开圆孔波纹夹层板单向拉伸状态的应力极值优化求解

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作者 王小明 姜春萌 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期158-165,共8页

[目的]旨在研究开圆孔无限波纹夹层板单向拉伸状态的应力分布,寻求最不利开孔位置。[方法]采用ANSYS软件子模型方法计算不同开孔位置的应力分布,并用ANSYS软件提供的零阶优化设计方法寻求最大应力集中系数时的开孔位置。[结果]开孔附近... [目的]旨在研究开圆孔无限波纹夹层板单向拉伸状态的应力分布,寻求最不利开孔位置。[方法]采用ANSYS软件子模型方法计算不同开孔位置的应力分布,并用ANSYS软件提供的零阶优化设计方法寻求最大应力集中系数时的开孔位置。[结果]开孔附近的应力分布与网格划分密切相关,最大应力总是出现在芯层板上。开圆孔无限波纹夹层板单向拉伸状态的应力集中系数普遍大于3,最大可达4.104。[结论]先整体模型再子模型的应力极值优化分析过程既可以节省计算时间,又可得到较高计算精度,提高优化效率。 展开更多

关键词 开孔波纹夹层板 应力集中 孔边应力 极值优化求解

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U型折叠式夹层板防护性能数值仿真分析 被引量：10

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作者 张延昌 周红 +1 位作者 王果 王自力 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期1191-1201,共11页

开展夹层板单元防护性能研究可为舰船防护结构设计提供指导。以某船底加筋板架为应用对象,设计出U型折叠式夹层板结构;利用MSC.Dytran对船底板架及夹层板结构在水下爆炸冲击载荷下的动态响应进行数值仿真分析,通过分析流—固耦合压力、... 开展夹层板单元防护性能研究可为舰船防护结构设计提供指导。以某船底加筋板架为应用对象,设计出U型折叠式夹层板结构;利用MSC.Dytran对船底板架及夹层板结构在水下爆炸冲击载荷下的动态响应进行数值仿真分析,通过分析流—固耦合压力、损伤变形、速度、加速度、结构塑性吸能等性能参数,对比研究两结构的防护性能;分析夹层板在不同冲击强度下的损伤特性,面板厚度、夹芯板厚、夹芯与面板夹角、夹芯单元宽度、夹芯高度等结构参数对夹层板损伤变形、结构吸能等特性的影响。通过研究得到了U型夹层板在水下爆炸冲击载荷下的损伤特性、变形模式等,U型夹层板的防护性能明显优于传统加筋板架,夹芯层在夹层板抵抗水下冲击载荷中起到关键作用,结构参数对防护性能产生不同程度的影响。 展开更多

关键词 U型折叠式夹层板 水下爆炸 防护性能 数值仿真 结构参数

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折叠式夹层板横向吸能特性研究 被引量：6

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作者 张延昌 胡宗文 +1 位作者 俞鞠梅 王自力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第14期115-122,共8页

折叠式夹层板作为轻型结构在舰船中应用前景广阔,而夹芯层结构为决定夹层板力学性能的关键因素。在总结现有折叠式夹层板类型基础上对其进行分类,整理出20种折叠式夹层板型式,进行结构概念设计;利用Abaqus数值仿真分析各种型式夹层板在... 折叠式夹层板作为轻型结构在舰船中应用前景广阔,而夹芯层结构为决定夹层板力学性能的关键因素。在总结现有折叠式夹层板类型基础上对其进行分类,整理出20种折叠式夹层板型式,进行结构概念设计;利用Abaqus数值仿真分析各种型式夹层板在横向压皱载荷下准静态压皱力学行为,获得各种夹层板压皱变形模式、压皱性能及吸能效率。对比分析表明,V-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及U-Ⅰ五种夹层板结构的吸能效率、平均压皱强度较高,作为吸能结构较优;而U-Ⅳ、Circle Tube-Ⅰ、U-Ⅱ三种夹层板结构在一定条件下可作为吸能结构。 展开更多

关键词 折叠式夹层板 概念设计 吸能特性 数值仿真

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Y型激光焊接夹层板抗爆性能分析 被引量：13

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作者 王果 张延昌 《舰船科学技术》 北大核心 2012年第9期68-75,共8页

金属基折叠式夹层板具有优良的抗冲击性能,Y型激光焊接夹层板(Y-LASCOR)作为其中一种新型结构,需对其抗爆性能进行分析研究。本文基于非线性有限元软件MSC.Dytran开展水下爆炸冲击波载荷作用下Y-LASCOR的抗爆性能研究,并在此基础上研究Y... 金属基折叠式夹层板具有优良的抗冲击性能,Y型激光焊接夹层板(Y-LASCOR)作为其中一种新型结构,需对其抗爆性能进行分析研究。本文基于非线性有限元软件MSC.Dytran开展水下爆炸冲击波载荷作用下Y-LASCOR的抗爆性能研究,并在此基础上研究Y-LASCOR的主要尺寸参数对其抗爆性能的影响。研究结果表明,Y-LASCOR在水下爆炸冲击波载荷作用下,下面板发生膜拉伸变形,夹芯层发生压皱变形,对上面板起到缓冲作用,降低了上面板的损伤变形,改善了结构吸能效率,表现出了优良的抗爆性能;上、下面板厚度tt,tb和夹芯壁厚tc在一定范围内可以有效改善Y-LASCOR的抗爆性能;夹芯层高度H对结构抗爆性能的影响不大。 展开更多

关键词 Y型激光焊接夹层板(Y-LaSCOR) 水下爆炸 抗爆性能 参数影响

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等效刚度法计算波纹夹层板弯曲变形与应力 被引量：2

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作者 王小明 魏强 潘曼 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第2期90-98,107,共10页

[目的]为探索波纹夹层板弯曲问题的计算方法,求解波纹夹层板的弯曲变形与应力,提出一种等效刚度法。[方法]将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性体,应用卡氏定理求解芯层的等效弹性模量,最后应用层合板理论计算夹层板的整体刚度。依据夹... [目的]为探索波纹夹层板弯曲问题的计算方法,求解波纹夹层板的弯曲变形与应力,提出一种等效刚度法。[方法]将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性体,应用卡氏定理求解芯层的等效弹性模量,最后应用层合板理论计算夹层板的整体刚度。依据夹层板的整体刚度,求解正交异性板的弯曲平衡方程,计算出夹层板的弯曲变形分布;通过求出的变形,应用虎克定律,即可推导夹层板的弯曲应力分布。[结果]通过算例验证,与文献[7]的方法相比,本文方法计算的刚度误差为-6.98%;与有限元法相比,本文方法计算的夹层板变形最大误差为-2.01%,应力最大误差为3.63%。[结论]这种分层累加计算整体刚度的方法,不仅可避免完全直接采用文献[7]的方法计算刚度时的复杂繁琐推导,而且用于弯曲计算还可获得较好的精度。 展开更多

关键词 波纹夹层板 等效刚度 弯曲变形 弯曲应力 等效模量

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激光焊接夹层板结构设计程序开发 被引量：1

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作者 胡宗文 刘昆 +1 位作者 张延昌 王自力 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第1期112-118,共7页

基于U-I型、U-IV型、V-I型、V-IV型4种夹层板结构形式,利用PCL(Patran Command Language)语言对MSC.Patran进行二次开发,设计开发出折叠式夹层板结构设计程序(FEA-LASCOR)。该程序仅需设计者在用户界面简单操作即能够实现夹层板板格快... 基于U-I型、U-IV型、V-I型、V-IV型4种夹层板结构形式,利用PCL(Patran Command Language)语言对MSC.Patran进行二次开发,设计开发出折叠式夹层板结构设计程序(FEA-LASCOR)。该程序仅需设计者在用户界面简单操作即能够实现夹层板板格快速建模、屈服强度分析、结果处理等功能。验算分析表明FEALASCOR程序具有与传统数值仿真分析一样的精度,并缩短了繁琐的建模工作,显著提高设计分析效率,为夹层板船体结构设计高效、快捷的分析工具。 展开更多

关键词 结构设计 折叠式夹层板 PCL 参数化建模

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V型波纹夹层板弯曲问题的高阶剪切变形理论计算方法 被引量：1

7

作者 王小明 潘曼 魏强 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期1039-1051,共13页

为了求解V型波纹夹层板的弯曲变形与应力,本文应用能量等效法求解芯层的等效弹性模量,将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性板,夹层板整体则等效成层合板。依据高阶剪切变形理论和最小势能原理,推导波纹夹层板的弯曲微分方程,并采用双傅... 为了求解V型波纹夹层板的弯曲变形与应力,本文应用能量等效法求解芯层的等效弹性模量,将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性板,夹层板整体则等效成层合板。依据高阶剪切变形理论和最小势能原理,推导波纹夹层板的弯曲微分方程,并采用双傅立叶级数法求解该方程。通过薄夹层板算例验证,在夹层板的变形计算结果中,本文方法与有限元法吻合良好;在夹层板的应力计算结果中,有限元法计算的弯曲应力沿波纹方向分布表现出振荡现象,本文方法的应力分布是其振荡峰值的光滑插值曲线。集中载荷作用下的厚夹层板算例表明,在平行于矩形板边缘的横剖面上,本文方法计算的位移最大值和应力最大值普遍大于有限元法结果。 展开更多

关键词 波纹夹层板 高阶剪切变形理论 能量等效法 正交异性板 等效弹性模量

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折叠式夹层板面内连接结构优化设计方法研究 被引量：1

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作者 王果 何沁园 +2 位作者 王志斌 王自力 刘昆 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第21期27-36,共10页

夹层板具有优越的力学性能,能够迎合未来海军舰船结构发展的需求,但夹层板连接结构成为限制其在舰船设计中应用的重要因素。本文基于折叠式夹层板系统地研究了夹层板面内连接结构优化设计方法,提出了夹层板连接结构设计原则,在此基础上... 夹层板具有优越的力学性能,能够迎合未来海军舰船结构发展的需求,但夹层板连接结构成为限制其在舰船设计中应用的重要因素。本文基于折叠式夹层板系统地研究了夹层板面内连接结构优化设计方法,提出了夹层板连接结构设计原则,在此基础上提出了4种折叠式夹层板面内连接结构概念设计方案,并基于折叠式夹层板结构尺寸提出了面内连接结构初步设计方案,并基于此分别开展了面内连接结构尺寸优化设计和形式优化设计,最终基于综合评分法确定了最优的面内连接结构设计方案,并提出了用于指导夹层板面内连接结构设计的优化设计方法。 展开更多

关键词 折叠式夹层板 面内连接结构 力学性能 优化设计

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计及焊缝的U型激光焊接夹层板压皱力学行为研究

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作者 王果 张延昌 刘昆 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期565-573,共9页

U型激光焊接夹层板在舰船防护结构设计中具有广阔的应用前景。文章基于非线性有限元软件Abaqus研究了激光穿透焊T型接头在弯矩载荷作用下结构的变形特征和极限承载能力,并对加载速率、焊缝尺寸对极限承载能力的影响进行了研究;然后研究... U型激光焊接夹层板在舰船防护结构设计中具有广阔的应用前景。文章基于非线性有限元软件Abaqus研究了激光穿透焊T型接头在弯矩载荷作用下结构的变形特征和极限承载能力,并对加载速率、焊缝尺寸对极限承载能力的影响进行了研究;然后研究了计及焊缝的U型夹层板的压皱力学行为,并分析了穿透焊缝处理方式及焊缝尺寸参数对压皱性能的影响。结果表明:激光穿透焊T型接头在弯曲变形模式下夹芯壁板趾端与面板发生接触,使得载荷重新分配,提高了结构的极限承载能力;加载速率对极限承载能力影响不大,不同的焊缝尺寸对极限承载能力均有不同程度的影响。U型激光焊接夹层板在压皱过程中夹芯屈曲、压皱变形,有效吸收冲击能量;压皱性能随焊缝尺寸的增加呈现小幅度增加,但焊缝尺寸变化较大会对压皱性能产生较大影响;焊缝简化处理方式计算得到的压皱性能较实际焊缝大,在有限元技术中两种焊缝简化处理方式可以通用。 展开更多

关键词 U型激光焊接夹层板 穿透焊T型接头 极限承载能力 压皱性能 参数影响

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金属夹层结构的舰船应用研究综述 被引量：28

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作者 陈杨科 何书韬 +4 位作者 刘均 操戈 王虎 罗刚 徐峰 《中国舰船研究》 2013年第6期6-13,共8页

金属夹层结构作为一种未来工程应用的新型结构,在舰船领域有着广阔的应用前景。立足于水面舰船背景,从金属夹层结构的基本类型、在舰船中的应用、抗爆抗冲击性能分析以及目前存在的技术难点等几个方面进行综述,发现在此领域有4个方面的... 金属夹层结构作为一种未来工程应用的新型结构,在舰船领域有着广阔的应用前景。立足于水面舰船背景,从金属夹层结构的基本类型、在舰船中的应用、抗爆抗冲击性能分析以及目前存在的技术难点等几个方面进行综述,发现在此领域有4个方面的问题亟待解决:应系统地开展舰用金属夹层结构的相关基础研究;需尽快系统地开展关于波纹夹芯板的相关研究;在相关基础研究的基础上,开展设计技术研究;开展大量试验研究工作,降低设计风险。 展开更多

关键词 舰船 金属夹层结构 波纹夹芯板 连接结构 制造工艺

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结构热防护一体化复合材料研究进展 被引量：10

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作者 周世豪 倪楠楠 +3 位作者 刘彬 王召娣 戴峰 许亚洪 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1-15,共15页

超高声速飞行器飞行速度快、飞行时间久的需求对结构及热防护体系提出了更苛刻的挑战,结构防隔热一体化设计能够兼顾承载和热防护双重功能,充分发挥材料高温强度潜力,减少各部件由温差引起的热应力,减轻结构质量和热防护的质量,增加机... 超高声速飞行器飞行速度快、飞行时间久的需求对结构及热防护体系提出了更苛刻的挑战,结构防隔热一体化设计能够兼顾承载和热防护双重功能,充分发挥材料高温强度潜力,减少各部件由温差引起的热应力,减轻结构质量和热防护的质量,增加机动性和有效承载能力,具有比传统热防护更高的结构效率,同时实现可重复使用,降低成本。本文综述国内外一体化热防护技术研究现状,介绍各个典型技术方案的结构特征和热防护材料,在此基础上,总结一体化热防护发展的特点和不足,探讨一体化热防护的发展趋势。国内目前仍处于研发起步阶段,拓宽对结构防隔热一体化的技术认知,积极发展结构材料与热防护材料低成本共固化技术,同时不断开发和引入新的热防护材料,加强对主动冷却结构热防护一体化技术的研发力度,是国内结构热防护技术能够快速应用的可行之路。 展开更多

关键词 结构防热一体化技术 金字塔网格夹芯板 波纹夹芯板 共固化 防热材料

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准静态压缩载荷作用下U型折叠式夹层板芯层变形机理研究 被引量：2

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作者 李遥 刘昆 +1 位作者 沈超明 王加夏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期223-230,269,共9页

折叠式夹层板具备优越的力学性能,可满足船舶设计的诸多要求,已开始应用于高端船舶的设计制造中。以U型折叠式夹层板为研究对象,从试验、仿真以及解析三方面,研究了面内准静态压缩载荷作用下U型折叠式夹层板的解析预报方法。通过设计开... 折叠式夹层板具备优越的力学性能,可满足船舶设计的诸多要求,已开始应用于高端船舶的设计制造中。以U型折叠式夹层板为研究对象,从试验、仿真以及解析三方面,研究了面内准静态压缩载荷作用下U型折叠式夹层板的解析预报方法。通过设计开展准静态压缩试验以及相应的数值计算,分析得出了U型夹层板在准静态压缩载荷作用下结构变形的特征并对夹层板的变形过程进行归纳分类;在此基础上,提出了折叠式夹层板结构在准静态压缩载荷下的变形模式,建立了折叠式夹层板塑性变形的几何数学模型,并推导出夹层板结构变形抗力的解析计算公式,最后以试验和仿真结果为依据验证解析计算方法和公式的正确性。结果表明:解析结果与试验和仿真结果吻合较好,该研究的解析法对折叠式夹层板压皱性能设计及评估具有指导意义。 展开更多

关键词 U型夹层板 面内准静态压缩载荷 试验和仿真 变形模式 解析计算法

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组合压载下金属折叠式夹层板的后屈曲极限强度分析 被引量：6

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作者 洪婷婷 田阿利 潘康华 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第9期43-47,共5页

金属夹层板以优异的力学性能已应用于实船。本文根据与加筋板重量相当原则,设计一种金属折叠式夹层板结构,考虑其应用于舰船甲板的受力特性,采用非线性有限元方法,研究夹层板结构在不同组合载荷作用下的非线性后屈曲极限强度。首先通过... 金属夹层板以优异的力学性能已应用于实船。本文根据与加筋板重量相当原则,设计一种金属折叠式夹层板结构,考虑其应用于舰船甲板的受力特性,采用非线性有限元方法,研究夹层板结构在不同组合载荷作用下的非线性后屈曲极限强度。首先通过与经验公式及相关结果对比验证了本文数值仿真方法和技术的可行性和准确性;然后建立双向面内受压和垂向载荷作用下的金属折叠式夹层板结构数值模型,基于屈曲特征值确定屈曲极限强度分析的初始缺陷;考虑结构初始缺陷,计算得到夹层板结构的后屈曲极限强度;对金属折叠式夹层板在不同组合载荷作用下的横向、纵向后屈曲极限承载能力进行计算分析;并与传统加筋结构对比,结果显示本文设计的金属折叠式夹层板结构具有更优异的稳定性和极限承载力,结果对金属夹层板的应用与强度设计提供参考。 展开更多

关键词 折叠式夹层板 后屈曲 组合压载 非线性有限元分析

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