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第十一届全国周培源大学生力学竞赛个人赛命题总结

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力学与实践 2018年第4期40卷 477-479页

作者：肖万伸彭凡任毅如方棋洪周加喜杨刚刘腾喜湖南大学机械与运载工程学院工程力学系长沙410082

对第十一届全国周培源大学生力学竞赛个人赛命题进行了总结,介绍了理论力学和材料力学的命题思路,并提出了一些建议。

关键词：周培源力学竞赛个人赛理论力学材料力学

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基于BESO算法的涡轮盘拓扑优化

力学与实践 2023年第6期45卷 1349-1354页

作者：孟子皓丁超任毅如米栋钱正明张立章湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

涡轮盘作为航空发动机的核心部件之一,其轻量化设计对航空发动机效率提升至关重要。基于双向渐进结构优化算法(bidirectional evolutionary structural optimization,BESO)拓扑优化模型,使用灵敏度过滤的方法抑制棋盘格现象,用ANSYS的... 详细信息

涡轮盘作为航空发动机的核心部件之一,其轻量化设计对航空发动机效率提升至关重要。基于双向渐进结构优化算法(bidirectional evolutionary structural optimization,BESO)拓扑优化模型,使用灵敏度过滤的方法抑制棋盘格现象,用ANSYS的参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)编写拓扑优化程序,对离心载荷作用下的涡轮盘进行结构优化,并通过施加叶片等效载荷的方式,考虑叶片对于优化结果的影响。结果表明,使用编写的算法进行拓扑优化迭代步数减少,显著提升优化效率,在减重26%的条件下,拓扑出的新的结构模型结构总应变能降低48%,结构刚度提升,最大等效应力降低25%且应变能和应力分布更均匀合理。

关键词：涡轮盘双向渐进优化算法拓扑优化离心载荷 ANSSYS参数化设计语言

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干片式制动器加压机构塑性变形有限元模拟

塑性工程学报 2020年第11期27卷 125-130页

作者：任毅如马新星杨玲玲杨士磊宁克焱湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

为了揭示高温和材料类型对制动器机构塑性变形的影响,采用有限元方法对38CrSi和GCr15等典型材料和高温条件下的加压机构塑性变形规律进行研究。建立了弹子加压机构的显式动力学有限元模型,给出了典型材料力学性能随温度的变化曲线。研... 详细信息

为了揭示高温和材料类型对制动器机构塑性变形的影响,采用有限元方法对38CrSi和GCr15等典型材料和高温条件下的加压机构塑性变形规律进行研究。建立了弹子加压机构的显式动力学有限元模型,给出了典型材料力学性能随温度的变化曲线。研究了典型载荷下的弹子等结构应力应变随时间的演化规律。对高温高压情况下的加压机构塑性变形规律进行研究,对比了1Cr13、40Cr、30CrMnSiA和38CrSi材料的加压机构弹塑性变形性能。结果表明,最大等效应力随着挤压载荷的增加而增加。当载荷从240 kN增加到480 kN时,转动盘由弹性变形转变到塑性变形状态。480 kN载荷情况下,转动盘在200和300℃时的塑性应变分别为100℃时的1.49倍和3.10倍。高温情况下,38CrSi在480 kN时出现了0.002的塑性应变,而1Cr13则在高达720 kN时才会产生塑性应变。

关键词：制动器加压机构显式有限元塑性变形高温

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纳米输流管非线性动力学特性分析

纳米输流管非线性动力学特性分析

第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：金其多任毅如湖南大学机械与运载工程学院湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室

纳米输流管在流体过滤、流体存储和靶向药物输送等纳米生物装置和纳米机械系统具有广泛的应用。研究了功能梯度(FG)/功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-FRC)纳米输流管的流致后屈曲、非线性强迫振动和低速撞击动力响应特性。充分考虑了纳... 详细信息

纳米输流管在流体过滤、流体存储和靶向药物输送等纳米生物装置和纳米机械系统具有广泛的应用。研究了功能梯度(FG)/功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-FRC)纳米输流管的流致后屈曲、非线性强迫振动和低速撞击动力响应特性。充分考虑了纳米小尺度效应、表面能效应和稀薄流体滑移边界效应,建立了耦合表面弹性理论和非局部-应变梯度理论的纳米管本构模型。基于一种精细剪切梁模型推导了非线性控制方程组。提出了二次摄动-修正Lindstedt-Poincaré法,并拓展了二次摄动-Galerkin法和二次摄动-Runge-Kutta法,得到纳米输流管的非线性幅频分岔曲线、后屈曲平衡路径和接触动力响应曲线的半解析半数值解。探究了流体的流动对结构动力响应的影响规律。讨论了不同流速下纳米输流管动力学特性的初始缺陷敏感性。揭示了尺度效应、表面能效应以及滑移边界效应对结构在前屈曲和后屈曲状态下非线性动力响应的双重影响,并获得了结构响应对纳米效应敏感的流速范围。

关键词：纳米输流管表面能效应非局部应变梯度模型滑移流效应非线性振动低速冲击

基于非线性铺设角复合材料层合板的抗低速冲击性能研究

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航空科学技术 2021年第12期32卷 84-90页

作者：任毅如邓亚斌湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

复合材料层合板由于具有轻质高强、设计性强等优良性能,在航空航天等领域得到广泛运用。其每层的铺设角度对层合板的力学性能具有重要影响。为了提高层合板抗低速冲击性能,对层合板的铺设角进行了设计,并对其在低速冲击下进行破坏机理研... 详细信息

复合材料层合板由于具有轻质高强、设计性强等优良性能,在航空航天等领域得到广泛运用。其每层的铺设角度对层合板的力学性能具有重要影响。为了提高层合板抗低速冲击性能,对层合板的铺设角进行了设计,并对其在低速冲击下进行破坏机理研究,建立了非线性铺设角层合板低速冲击有限元模型。采用渐进损伤模型研究了材料的破坏行为,采用基于应力的破坏准则、断裂能准则和刚度退化法模拟纤维、基体和分层界面损伤开始及演化。通过对非线性铺设角层合板的最大峰值载荷、能量吸收和破坏行为的分析,详细揭示非线性铺设角对层合板抗低速冲击性能的影响及其失效机理。结果表明,非线性铺设角对层合板抗低速冲击性能有重要影响。本研究为改善层合板抗低速冲击性能提供了一定的设计依据。

关键词：低速冲击复合材料层合板非线性铺设角耐撞性有限元

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纳米输流管非线性静、动力稳定性研究

纳米输流管非线性静、动力稳定性研究

第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：任毅如金其多湖南大学机械与运载工程学院湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室

纳米输流管在流体过滤、流体存储和靶向药物输送等纳米生物装置和纳米机械系统具有广泛的应用。研究了功能梯度纳米输流管在定常流下的后屈曲以及在脉动流作用下的动力失稳现象。充分考虑了纳米非局部应力、应变梯度效应、表面能效应和... 详细信息

纳米输流管在流体过滤、流体存储和靶向药物输送等纳米生物装置和纳米机械系统具有广泛的应用。研究了功能梯度纳米输流管在定常流下的后屈曲以及在脉动流作用下的动力失稳现象。充分考虑了纳米非局部应力、应变梯度效应、表面能效应和稀薄流体滑移边界效应,建立了耦合表面弹性理论和非局部-应变梯度理论的纳米管本构模型以及滑移流模型。基于一种精细剪切梁模型推导了非线性控制方程组。拓展了二次摄动法,得到纳米输流管的后屈曲平衡路径。提出二次摄动-增量谐波平衡法得到了稳定边界,并与Bolotin方法得到的线性解进行了比较。此外,采用龙格库塔法绘制了不稳定区域内外的幅频分岔曲线。结果揭示了非局部应力、应变梯度,表面弹性和滑移流对静动力稳定性的影响规律。结果表明,发生动力失稳时,在稳定边界内发生极限环运动,而稳定边界处存在超临界和亚临界Hopf分岔,其中亚临界分岔点存在滞后和突跳现象。

关键词：纳米输流管分岔极限环后屈曲动力稳定尺寸效应滑移流

第十一届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛命题和竞赛总结

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力学与实践 2018年第5期40卷 599-608页

作者：任毅如方棋洪肖万伸彭凡周加喜杨刚刘文洋刘腾喜胡绚湖南大学机械与运载工程学院力学系长沙410082

对第十一届全国周培源大学生力学竞赛"理论设计与操作"团体赛的命题思路、竞赛过程进行了总结,并提出了相关的建议。

关键词：周培源力学竞赛团体赛力学学会理论设计与操作

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干片式制动器典型结构材料高温性能研究

热加工工艺 2021年第6期50卷 62-66页

作者：杨玲玲任毅如宁克焱马新星中国北方车辆研究所车辆传动国家级重点实验室北京100072 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

针对干片式多片盘式制动器支撑体高温材料特性问题,研究了温度对典型制动器结构材料性能的影响规律。选取了38CrSi、30CrMnSiA、40CrA、1Cr13、35SiMn等典型制动器结构材料,对高温刚度、强度等力学性能以及热力学材料性能进行了分析。... 详细信息

针对干片式多片盘式制动器支撑体高温材料特性问题,研究了温度对典型制动器结构材料性能的影响规律。选取了38CrSi、30CrMnSiA、40CrA、1Cr13、35SiMn等典型制动器结构材料,对高温刚度、强度等力学性能以及热力学材料性能进行了分析。采用高温力学性能测试仪器对高温弹性模量和屈服强度进行了研究,同时对热导率、比热容和热膨胀系数等进行了对比。结果表明:材料力学性能随温度升高而降低,1Cr13、40CrA在0~500℃内均具有最大的弹性模量,38CrSi具有较好的高温力学性能。35SiMn、38CrSi具有较好的热传导性能,40CrA的比热容稍大于1Cr13和38CrSi的,38CrSi、40CrA等线膨胀系数较高。

关键词：制动器高温结构材料力学性能热导率

二维三轴编织复合材料弹道冲击宏-细-微尺度损伤分析

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二维三轴编织复合材料弹道冲击宏-细-微尺度损伤分析

2018年全国固体力学学术会议

作者：柳治辉任毅如蒋宏勇湖南大学机械与运载工程学院湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室

为了预测二维三轴编织复合材料的弹道冲击特性,本文建立了一个基于有限元法的多尺度仿真框架。在所建立的有限元模型中,考虑了微观单胞模型、细观中尺度模型、宏观模型,用于确定纤维束的有效参数以及模拟二维三轴编织结构的弹道冲击失... 详细信息

为了预测二维三轴编织复合材料的弹道冲击特性,本文建立了一个基于有限元法的多尺度仿真框架。在所建立的有限元模型中,考虑了微观单胞模型、细观中尺度模型、宏观模型,用于确定纤维束的有效参数以及模拟二维三轴编织结构的弹道冲击失效行为。在中尺度模型中,分别采用3D-Hashin失效准则和改进的Mises强度准则来预测纤维和基体的损伤初始,基于断裂能的刚度折减方案来模拟纤维束和基体的渐进损伤过程,采用三角牵引力分离定律来模拟各尺度模型的界面脱胶和分层损伤。基于最大应力准则和指数型损伤演化建立了宏观模型。细观单胞模型预测的材料工程弹性参数与Chamis公式计算进行对比,验证有限元预测的合理性。中尺度模型根据实验进行验证,分别使用1/4模型,1/2模型,1层模型,2层模型和3层模型来预测二维三轴编织结构的中尺度损伤机制。此外,模拟了二维三轴编织结构宏观弹道冲击损伤行为,并与实验进行了比较。结果表明所提出的多尺度建模方法对二维三轴编织复合结构的弹道冲击分析和设计的可行性。

关键词：二维三轴编织复合材料有限元模型有效参数失效准则渐进损伤