泡沫铝填充I型夹层板尺寸参数对腹板屈曲失效模式的影响分析

[目的]为掌握面板间距、板厚等尺寸参数对泡沫铝填充I型夹层板腹板屈曲失效模式的影响,需揭示其在面外压缩过程中的承载特性变化规律.[方法]采用非线性有限元法模拟复合夹层板面外压缩过程,其中泡沫铝材料的力学性能参数根据试验获得,在计算模型中由各向同性crushable foam材料模型实现.通过准静态压缩试验与仿真计算结果...     

船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究

泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证。在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响。结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律。与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能。     

泡沫铝的水下声吸收特性及影响因素

本文研究了泡沫铝的水下声吸收特性及其孔结构参数、厚度对其性能的影响.结果表明,泡沫铝具有较好的水声吸声性能,而且,当孔径减小,孔隙率、厚度增大时,水声吸声性能提高.     

焊接初始缺陷对海洋平台横撑极限强度的影响

为了研究焊接初始缺陷对海洋平台结构极限强度的影响,采用热弹塑性有限元法对不同焊接顺序下半潜式海洋平台横撑结构的焊接过程进行模拟,获得横撑结构的焊接残余应力和变形。在此基础上,采用Riks法计算含焊接初始缺陷的横撑结构的轴向压缩极限强度。结果表明:在2种焊接顺序下,横撑结构的纵向构件发生局部屈曲时的压缩载荷相差约11%,含焊接初始缺陷的横撑结构的屈曲压缩载荷比无缺陷的横撑结构小约18.45%;由于该结构整体的刚度较大,焊接初始缺陷和焊接顺序对横撑结构最终极限强度的影响较小。     

开孔泡沫铝水下吸声性能实验

对水饱和与空气饱和开孔泡沫铝进行水下吸声性能实验研究,比较了厚度和3种不同背衬(空气背衬、水背衬和钢背衬)对其吸声性能的影响。实验发现,在500～4 000 Hz范围内,空气饱和开孔泡沫铝水下吸声性能相对较好,水饱和开孔泡沫铝的水下吸声性能很弱。厚度和背衬对空气饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响明显,对水饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响很小。水饱和开孔泡沫铝不宜用作水下低频吸声材料,而将空气饱和开孔泡沫铝用作水下吸声材料时,应采取有效的防护措施,避免水渗入内部。否则,开孔泡沫铝吸声性能将严重降低。     

焊接变形和应力对甲板板架极限强度的影响

船舶建造过程中,焊接引起的结构变形和应力对船舶结构性能产生影响。以典型船舶甲板板架为例,研究焊接初始缺陷对甲板板架极限强度的影响。采用数值仿真方法模拟甲板板架的焊接过程,获得结构焊接变形和残余应力,对含初始缺陷的板架结构施加轴向压缩载荷,计算板架结构的极限强度,并与理想结构进行比较研究。结果表明,轴向压缩载荷下,甲板板变形过大是引起板架整体失稳的主要因素;焊接变形及残余应力显著地削弱甲板板架极限承载能力,焊接初始缺陷降低甲板板架整体刚度,影响结构失效模式。     

新型船用吸声材料泡沫铝

扼要介绍了用熔体发泡法制造泡沫铝的制造过程 ,泡沫铝孔径为 2～ 7mm,孔隙率为 80 %～ 90 % ,最大制品尺寸为 60 0 m× 60 0 mm× (8～ 40 0 ) mm。重点研究了泡沫铝的吸声性能、热学性能、阻尼性能、机械性能、吸湿性能及无毒性能。结果表明 ,泡沫铝是一种综合性能良好的新型吸声材料。平均吸声系数可达 0 .4～ 0 .5 2 ,且随孔径的减小 ,孔隙率、厚度的增大 ,吸声性能提高。压缩加工对泡沫铝的吸声性能有很大影响 ,压缩率为 40 %时 ,吸声性能最好。泡沫铝导热系数仅为未发泡铝的 1 /60 0 ,远远低于大理石 ,也低于石棉板 ;耐火温度可达 80 0℃。其内耗比致密铝高 3～ 7倍 ,比高阻尼 Zn-Al合金高 2～ 4倍。其强度为几个 MPa数量级。它不吸湿 ,吸湿率为 0 .0 % ,无毒性。     

小型混凝土空心砌块墙热阻的数值优化

对小型混凝土空心砌块墙的固体导热、空气自然对流以及孔壁间辐射的耦合换热过程进行了数值模拟,得出了空心墙体的当量热阻值,并以墙体当量热阻为标准找出了此种空心砖的最优孔洞结构.另外还分析得出了孔隙率和孔数目对孔壁辐射换热以及空心砌块墙体当量热阻的影响规律.     

基于统计能量法泡沫铝三明治板隔声性能研究

针对泡沫铝三明治板隔声性能较难评估的问题,提出简单可行的基于统计能量评估方法。以泡沫铝三明治板结构为研究对象,基于统计能量法对其隔声性能进行数值计算,并与实验结果进行比较分析,验证了数值计算方法的可行性。利用此方法研究泡沫铝三明治板结构的夹芯泡沫铝厚度、孔隙率以及增加空气层对其隔声性能的影响,发现当夹层泡沫铝厚度为10 mm、孔隙率为70%时三明治板隔声效果最佳,泡沫铝厚度平均每增加10 mm其隔声量增加2 dB,同时增加空气层可以增加其隔声量。     

多孔泡沫金属强化相变传热研究进展

综述了近些年来多孔泡沫金属强化相变传热与应用的研究进展,主要分为实验研究和数值模拟研究两个方面.泡沫金属强化相变传热的实验研究进展主要包含池沸腾传热、管内流动沸腾传热、作为吸液芯以及与纳米流体结合强化传热这几个方面,主要分析泡沫金属的孔隙率、孔密度以及厚度等因素对强化传热的影响;数值模拟研究方面主要从泡沫金属的结构表征和数值模拟研究方法进行介绍;最后展望了泡沫金属强化相变传热的研究方向.     

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。     

金字塔点阵夹芯板单元结构准静态压缩性能研究

点阵夹芯板结构是一种新型的轻质、高强度多功能材料,在船舶领域有着广泛的应用前景。而传统金属材料的夹芯结构面板与芯子之间是通过粘结或焊接连接,易造成弱界面缺陷。基于此,提出一种增强金属材料桁架类夹芯复合壳板结构节点强度的新型加工工艺方法。首先,对点阵夹芯结构在准静态压缩载荷作用下的弹性本构关系进行理论分析;然后,对用该方法制备的节点增强金字塔点阵夹芯复合壳板单元结构进行准静态压缩试验研究。结果发现,随着载荷的增加,金属杆发生塑性屈服并在中间部位出现了断裂。最后,将试验结果与理论预测值进行比较,发现二者吻合较好,证明了理论分析的正确性。     

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。     

轮压载荷下夹层板直升机平台结构响应特性

以直升机平台甲板为研究对象,基于数值仿真方法,考虑弹性工况和塑性工况,分别采用动态冲击、轮胎准静态压载、刚体准静态压载和均布压载4种处理方式模拟轮压载荷,分析夹层板上面板、夹芯层和下面板的响应特点,讨论载荷处理方式对轮压压力分布和结构响应的影响规律,并初步探讨4种载荷处理方式间的内在关系。研究结果表明:在轮压载荷作用下,板架产生高应力、高变形的局部结构响应,采用动态冲击、轮胎准静态压载和均布载荷3种处理方式均能较好地反映夹层板响应,这3种载荷处理方式之间存在联系,轮压载荷可通过等效处理达到一定程度的简化。     

轮压载荷下夹层板直升机平台结构响应特性

以直升机平台甲板为研究对象,基于数值仿真方法,考虑弹性工况和塑性工况,分别采用动态冲击、轮胎准静态压载、刚体准静态压载和均布压载4种处理方式模拟轮压载荷,分析夹层板上面板、夹芯层和下面板的响应特点,讨论载荷处理方式对轮压压力分布和结构响应的影响规律,并初步探讨4种载荷处理方式间的内在关系。研究结果表明:在轮压载荷作用下,板架产生高应力、高变形的局部结构响应,采用动态冲击、轮胎准静态压载和均布载荷3种处理方式均能较好地反映夹层板响应,这3种载荷处理方式之间存在联系,轮压载荷可通过等效处理达到一定程度的简化。     

基于FOAM-X的多孔材料吸声性能研究

基于FOAM-X对聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫和玻璃棉3种多孔材料的吸声系数进行分析,研究了多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度、热效特征长度和粘滞特征长度对吸声性能的影响。以聚氨酯泡沫为例,在VA-ONE中进行隔声仿真,比较了3种多孔材料的吸声性能,并通过仿真值与实测值对比,验证FOAM-X对声学参数预测的可靠性。研究结果表明,多孔材料的厚度、孔隙率、背后空腔深度和粘滞特征长度对多孔材料的吸声性能具有显著影响,而热效特征长度则几乎没有影响,三聚氰胺泡沫具有良好的吸声性能,FOAM-X对声学参数预测较准确。     

船体局部曲面结构造型的三维设计

二维设计广泛适用于船舶整体结构设计中,但针对船体局部曲面结构造型设计,只能显示二维图像,造成工作人员识图难度大,设计周期长。为此提出船体局部曲面结构造型的三维设计。依托Parasolid三维设计软件,使用Parasolid图形内核函数库,完成三维基础模型建立;通过三维静态力学条件分析,优化基础模型结构;采用三维动态力学分析,检验模拟环境下曲面结构的安全性能,实现三维设计;实验数据表明,本文提出方法,减低设计周期,造型设计显示直观,减轻识图难度。     

含椭圆孔的复合材料板在压应力作用下的应力仿真计算

孔使原本连续的结构产生突变而不连续,必然会引起结构上的应力集中,降低其强度,孔的影响对于复合材料要比均质材料大得多。文中对于含椭圆孔的复合材料板,运用复变函数理论建立计算模型。采用保角映射的方法得到准确描述应力场的复变应力函数。按照所建立的数学模型对含有椭圆孔的复合材料板进行应力分析。针对在压应力作用下的含不同几个尺寸椭圆孔的正交各向异性板,讨论了其相应的孔边应力分布,并对所研究的各种情况下孔边应力场进行比较。     

三维反手性拉胀结构在静态压缩过程中的力学性能研究

针对三维反手性拉胀结构在静态压缩载荷作用下变形过程中所反映出的力学性能进行研究,使用3D打印机和FDM熔融沉积制造打印技术制作聚碳酸酯材料的结构模型。使用万能试验机对模型进行静态压缩并全时摄影,得到结构静态压缩的力位移曲线和变形过程。通过Abaqus仿真再现了模型的压缩变形过程,得到结构的应力应变场、位移变形场和变形模式。结果表明,该结构在压缩过程中泊松比数值范围为-0.45～-0.5,压缩强度为6.33 MPa,结构失效是由于中间板连接杆发生断裂破坏产生的,应力最大值出现在斜杆与面板的连接处。     

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。