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典型舱段结构高频振动仿真分析方法

空天防御 2023年第2期6卷 88-94页

作者：陈洋蒋刚梁山王肇喜上海航天精密机械研究所上海201600

针对高频振动试验仿真分析中面临的网格依赖性和不确定性因素敏感性等问题,以防空导弹典型舱体结构为对象,开展舱体结构与振动台的有限元-统计能量法(FE-SEA)耦合建模方法研究。通过分析频率特性,确定了舱体结构的子系统划分原则与方法... 详细信息

针对高频振动试验仿真分析中面临的网格依赖性和不确定性因素敏感性等问题,以防空导弹典型舱体结构为对象,开展舱体结构与振动台的有限元-统计能量法(FE-SEA)耦合建模方法研究。通过分析频率特性,确定了舱体结构的子系统划分原则与方法,基于VA one软件平台建立了舱体结构的统计能量分析模型;采用基于波动耦合的混合模型法分析了有限元模型与统计能量法模型之间的能量传递关系,建立了舱体结构与振动台的FE-SEA耦合分析模型,对典型舱体结构的随机振动响应进行了仿真分析;开展了典型舱体的随机振动试验,舱体结构速度、加速度响应在各频段均方根(RMS)值的仿真结果与试验数据有较好的一致性。研究结果表明:FE-SEA分析方法突破了随机振动响应问题中的高频耦合建模难题,其高频振动试验的仿真预示精度达到±3 dB。

关键词：统计能量法有限元法耦合分析模型高频振动

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高速切削锯齿形切屑形成过程的有限元模拟

哈尔滨工程大学学报 2014年第2期35卷 226-232页

作者：段春争王肇喜李红华大连理工大学机械工程学院精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024

为了研究和预测高速切削切屑形成过程,使用有限元分析软件ABAQUS建立了高速切削高温合金的有限元模型,采用Johnson-Cook热粘塑性材料本构模型、剪切损伤切屑分离准则以及刀-屑界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削高温合金过程中锯齿... 详细信息

为了研究和预测高速切削切屑形成过程,使用有限元分析软件ABAQUS建立了高速切削高温合金的有限元模型,采用Johnson-Cook热粘塑性材料本构模型、剪切损伤切屑分离准则以及刀-屑界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削高温合金过程中锯齿形切屑的形态及切削力进行了研究。通过模拟与实验的对比分析,验证了有限元模型的准确性。切削参数对切屑形成的影响的研究结果表明,高速切削过程中锯齿形切屑的锯齿化程度、切削力以及绝热剪切带内的等效塑性应变随切削速度、刀具前角以及切削厚度的改变而规律性地变化。

关键词：高速切削有限元模拟锯齿形切屑高温合金本构模型切屑分离准则

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高速切削刀—屑接触界面摩擦建模研究

高速切削刀—屑接触界面摩擦建模研究

作者：王肇喜大连理工大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展,有限元仿真已经被广泛地应用于研究金属切削过程和切削区应力、应变、温度以及切削力等的分布状况中。为了能够更好地了解金属切削过程中刀-屑接触面的摩擦状态以及不同的切削参数对切削过程的影响,需要建立一个... 详细信息

随着计算机技术的发展,有限元仿真已经被广泛地应用于研究金属切削过程和切削区应力、应变、温度以及切削力等的分布状况中。为了能够更好地了解金属切削过程中刀-屑接触面的摩擦状态以及不同的切削参数对切削过程的影响,需要建立一个能够准确描述金属切削过程的摩擦模型,以便指导实际的加工生产,提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。本文利用有限元分析软件ABAQUS建立不采用分离线的二维正交摩擦模型,简要叙述了有限元模型中单元网格类型、边界条件与约束的选择原理,采用Johnson-Cook本构模型对材料本构行为进行描述,用剪切损伤准则作为材料的分离准则。为了能够对刀-屑接触面的摩擦状态进行更准确的定义,利用ABAQUS有限元软件的用户子程序接口VFRIC对刀-屑摩擦界面进行二次开发,在库仑摩擦模型的基础上,建立了粘结-滑移摩擦模型和滑移区变摩擦系数摩擦模型。同时,本论文通过高速切削实验获得45钢（AISI1045）的切屑根部试样,研究切屑形态随切削速度与刀具前角的变化情况,并对锯齿状切屑中绝热剪切带的形态以及切屑根部滑移线分布进行简要描述。将实验获得的切削力与摩擦模型模拟出的切削力随着切削参数的变化情况进行对比分析,结果表明三个摩擦模型均能够准确地模拟出切削力随切削参数的变化趋势,即随着切削速度的提高和刀具前角的增大,切削力降低。但滑移区变摩擦系数摩擦模型模拟的准确性要高于库仑摩擦模型和粘结-滑移摩擦模型。分析对比实验和三个摩擦模型的刀-屑接触长度与剪切角,发现刀-屑接触长度随切削速度和刀具前角的增大而降低,剪切角随切削速度和刀具前角的增加而增大,分析结果同样证明滑移区变摩擦系数摩擦模型对高速切削时刀-屑界面的摩擦状态的描述更为准确。对切削过程中切屑与工件内的应变、应力分布进行了分析,发现刀-屑接触面上的正应力随切削速度和刀具前角的减小而增大,切屑内等效塑性应变值随切削速度的升高而增大,而且剪切带中的等效塑性应变值从最大值处向四周逐渐降低,呈梯度变化。

关键词：高速切削摩擦模型二次开发刀-屑接触面

基于多应力仿真分析的舵机加速试验剖面设计方法

同方学位论文库评论

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空天防御 2023年第2期6卷 49-54页

作者：王海东刘博王肇喜蒋刚上海航天精密机械研究所上海201600

多应力条件下的加速试验中,利用仿真分析定量指导试验剖面的设计,可以大幅缩短试验周期。针对航天器舵机这一典型机电产品,通过有限元分析,得到舵机在不同载荷类型与量级的应力应变响应,进一步确定舵机的工作载荷极限,建立初始加速试验... 详细信息

多应力条件下的加速试验中,利用仿真分析定量指导试验剖面的设计,可以大幅缩短试验周期。针对航天器舵机这一典型机电产品,通过有限元分析,得到舵机在不同载荷类型与量级的应力应变响应,进一步确定舵机的工作载荷极限,建立初始加速试验剖面。根据应力应变响应结果,计算得到对应的疲劳寿命,建立舵机在多应力下的加速因子模型。在此基础上,按照加速比≥5的要求,修正舵机的初始加速试验剖面,得到最终的多应力加速试验剖面,以此为后续开展此类航天器机电产品的多应力加速试验提供参考。

关键词：舵机多应力加速试验载荷剖面

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航天器气动热试验辐射热加载特性优化研究

航天器气动热试验辐射热加载特性优化研究

考虑多轴应力与共振影响的随机振动疲劳寿命预测

第十七届上海航天科技论坛暨上海市宇航学会2022学术年...

作者：梁迪王肇喜梁山周星光傅烨吴欣凯上海航天精密机械研究所

石英灯阵辐射加热是一种地面模拟飞行器气动热环境的试验方法,在宇航型号及战术型号结构防热研制中得到广泛的应用。开展气动热试验时石英灯阵的空间布局不同会导致被试件表面不同区域获得的热流密度与试验要求施加的热载荷有所差异,这... 详细信息

石英灯阵辐射加热是一种地面模拟飞行器气动热环境的试验方法,在宇航型号及战术型号结构防热研制中得到广泛的应用。开展气动热试验时石英灯阵的空间布局不同会导致被试件表面不同区域获得的热流密度与试验要求施加的热载荷有所差异,这样会导致"过考核"或"欠考核"现象的出现,降低热试验的质量。本文对气动热试验石英灯阵的热流加载特性开展相关的仿真预示及试验研究,通过建立仿真预示模型以及搭建实物试验场景,系统性的分析加热元件数量、灯阵距离等变量因素对气动热试验热加载特性的影响,为更合理优化石英灯阵热加载性能提供理论参考,提升热试验质量。

关键词：石英灯热加载特性仿真预示气动热试验

来源： cnki会议评论

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国防科技大学学报 2021年第2期43卷 102-108页

作者：白金李静仇原鹰盛英孙红王海东王肇喜西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 上海航天精密机械研究所上海201600

目前工程上计算结构随机疲劳寿命时,仍经常采用基于单轴拉-压疲劳寿命(Stress-Number of cycles,S-N)曲线的应力寿命方法。虽然使用简单方便,但这种方法不仅忽视了单轴S-N曲线且不能准确反映结构在多轴应力状态下的疲劳,还忽略了随机振... 详细信息

目前工程上计算结构随机疲劳寿命时,仍经常采用基于单轴拉-压疲劳寿命(Stress-Number of cycles,S-N)曲线的应力寿命方法。虽然使用简单方便,但这种方法不仅忽视了单轴S-N曲线且不能准确反映结构在多轴应力状态下的疲劳,还忽略了随机振动中共振对结构疲劳寿命的影响,因此该方法在预测结构在随机振动下的疲劳寿命时与实际寿命往往有较大误差。对此引入三轴因子来反映结构在随机振动下的多轴应力状态,同时推广得到其在频域上的表达式,并在此基础上引入非线性函数,提出了一个新的随机振动疲劳损伤参量——多轴振动因子。新的损伤参量不仅同时考虑了结构随机振动下的多轴应力状态与共振对疲劳寿命的影响,而且该损伤参量形式简单,便于工程应用。利用新的随机振动疲劳损伤参量,得到了适用于随机振动下的多轴S-N曲线,从而建立了一种新的随机振动疲劳寿命预测方法。通过对7075-T6和LY12CZ铝合金缺口试件的随机振动疲劳寿命进行预测,结果表明该方法较准确地预测了两种缺口试件随机振动下的疲劳寿命。

关键词：随机振动三轴因子多轴振动因子多轴S-N曲线疲劳寿命

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基于虚拟激励法的多激励振动试验数值分析

空天防御 2023年第2期6卷 69-76页

作者：王肇喜翟师慧赵凡王者蓝谢夏阳上海航天精密机械研究所上海201600

针对细长型飞行器双台振动试验开展仿真计算与控制效果分析。根据模态叠加原理,建立细长型飞行器多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)随机振动试验中的动力学模型;采用虚拟激励法和逆虚拟激励法计算方法,分析细长型飞行器MIMO... 详细信息

针对细长型飞行器双台振动试验开展仿真计算与控制效果分析。根据模态叠加原理,建立细长型飞行器多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)随机振动试验中的动力学模型;采用虚拟激励法和逆虚拟激励法计算方法,分析细长型飞行器MIMO随机振动试验中不同控制测点数量、控制谱矩阵设置的可实现性及影响效果,并以其模拟件为研究对象,完成其两点、多点控制试验方式下不同控制谱矩阵设置的振动试验的数值模拟。经分析,虚拟激励法大幅提升了振动仿真计算精度,且双台振动系统在不同控制点组合下振动响应差异性加大。

关键词：振动试验虚拟激励法多输入多输出(MIMO) 数值模拟

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典型舱段连接件多轴振动安全性与有效性验证

空天防御 2023年第1期6卷 85-95页

作者：王肇喜利云云盛鹏吴欣凯黄跃进上海航天精密机械研究所上海201600

针对某典型舱段内标准件、接插件等连接件开展三轴振动试验的有效性与安全性进行了评估分析。通过故障模式影响分析与仿真分析,获得了舱段产品内各类连接件在三轴振动时的失效机理以及松动失效、强度失效、疲劳失效模式下的应力分布情况... 详细信息

针对某典型舱段内标准件、接插件等连接件开展三轴振动试验的有效性与安全性进行了评估分析。通过故障模式影响分析与仿真分析,获得了舱段产品内各类连接件在三轴振动时的失效机理以及松动失效、强度失效、疲劳失效模式下的应力分布情况,为后续三轴振动分析以及缺陷植入奠定基础。从应力、加速度、疲劳损伤3个方面对该舱段的三轴振动谱进行分析与剪裁,获得了综合剪裁谱,然后针对三轴振动综合剪裁谱的有效性以及三轴振动试验的安全性分析进行了分析与评估。经分析,三轴振动综合剪裁谱有效,能够充分激发产品潜在故障。同时,相较于传统单轴振动试验,可大幅提高试验效率、缩短试验周期。

关键词：连接件多轴仿真安全性有效性

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一种三轴振动载荷谱保型裁剪方法

西安电子科技大学学报 2019年第6期46卷 88-94页

作者：白金仇原鹰李静王钊倩李贵林王海东王肇喜西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 上海航天精密机械研究所上海201600

由于多轴向同时振动不能简单地采用单轴依次振动来完全等效,对此提出了一种保持结构关键部位三轴与单轴随机振动应力等效的载荷谱裁剪方法。通过推导线性系统三轴随机振动载荷到结构关键点响应间的变换关系式,提出三轴载荷谱均方根值裁... 详细信息

由于多轴向同时振动不能简单地采用单轴依次振动来完全等效,对此提出了一种保持结构关键部位三轴与单轴随机振动应力等效的载荷谱裁剪方法。通过推导线性系统三轴随机振动载荷到结构关键点响应间的变换关系式,提出三轴载荷谱均方根值裁剪方法;综合考虑试件中不同零部件的重要程度和材料强度,基于试件关键部位在三轴载荷下的等效应力与在单轴依次载荷下的最大等效应力之比应等于裁剪前后该点应力响应功率谱均方根值之比,分类定义了三轴载荷谱均方根值裁剪准则,同时为避免因谱型裁剪的多样性造成试验的不确定性,制定了三轴载荷谱的保型裁剪原则。以某典型舱段电路板为例,验证了该三轴载荷谱裁剪方法的有效性。利用该方法得到的三轴载荷谱,不仅可以避免结构重要零部件过试验或欠试验,而且也保证了关键点应力的等效性和裁剪谱型的确定性。

关键词：随机振动关键点应力等效载荷谱裁剪