法的有效性。     

基于转盘测阻法的天然乳胶涂层减阻特性研究

利用转盘测阻法对天然乳胶涂层的减阻特性进行探究,确定雷诺数和柔性系数对涂层减阻效果的影响。利用喷涂法将天然乳胶和氨水混合溶液喷涂于转盘上,制成一种柔性涂层,并通过密度测定、硬度测定、力学性能测试和动态热力学分析等试验方法对涂层的物理性能与基本力学性能进行测定。试验结果显示,天然乳胶涂层密度为950 kg/m³,与水的密度接近,并且该涂层具有弹性模量低、撕裂强度大,断裂伸长率大的优点。采用转盘测阻法对涂层阻力进行测试,结果显示,当涂层厚度为0.2 mm、转速为100 r/min时达到最大减阻率15%,因此可断定天然乳胶涂层具有良好的物理机械性能,其减阻效果与水流状态及自身柔性存在一定关系,在特定情况下可实现良好的减阻效果。     

格栅加筋土挡墙弹塑性动力有限元分析

基于自洽理论和应变相客观点建立了筋土复合材料力学模型,编制了可用于求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的非线性动力响应的有限元分析程序,并对一台阶式格栅加筋土挡墙的结构特性进行弹塑性动力有限元分析.数值分析全面地反映了墙体及后方填土内部的位移、应力、筋带拉力及塑性区的分布和变化规律,并与工程实际及大尺度模型试验测试结果吻合较好.     

舰载导弹垂直发射时适配器动态特性研究

为研究舰载导弹发射时的适配器动态特性,应用有限元软件Abaqus建立含有适配器的舰载导弹垂直发射非线性结构动力学模型,并采用中心差分法进行发射过程的瞬态动力学计算;计算结果揭示发射过程中适配器的应力变化、所受摩擦力变化规律及适配器厚度变化规律,为舰载导弹垂直发射箱中适配器的设计提供设计依据。     

动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括：建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

基于SPH方法的连续式破冰数值模拟

根据海冰的力学性质,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法建立海冰本构模型,模拟冰锥实验并与实验结果对比,对冰材料模型准确性进行验证.利用显式动力分析软件LS-DYNA模拟破冰船连续式破冰,得到了海冰的损伤变形和破冰阻力,同时研究了船舶航速和海冰厚度等参数对冰载荷的影响.分析研究表明:应用SPH方法建立的海冰模型能够真实的反映海冰的力学性能,对连续式破冰过程实现较为准确的模拟,为船冰碰撞的数值模拟提供了新思路.     

船用调距桨机液伺服装置跟随性能仿真分析

文章分析了调距桨驱动方式的船用动力推进系统的机液伺服装置的工作原理,建立了Amesim模型,从调距桨转速、机液伺服阀流量两方面分析了机液伺服装置的跟随性能.     

跨域无人平台水面垂直起飞动态特性数值模拟

[目的]旨在研究跨域无人平台从水面垂直起飞过程中平台的运动及动力学特性.[方法]采用黏流CFD方法结合重叠网格技术和多自由度DFBI(dynamic fluid body interaction)运动模型,针对跨域无人平台在水面垂直起飞至空中的跨域过程的动态特性,开展数值模拟研究.[结果]模拟结果显示:在垂直起飞过程中...     

某渡船跳板动力学研究

渡船作为渡河的唯一承载工具,跳板频繁发生破裂,跳板的结构安全性逐渐引起重视。专家学者大多数研究集中在对跳板的静力学研究;本文对跳板动力学研究,并对渡船跳板进行试验和仿真联合研究;通过数值计算方法能够清楚查看跳板的力学行为,并利用实验方法验证数值计算方法的可靠性;弥补了跳板动力响应研究的不足,为跳板安全性分析提供了一种可靠方法。