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蜂窝结构缓冲装置的优化设计 被引量：10
1
作者 尹汉锋 文桂林 +1 位作者 马传帅 韩汪利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1153-1158,共6页
通过简化蜂窝结构轴向压缩的应力–应变曲线,得到了理想的蜂窝结构轴向压缩应力–应变曲线,在该理想曲线的基础上对蜂窝缓冲装置的吸能大小和缓冲力峰值进行了理论计算。为了设计出单位质量吸能量大且缓冲过载小的蜂窝缓冲装置,对蜂窝... 通过简化蜂窝结构轴向压缩的应力–应变曲线,得到了理想的蜂窝结构轴向压缩应力–应变曲线,在该理想曲线的基础上对蜂窝缓冲装置的吸能大小和缓冲力峰值进行了理论计算。为了设计出单位质量吸能量大且缓冲过载小的蜂窝缓冲装置,对蜂窝结构的胞元胞壁厚、胞壁长进行了多目标优化,根据优化结果计算出缓冲蜂窝的最小轴向长度。应用该方法对四支撑腿着陆器中的蜂窝缓冲装置进行了优化设计,并采用试验验证过的Adams多刚体力学模型对优化结果进行了仿真计算,仿真结果表明该优化设计方法能很好地指导着陆器缓冲装置的设计。该方法不仅可以减少试验次数和降低昂贵的试验成本,而且通过多目标优化设计还可以一次满足不同缓冲级别的过载要求。 展开更多
关键词 蜂窝结构 缓冲装置 快速非支配排序遗传算法 优化设计
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泡沫填充夹芯墙多胞结构的耐撞性多目标优化设计 被引量：19
2
作者 文桂林 孔祥正 +1 位作者 尹汉锋 肖久如 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期115-121,共7页
泡沫填充管由于其优秀的能量吸收性能引起越来越多的关注。根据对丝瓜结构的研究,提出一种与丝瓜横截面类似的泡沫填充夹芯墙多胞结构。基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立此种泡沫填充夹芯墙多胞结构的轴压分析有限元模型。基于多项式... 泡沫填充管由于其优秀的能量吸收性能引起越来越多的关注。根据对丝瓜结构的研究,提出一种与丝瓜横截面类似的泡沫填充夹芯墙多胞结构。基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立此种泡沫填充夹芯墙多胞结构的轴压分析有限元模型。基于多项式代理模型,采用多目标粒子群优化算法对不同截面形状的多胞结构进行了优化设计。根据优化结果对不同结构的选择给出指导性意见,使结构在满足峰值力限制的情况下拥有最好的吸能特性。提出的新型结构在车辆工程及航空航天等领域具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 泡沫填充 丝瓜结构 耐撞性 多目标优化
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三维自适应FE-SPH耦合算法在多层间隔金属靶侵彻问题中的应用 被引量：7
3
作者 胡德安 孙占华 朱婷 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期416-422,共7页
鉴于有限元算法不能有效地模拟侵彻过程所产生的金属碎片,本文中基于三维自适应FE-SPH耦合算法的基本理论,自主开发了模拟多层间隔金属靶侵彻问题的三维FE-SPH耦合计算程序。该程序采用四面体单元对多层间隔金属靶侵彻模型进行初始离散... 鉴于有限元算法不能有效地模拟侵彻过程所产生的金属碎片,本文中基于三维自适应FE-SPH耦合算法的基本理论,自主开发了模拟多层间隔金属靶侵彻问题的三维FE-SPH耦合计算程序。该程序采用四面体单元对多层间隔金属靶侵彻模型进行初始离散,计算过程中,当四面体单元等效塑性应变超过某一设定值时,单元自动转化为SPH粒子,并引入有限单元-粒子接触算法和耦合算法,实现大变形和破碎区域采用SPH方法计算,克服有限元法单元畸变存在的问题。多层间隔靶侵彻算例分析表明,三维FE-SPH耦合计算程序采用等效塑性应变作为转化判据计算结果较稳定,并且能够有效地再现侵彻过程中所产生的碎片,能够模拟侵彻碎片对后层靶的毁伤效应。 展开更多
关键词 爆炸力学 FE-SPH耦合算法 侵彻 等效塑性应变 多层间隔金属靶
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PMMA材料裂纹动态扩展及止裂研究 被引量：12
4
作者 朱婷 胡德安 王毅刚 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期230-236,共7页
PMMA俗称有机玻璃,是一种用途十分广泛的工程材料,其裂纹动态扩展及止裂是工程应用研究的难点问题。以SHPB为动态加载装置,通过实验和仿真研究了含圆孔PMMA板的单边裂纹动态扩展问题,模拟结果与裂纹动态实验结果的对比验证了仿真模型的... PMMA俗称有机玻璃,是一种用途十分广泛的工程材料,其裂纹动态扩展及止裂是工程应用研究的难点问题。以SHPB为动态加载装置,通过实验和仿真研究了含圆孔PMMA板的单边裂纹动态扩展问题,模拟结果与裂纹动态实验结果的对比验证了仿真模型的有效性。在此基础上,研究了PMMA板中的圆孔半径、预裂纹长度、止裂孔半径、止裂孔与裂纹尖端竖直位移等因素对裂纹扩展的影响。研究结果表明,圆孔半径和预裂纹长度对裂纹的起始扩展时间有明显影响,在裂纹尖端设置止裂孔可以有效地抑制裂纹的扩展,并且止裂孔半径、止裂孔与裂纹尖端竖直位移对止裂效果有显著影响。本文研究结果对PMMA材料工程应用有一定的参考价值。 展开更多
关键词 PMMA 有机玻璃 SHPB 裂纹扩展 止裂孔
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三自由度含间隙碰撞振动系统Poincaré映射Hopf-Hopf交互分岔的反控制 被引量：3
5
作者 徐慧东 文桂林 +1 位作者 伍新 张思进 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期952-959,共8页
对一类含间隙碰撞振动系统Poincaré映射的Hopf-Hopf交互分岔进行了反控制研究。首先,基于碰撞振动系统建立了六维Poincaré映射,由于六维映射相应雅克比矩阵的特征值没有解析的表达式,这使得由特征值特性描述的传统临界分岔准... 对一类含间隙碰撞振动系统Poincaré映射的Hopf-Hopf交互分岔进行了反控制研究。首先,基于碰撞振动系统建立了六维Poincaré映射,由于六维映射相应雅克比矩阵的特征值没有解析的表达式,这使得由特征值特性描述的传统临界分岔准则在确定控制增益中具有很大的局限性。针对这个局限性,建立了包含特征值分布条件、横截条件和非共振条件的显式临界准则。所建立的准则与传统的分岔准则等价,但并不依赖雅克比矩阵特征值的直接计算。然后,针对碰撞的不连续特性导致的隐式Poincaré映射在闭环系统控制设计中的困难,发展了一种基于原碰撞系统的线性反馈控制方法。最后,数值分析给出了在指定的参数点所设计的映射Hopf-Hopf交互分岔的环面解,进一步验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 非线性振动 Hopf-Hopf交互分岔 映射的临界准则 分岔的反控制 碰撞振动系统
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基于光滑扩展有限元的平板裂纹参数不确定性反求 被引量：3
6
作者 张利轩 卿宏军 胡德安 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第1期60-72,共13页
裂纹位置和尺寸等是工程监测需掌握的非常重要的信息.光滑扩展有限元是近年来发展起来的一种模拟裂纹的有效方法,即使采用极度不规则单元仍可获得精确的模拟结果,无需单元"质量"要求.因此在单元自动划分方面具有突出的优势,... 裂纹位置和尺寸等是工程监测需掌握的非常重要的信息.光滑扩展有限元是近年来发展起来的一种模拟裂纹的有效方法,即使采用极度不规则单元仍可获得精确的模拟结果,无需单元"质量"要求.因此在单元自动划分方面具有突出的优势,这一特点也使得该方法适用于裂纹反求过程的实时调用和含裂纹仿真模型的网格自动划分.研究基于光滑扩展有限元的不确定反求方法,用于识别平面弹性板中直裂纹位置和尺寸参数,即采用光滑扩展有限元法进行拉伸工况的正问题分析,通过测量平板边缘的节点位移建立优化模型,调用遗传算法实现裂纹参数的反求.反求过程中将材料的弹性模量和Poisson(泊松)比作为区间不确定变量,采用一阶Taylor(泰勒)公式实现了平板裂纹参数的不确定性反求. 展开更多
关键词 不确定性反求 光滑扩展有限元 裂纹 遗传算法 优化模型
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复合材料单搭接胶接接头低速冲击数值模拟 被引量：17
7
作者 罗书舟 陈超 +1 位作者 伍乾坤 胡德安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期142-148,186,共8页
数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真,与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。采用基于Hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤,采用... 数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真,与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。采用基于Hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤,采用内聚力单元模拟层合板的层间分离和胶层的失效,分别建立了Araldite AV138、Araldite2015和Sikaforce 7752三种不同胶胶接接头低速冲击有限元模型,研究了胶接接头在3 J和4 J能量冲击下的失效模式和能量吸收。在失效模式方面,发现Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752三种胶接接头胶层的失效模式分别为胶层完全失效、胶层部分失效和胶层未失效,三种胶接接头都出现了不同程度的层合板层间损伤,并且层间损伤依次减小。在能量吸收方面,3J能量冲击下Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752吸收能量分别为2. 73 J、2. 06 J、1. 67 J,4 J能量冲击下吸收能量分别为2. 91 J、2. 49 J、2. 26 J。仿真结果表明,在低速冲击载荷下胶接接头的失效模式和能量吸收与胶的属性密切相关。胶的韧度越低,接头损伤越严重,能量吸收越多;胶的韧度越高,接头抵抗损伤的能力越强。研究可为复合材料胶接设计与分析提供参考。 展开更多
关键词 复合材料 胶接 低速冲击 Hashin准则 内聚力单元 有限元模型
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储能锂离子电池包单体内部温度压力模拟 被引量：9
8
作者 黄志亮 王怀兴 +2 位作者 阳同光 黎灿兵 李航洋 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第15期138-146,共9页
针对储能锂离子电池热失控引发的安全问题,开发一种高效锂离子软包电池内部温度压力模拟方法,为储能系统提供电池状态实时监测工具。首先,通过融合化学反应模型、热路模型和膨胀模型,将软包电池内部生热、产气、传热、膨胀等过程集成到... 针对储能锂离子电池热失控引发的安全问题,开发一种高效锂离子软包电池内部温度压力模拟方法,为储能系统提供电池状态实时监测工具。首先,通过融合化学反应模型、热路模型和膨胀模型,将软包电池内部生热、产气、传热、膨胀等过程集成到统一的计算框架中。其次,建立基于微分方程组的软包电池温度、压力计算模型,反应模型和热路模型通过温度、生热率等状态参数彼此耦合。再次,将该方法应用于4款电池样本进行温度、压力模拟。计算值和实测值对比表明,该方法能高效计算锂离子软包电池内部温度和压力,最大模拟误差小于4%,具有良好的计算精度。并且,该方法求解过程无需调用耗时的多物理场耦合仿真,计算效率高。 展开更多
关键词 储能系统 锂离子电池 温度-压力模拟 产气 反应热
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含预制孔容器内爆问题的FEM-SPH耦合算法模拟 被引量：3
9
作者 胡廷勋 胡德安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期210-216,共7页
考虑带预制孔容器内空气的影响,采用三维FEM-SPH自适应耦合算法程序对含预制孔容器在内爆载荷作用下的动态响应过程进行了模拟,与实验所得到的破坏特征参量吻合。同时也用LS-DYNA软件中ALE算法得到的计算结果与FEM-SPH自适应耦合算法得... 考虑带预制孔容器内空气的影响,采用三维FEM-SPH自适应耦合算法程序对含预制孔容器在内爆载荷作用下的动态响应过程进行了模拟,与实验所得到的破坏特征参量吻合。同时也用LS-DYNA软件中ALE算法得到的计算结果与FEM-SPH自适应耦合算法得到的结果进行比较,进一步分析了FEM-SPH自适应耦合算法的有效性。FEM-SPH自适应耦合算法能够稳定再现内爆载荷作用下含预制孔容器的爆炸鼓包过程、预制孔毁伤破坏过程以及容器内空气运动过程,可以为容器内爆问题的数值模拟研究提供有效途径。 展开更多
关键词 内爆容器 爆炸 预制孔 FEM-SPH耦合算法 ALE算法
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