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基于弹塑性接触的柔性多体系统碰撞动力学

南京理工大学学报 2012年第2期36卷 189-194页

作者：段玥晨章定国南京理工大学理学院江苏南京210094

为了研究作大范围回转运动的柔性梁与固定刚性质量发生正碰撞的动力学问题,该文以柔性多体系统刚柔耦合动力学理论为基础,考虑非线性耦合变形项和碰撞力势能概念,利用假设模态法和Lagrange方程建立了含碰撞力的系统刚柔耦合动力学方程... 详细信息

为了研究作大范围回转运动的柔性梁与固定刚性质量发生正碰撞的动力学问题,该文以柔性多体系统刚柔耦合动力学理论为基础,考虑非线性耦合变形项和碰撞力势能概念,利用假设模态法和Lagrange方程建立了含碰撞力的系统刚柔耦合动力学方程。该方程可以处理系统无碰撞和有碰撞的全局动力学问题。基于单轴压缩弹塑性接触模型将接触碰撞过程分为弹性加载、塑性加载和弹性卸载3个阶段,给出了描述碰撞过程的方法和接触判定条件。碰撞动力学仿真算例描述了碰撞过程中的碰撞力、变形、角位移等动力学特性。弹塑性接触模型与非线性弹簧阻尼模型的仿真结果对比发现,两种接触模型描述接触碰撞阶段和碰撞能量损失的方法不同,得到的碰撞力大小亦不同;弹塑性接触模型更接近实际情况,适用性较强。

关键词：柔性多体系统刚柔耦合碰撞弹塑性接触

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柔性梁刚柔耦合碰撞动力学及变形传播研究

固体力学学报 2011年第S1期32卷 235-241页

作者：段玥晨章定国南京理工大学学理学院江苏210094

运用柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,研究了作大范围回转运动柔性梁的碰撞动力学问题.考虑柔性梁的横向变形,以及横向变形引起的纵向缩短项即非线性耦合变形项.采用基于Hertz接触理论及非线性阻尼理论的非线性弹簧阻尼模型来求解碰撞... 详细信息

运用柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,研究了作大范围回转运动柔性梁的碰撞动力学问题.考虑柔性梁的横向变形,以及横向变形引起的纵向缩短项即非线性耦合变形项.采用基于Hertz接触理论及非线性阻尼理论的非线性弹簧阻尼模型来求解碰撞过程中产生的碰撞力,运用第二类拉格朗日方程建立了系统的刚柔耦合碰撞动力学方程.编制仿真软件进行动力学仿真计算,得到了碰撞力和系统动力学响应,对比分析了不同动力学模型对系统动力学响应的影响.同时研究了碰撞导致的柔性梁横向变形传播的波动特性.

关键词：柔性梁刚柔耦合碰撞弹簧阻尼模型变形传播

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多孔格栅均匀化模型平压仿真分析

计算力学学报 2022年第1期39卷 92-98页

作者：盛亚鹏段玥晨谢鑫郑州大学机械与动力工程学院郑州450001

为了研究均匀化方法在一种多孔格栅结构中的应用,从格栅单胞尺度入手,建立了一种适用于有限元仿真分析的三维周期性边界条件。以ABAQUS作为分析平台,对周期性边界条件下的格栅单胞模型进行了平压仿真分析,并将仿真结果与文献实验结果对... 详细信息

为了研究均匀化方法在一种多孔格栅结构中的应用,从格栅单胞尺度入手,建立了一种适用于有限元仿真分析的三维周期性边界条件。以ABAQUS作为分析平台,对周期性边界条件下的格栅单胞模型进行了平压仿真分析,并将仿真结果与文献实验结果对比,验证了该边界条件的可靠性。利用均匀化理论建立了格栅单胞力学平衡方程,得到了格栅均匀化模型。通过比较均匀化模型与精细模型平压仿真结果,验证了均匀化方法应用于格栅结构时的准确性。最后对比分析格栅精细模型和均匀化模型的平压仿真性能,研究结果表明,均匀化模型计算时间远小于精细模型,均匀化模型计算误差会随多孔格栅的层数增加而明显降低,且均匀化模型可代替精细模型用于吸能分析。

关键词：多孔格栅单胞周期性边界条件均匀化平压分析

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高速穿甲过程的热-结构耦合数值模拟

计算力学学报 2008年第S1期25卷 119-123页

作者：段玥晨章定国芮筱亭王国平南京理工大学动力工程学院南京210094 南京理工大学理学院

研究子弹侵彻炮弹药筒及发射药的高速穿甲问题及其热变化。利用有限元方法进行数值模拟,计算两种不同药筒情况下的结构及温度变化。观察整个穿甲侵彻过程,绘制应力、应力变化率、应变、应变率、温度等常规参数及可能引燃或引爆发射药的... 详细信息

研究子弹侵彻炮弹药筒及发射药的高速穿甲问题及其热变化。利用有限元方法进行数值模拟,计算两种不同药筒情况下的结构及温度变化。观察整个穿甲侵彻过程,绘制应力、应力变化率、应变、应变率、温度等常规参数及可能引燃或引爆发射药的相应参数的变化云图及时间历程曲线,为发射药安全性分析和设计提供参考意见及一些有价值的数据。

关键词：高速穿甲热-结构耦合有限元数值模拟 LS-DYNA

结构参数对CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板低速冲击性能的影响

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复合材料学报 2020年第6期37卷 1352-1363页

作者：齐佳旗段玥晨铁瑛侯玉亮李成郑州大学机械工程学院郑州450001

针对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮-铝蜂窝夹层结构,使用半球头式落锤冲击试验平台进行了低速冲击载荷下蜂窝芯单元尺寸对夹层板冲击性能影响的试验探究,并基于渐进损伤模型、内聚力模型和三维Hashin失效准则,在有限元仿真软件ABAQU... 详细信息

针对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮-铝蜂窝夹层结构,使用半球头式落锤冲击试验平台进行了低速冲击载荷下蜂窝芯单元尺寸对夹层板冲击性能影响的试验探究,并基于渐进损伤模型、内聚力模型和三维Hashin失效准则,在有限元仿真软件ABAQUS中建立了含蒙皮、蜂窝芯、胶层的CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板精细化低速冲击仿真模型,仿真结果与试验结果吻合较好。利用该数值模型进一步探究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯壁厚等结构参数对于蜂窝夹层板低速冲击吸能效果的影响。结果表明:增大铝蜂窝芯的单元边长,会减小蜂窝夹层板的刚度,提升夹层板的吸能效果;芯层高度对夹层板的刚度及抗低速冲击性能影响较小;增大蜂窝夹层板的蒙皮厚度,可以提高夹层板的刚度,但会降低夹层板的吸能效果;增大蜂窝芯的壁厚,可以提高夹层板的刚度和抗低速冲击性能。

关键词： CFRP 铝蜂窝夹层板低速冲击有限元法结构参数

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复合材料蜂窝夹芯板抗鸟弹高速冲击性能研究

机械设计与制造 2024年第6期400卷 214-218,222页

作者：贾登豪段玥晨郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001

为了研究复合材料蜂窝夹芯板在鸟弹高速冲击下的抗冲击性能,以及蜂窝夹芯材料在机械结构轻量化设计上的运用。通过有限元仿真软件LS-DYNA建立了模拟明胶鸟弹冲击含玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料面板、等效化NOMEX芳纶纸蜂... 详细信息

为了研究复合材料蜂窝夹芯板在鸟弹高速冲击下的抗冲击性能,以及蜂窝夹芯材料在机械结构轻量化设计上的运用。通过有限元仿真软件LS-DYNA建立了模拟明胶鸟弹冲击含玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料面板、等效化NOMEX芳纶纸蜂窝芯的仿真模型。研究了芳纶纸和铝合金两种蜂窝材料、蜂窝芯胞元壁厚、复合材料面板和铝合金两种面板材料对蜂窝夹芯板的抗冲击性能影响。结果表明组件中蜂窝芯厚度和面板厚度对复合材料蜂窝夹芯结构抗冲击性能都有较大影响。同等结构参数下,铝蜂窝、铝面板对抗鸟弹高速冲击性能更好。等质量不同厚度时,复合材料面板和芳纶纸蜂窝抗冲击性能更好,更适合用于机械结构的轻量化设计。

关键词： Nomex芳纶纸有限元法鸟撞高速冲击复合材料蜂窝夹芯板

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尺寸相互差对配对轴承动态特性影响分析

现代制造工程 2022年第10期 68-74页

作者：段玥晨何佳欣张瑞郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 河南省智能制造研究院郑州450001

角接触球轴承在配对过程中,对于各项尺寸数据要求极其严格,如果要实现万能组配,不仅在生产工序、加工工序及装配工序有高精度要求,两两轴承之间的尺寸相互差也是重要影响因素。针对轴承配对成功率低、尺寸相互差不可避免这一问题,通过... 详细信息

角接触球轴承在配对过程中,对于各项尺寸数据要求极其严格,如果要实现万能组配,不仅在生产工序、加工工序及装配工序有高精度要求,两两轴承之间的尺寸相互差也是重要影响因素。针对轴承配对成功率低、尺寸相互差不可避免这一问题,通过建立背对背(DB)组配的角接触球轴承模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件研究配对轴承理想情况、具有尺寸相互差和不同过盈量时3种工况下轴承的动态接触特性,得到两轴承的应力特性、位移特性、速度特性及加速度特性曲线,之后使用Romax Designer软件对配对轴承进行载荷分布及寿命分析,参数化尺寸相互差对配对轴承动态特性的影响可以为轴承配对提供合理的参考。

关键词：配对轴承尺寸相互差显式动力学分析动态特性轴承寿命

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冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响

复合材料科学与工程 2020年第4期 19-27页

作者：谢鑫段玥晨齐佳旗郑州大学机械与动力工程学院郑州450001

为了研究冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响,在ABAQUS中参照文献试验过程建立了铝蜂窝夹芯板受低速冲击的有限元模型,将仿真结果与文献试验结果进行对比以验证模型的可靠性,并进一步利用该模型研究了冲击角度对铝蜂窝夹芯板损... 详细信息

为了研究冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响,在ABAQUS中参照文献试验过程建立了铝蜂窝夹芯板受低速冲击的有限元模型,将仿真结果与文献试验结果进行对比以验证模型的可靠性,并进一步利用该模型研究了冲击角度对铝蜂窝夹芯板损伤、吸能、接触力峰值和接触时间以及切向滑移粘滞状态的影响。增大冲击角度发现:①铝蜂窝夹芯板的最大损伤深度减小,上蒙皮变形减小,沿着冲头滑动方向的蜂窝芯单元屈曲增多,但损伤减轻,下蒙皮几乎没有变形;②接触力峰值减小,接触时间增大;③铝蜂窝夹芯板吸能减小,其各部件吸能也分别缓慢减小,但始终保持上蒙皮大于蜂窝芯大于下蒙皮的趋势;④滑移时间增大,粘滞时间先减小后增大,粘滞时间占比先减小后快速增大,并在45°时粘滞时间占比最小。

关键词：铝蜂窝夹芯板低速冲击冲击角度滑移粘滞复合材料

碳纤维复合材料层合板损伤的压电阻抗法检测研究

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机械科学与技术 2019年第1期38卷 115-120页

作者：曲皓李成段玥晨侯玉亮郑州大学机械工程学院郑州450001

为了验证压电阻抗(Electro-Mechanical impedance,EMI)技术在复合材料结构无损检测中的适用性,搭建损伤检测实验平台,设置不同的工况,测量不同损伤状态下PZT的电导曲线。利用均方根偏差RMSD对电导曲线进行分析,得出了损伤程度、损伤位置... 详细信息

为了验证压电阻抗(Electro-Mechanical impedance,EMI)技术在复合材料结构无损检测中的适用性,搭建损伤检测实验平台,设置不同的工况,测量不同损伤状态下PZT的电导曲线。利用均方根偏差RMSD对电导曲线进行分析,得出了损伤程度、损伤位置与RMSD值之间的关系:损伤程度增大,PZT测得电导曲线的偏移量增大,体现为RMSD值增大;与损伤位置间距越小的PZT测得电导曲线的RMSD值越大。验证了压电阻抗法应用于复合材料结构的适用性,并利用损伤距离与RMSD值之间的关系进行初步定位实验,得到精度较高的定位拟合曲线。

关键词：碳纤维复合材料损伤检测压电阻抗均方根偏差损伤定位