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金属橡胶减振器抗冲击特性有限元仿真研究

包装工程 2022年第5期43卷 136-142页

作者：鲍继轩原霞薛双桥徐少男马艺霖王钊晖中北大学机械工程学院太原030051

目的提出一种用于工程计算的金属橡胶数值模拟方法,为制备缓冲性能良好的金属橡胶材料提供了理论基础。方法建立金属橡胶减振器有限元模型,由Sprng-Dampr165单元定义金属橡胶材料;通过数值模拟,计算了不同负载质量对其抗冲击特性的影... 详细信息

目的提出一种用于工程计算的金属橡胶数值模拟方法,为制备缓冲性能良好的金属橡胶材料提供了理论基础。方法建立金属橡胶减振器有限元模型,由Sprng-Dampr165单元定义金属橡胶材料;通过数值模拟,计算了不同负载质量对其抗冲击特性的影响,并对其进行可行性分析。结果有限元结果表明,响应加速度峰值在负载质量为4.2kg时,最大误差为27.72%;在负载质量为9.8kg时,最大误差为38.15%,试验结果与有限元结果趋势相同,验证了其可行性。结论当冲击载荷较小时,提出的数值模拟方法在模拟金属橡胶减振器的抗冲击特性时有着较好的表现。

关键词：金属橡胶非线性刚度抗冲击特性弹簧阻尼单元

夹芯圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的抗冲击特性

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爆炸与冲击 2014年第5期34卷 527-533页

作者：邓磊王安稳毛柳伟海军工程大学理学院湖北武汉430033

采用声固耦合方法对夹芯圆柱壳和等质量的普通圆柱壳在爆炸载荷作用下的应变、速度和加速度进行有限元计算。结果表明:夹芯防护层对爆炸冲击波可起到较好的衰减作用,即通过芯层的塑性变形,耗散了冲击过程中产生的大部分能量,对里面的圆... 详细信息

采用声固耦合方法对夹芯圆柱壳和等质量的普通圆柱壳在爆炸载荷作用下的应变、速度和加速度进行有限元计算。结果表明:夹芯防护层对爆炸冲击波可起到较好的衰减作用,即通过芯层的塑性变形,耗散了冲击过程中产生的大部分能量,对里面的圆柱壳体起到较好的保护作用,由于夹芯防护层的存在,与等质量的普通圆柱壳相比,夹芯圆柱壳能够承受更强的爆炸冲击波,降低结构的整体变形。

关键词：爆炸力学抗冲击特性声固耦合夹芯圆柱壳水下爆炸

一种修正的GFRP本构模型及其双层板结构抗冲击特性预测

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振动与冲击 2021年第3期40卷 73-80页

作者：张萌杨扬张岳青柳柳王慧长安大学理学院西安710064 西北工业大学航空学院西安710072 中国船舶重工集团公司第七〇五研究所西安710075

玻璃纤维增强聚合物基材料(GFRP)是一种典型的各向异性复合材料,在冲击载荷作用下具有复杂的力学响应。Autodyn软件中现有的GFRP材料模型所采用的状态方程仅考虑了体应变的单一影响,忽略了各向异性材料中应力分量与应变分量之间的耦合... 详细信息

玻璃纤维增强聚合物基材料(GFRP)是一种典型的各向异性复合材料,在冲击载荷作用下具有复杂的力学响应。Autodyn软件中现有的GFRP材料模型所采用的状态方程仅考虑了体应变的单一影响,忽略了各向异性材料中应力分量与应变分量之间的耦合效应。首先,在已有的解耦理论基础上,对现有模型中的状态方程和强化模型进行了修正,计算得出了修正模型的材料参数。其次,基于弹丸剩余速度、碎片云形貌和塑性波传播三方面对比分析,验证了修正模型在计算精度和对GFRP冲击破坏机理描述等方面的优越性。最后,基于修正模型对GFRP-Al双层防护结构在不同弹丸和不同冲击速度撞击作用下的破坏模式及抗冲击特性进行了仿真计算和规律性分析。

关键词： GFRP 各向异性材料耦合效应抗冲击特性

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自适应隔离器系统抗冲击特性研究

机械强度 2009年第3期31卷 369-374页

作者：张明徐天罡高跃飞中北大学机电工程学院太原030051

基于将传统减振元件与智能元件并联的思想,应用现有减振元件钢丝绳弹簧和智能出力元件磁流变阻尼器设计动力学特性智能可控的自适应隔离器,可以同时解决中低频减振和高频抗冲击的问题。对该系统竖直方向上的抗冲击特性进行数值仿真和物... 详细信息

基于将传统减振元件与智能元件并联的思想,应用现有减振元件钢丝绳弹簧和智能出力元件磁流变阻尼器设计动力学特性智能可控的自适应隔离器,可以同时解决中低频减振和高频抗冲击的问题。对该系统竖直方向上的抗冲击特性进行数值仿真和物理实验研究;结果表明,自适应隔离器系统具有良好的抗冲击特性,尤其是在冲击载荷较强,系统会发生二次碰撞时,系统的抗冲击效果明显优于传统减振元件。

关键词：钢丝绳弹簧磁流变阻尼器自适应隔离器抗冲击特性

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典型箱体结构抗冲击特性研究与试验验证

自动化技术与应用 2023年第8期42卷 119-122页

作者：孙侨高长伟黄莹莹赵明达赵松涛中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

齿轮传动装置中箱体主要起支撑作用,其冲击激励传递特性对齿轮箱抗冲击性能影响显著。从仿真分析和试验验证两个方面开展典型箱体结构抗冲击特性研究,以DDAM法仿真分析箱体抗冲击特性及测点位置,采用仿真计算预测结果,并利用跌落式冲击... 详细信息

齿轮传动装置中箱体主要起支撑作用,其冲击激励传递特性对齿轮箱抗冲击性能影响显著。从仿真分析和试验验证两个方面开展典型箱体结构抗冲击特性研究,以DDAM法仿真分析箱体抗冲击特性及测点位置,采用仿真计算预测结果,并利用跌落式冲击试验机进行试验验证,对比分析冲击加速度响应、冲击应力应变等。研究表明箱体结构部分测点对冲击负载会产生放大或衰减作用,不同测点之间对冲击负载的响应大小及时间呈规律分布,通过对比分析,所采用的仿真分析方法具有一定的工程使用精度,仿真分析可以为结构设计提供数值基础。

关键词：抗冲击特性 DDAM 跌落式冲击试验机箱体结构仿真分析

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灌木割灌机传动装置的抗冲击承载特性

东北林业大学学报 2021年第12期49卷 144-149页

作者：吉淑娥杨德岭董喜斌森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

以接骨木、水冬瓜、山丁子、榛材、柳木5种灌木树种为割灌对象;在吉林省白山市临江林业局大西林场设置试验场地,规划出25 m×25 m样地共计15个,每个样地的灌木数量为12棵左右,使用测量工具测试灌木的树高、地径、中部及根部的硬度。依... 详细信息

以接骨木、水冬瓜、山丁子、榛材、柳木5种灌木树种为割灌对象;在吉林省白山市临江林业局大西林场设置试验场地,规划出25 m×25 m样地共计15个,每个样地的灌木数量为12棵左右,使用测量工具测试灌木的树高、地径、中部及根部的硬度。依据实际运行工况,采用有限元仿真方法优化割灌机齿轮传动装置,提出抗冲击特性分析方法,解析交替啮合齿轮抗冲击特性表征。结果表明:3个方向冲击载荷的作用,垂向加载时产生的冲击应力最大,横、纵向次之,应力较大值出现在上箱体顶板、下箱体侧板、上箱体支撑筋板部位,是齿轮传动装置设计时需要重点考虑的危险区域。

关键词：灌木割灌机齿轮传动装置抗冲击特性

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吸能型防冲液压立柱抗冲击特性研究

吸能型防冲液压立柱抗冲击特性研究

作者：张佳林辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

针对加入柔性吸能构件的巷道吸能防冲液压支架立柱-安全阀-吸能构件的联合吸能防冲过程不明确的问题,以吸能型防冲液压立柱为研究对象,采用LSYNA软件对扩径式吸能构件进行动态屈曲分析,提出描述其能量吸收行为的力学模型,基于SIMULINK... 详细信息

针对加入柔性吸能构件的巷道吸能防冲液压支架立柱-安全阀-吸能构件的联合吸能防冲过程不明确的问题,以吸能型防冲液压立柱为研究对象,采用LSYNA软件对扩径式吸能构件进行动态屈曲分析,提出描述其能量吸收行为的力学模型,基于SIMULINK仿真分析模型参数对吸能构件力-位移特性的影响,建立考虑下落岩体重力的立柱密封腔弹性流体介质压力波传播定解问题的一般方程,对常规立柱液体冲击问题进行研究,采用传递函数法建立一种大流量安全阀的数学模型,探索阻尼孔参数对安全阀动态特性的影响,结合常规立柱液体冲击影响因素分析和AMESim仿真结果,分析吸能构件特性和放置位置、安全阀特性对立柱抵抗冲击载荷的影响,通过吸能构件和安全阀对立柱抗冲击特性的影响特点比较和立柱-安全阀-吸能构件的联合吸能防冲过程分析,对吸能构件和安全阀间的协同吸能防冲作用进行研究。结果表明,LuGre摩擦模型可以合理地描述吸能构件的能量吸收行为;采用考虑下落岩体重力的边界条件进行立柱液体冲击问题理论分析可以获得更准确的计算结果;吸能构件对立柱内液体冲击的影响作用分为近似弹性、柔性让位吸能和刚性三点;保障阻尼孔发挥消除冲击与振动作用的前提下,适当增大阻尼孔流量-压降系数有利于安全阀快速开启;吸能构件限制了最终作用到安全阀的能量加载速率,同时延长了安全阀的溢流时间,提高了小流量安全阀对不同强度外载的适用性;针对吸能构件最大耗散能量受限制的问题,采用安全阀协助分担吸能构件上的耗能量,公称流量越大的安全阀耗散的能量占总冲击来压能量的比重越多,进而提高吸能型防冲液压立柱可以承受的冲击地压震级;建议吸能型防冲液压立柱吸能构件的峰值承载力和塑性变形过程中的反作用力为1.1.5倍的立柱工作阻力。该论文有图44幅,表8个,参考文献76篇。

关键词：巷道吸能防冲支护液压立柱吸能构件安全阀抗冲击特性联合吸能防冲 AMESim

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双层铝合金板的抗冲击特性研究

双层铝合金板的抗冲击特性研究

作者：祝家奇中国民航大学

学位级别：硕士

民航飞机在运营过程中,经常会受到外来物撞击的威胁,因此研究飞机防护结构的抗冲击性能具有实际的工程应用价值。防护结构的重量往往是设计过程中最被重视的因素之一,因此高强度的铝合金在飞机强度结构上被大量使用。现有飞机上使用的... 详细信息

民航飞机在运营过程中,经常会受到外来物撞击的威胁,因此研究飞机防护结构的抗冲击性能具有实际的工程应用价值。防护结构的重量往往是设计过程中最被重视的因素之一,因此高强度的铝合金在飞机强度结构上被大量使用。现有飞机上使用的防护结构主要是单层结构,而这种结构存在着多种缺陷,作为单层结构的潜在优化方式,双层甚至多层防护结构受到更多的关注。本文以2A12-T4铝合金薄板为研究对象,研究撞击物的入射角度、靶板的分层和板间间隙对防护结构的抗冲击特性的影响规律和转化机理。首先,利用一级轻气炮系统进行弹靶撞击实验,使用平头弹撞击三种等厚的2A12-T4铝合金靶板(单层、接触式双层、间隙式双层)。通过高速摄像机记录撞击过程和弹体撞击前后的速度变化,并通过计算模型计算其弹道极限速度。通过对实验结果进行分析,发现单层铝合金板的抗冲击性能高于接触式双层铝合金板,且间隙式双层靶板的抗冲击性能受到弹体的运动姿态与塞块干涉作用的影响呈现高中低三种情况。其次,选择J-C本构模型和失效准则,通过ABAQUS/Explicit有限元软件对实验工况建立弹靶撞击模型,将仿真结果与实验结果进行比较,验证仿真的有效性。在此基础上,仿真研究离散塞块对靶板抗冲击性能的影响规律,发现随着弹体与塞块之间的干涉面积增加,靶板的抗侵彻性能呈现先增加后减小的趋势。最后,使用数值仿真软件,建立平头弹斜撞击(15o,30o,45o)三种靶板的撞击模型。通过数值仿真计算,得到不同靶板的弹道极限速度、能量变化、撞击过程和失效机理。通过对比不同工况下的仿真结果,发现随着弹体入射角度的增加,靶板的抗冲击性能呈现先减小后增加的趋势,并且靶板的抗冲击性能随着靶板的分层与板间间隙的增加呈现下降趋势。本文对双层2A12-T4铝合金板的抗冲击性能进行了系统的研究,研究不同工况下,各个因素对靶板的失效损伤的影响,揭示了平头弹撞击下,双层铝合金板的抗冲击性能和失效模式的变化规律及转化机理。研究结果可以为飞机防护结构的设计提供参考依据。

关键词：抗冲击特性双层铝合金板平头弹斜撞击数值仿真

非晶硅非制冷红外焦平面阵列设计制备及抗冲击特性研究

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非晶硅非制冷红外焦平面阵列设计制备及抗冲击特性研究

作者：陈哲权南京理工大学

学位级别：硕士

非制冷红外焦平面阵列具有低成本,低功耗,无需制冷等优点,在军用和民用领域获得了广泛的应用。论文以非晶硅型非制冷红外焦平面阵列为研究对象,开展了非晶硅热敏薄膜的电学特性研究,像元结构光学、热学和力学三方面的优化设计,并进行了... 详细信息

非制冷红外焦平面阵列具有低成本,低功耗,无需制冷等优点,在军用和民用领域获得了广泛的应用。论文以非晶硅型非制冷红外焦平面阵列为研究对象,开展了非晶硅热敏薄膜的电学特性研究,像元结构光学、热学和力学三方面的优化设计,并进行了阵列制备试验。首先,论文开展了工艺参数对非晶硅薄膜电学特性的影响研究。采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了不同锗含量的非晶硅薄膜。通过电学测试,测得薄膜样片的电阻温度系数(TCR)和电阻率。测试结果表明:随着反应气体流量比(GeH/SiH)的增加,薄膜的TCR和电阻率呈现下降趋势。而过高的锗掺杂在进行金属剥离工艺后会使非晶硅薄膜发生裂解。论文最终确定了制备高质量,高TCR(-3.5%/K)和适中电导率(1.47×10(Ωcm))非晶硅薄膜的相关工艺参数。第二,论文开展了阵列像元结构的光学和热学设计。基于光学导纳矩阵法构建了像元红外谐振腔吸收率数学模型,通过数值仿真对谐振腔膜系厚度进行优化,得到了8-14mm波段平均红外吸收率达93%的膜系结构;针对不同桥臂构型像元的热学参数进行理论计算和仿真分析,并以像元热变形为指标优化了桥臂膜系厚度;根据热电偶合仿真结果分析了直流偏置和脉冲偏置对像元性能的影响。第三,针对焦平面阵列像元的力学性能和抗冲击特性进行了研究。通过纳米压痕测试,论文开展了氮化硅沉积参数(高低频时间配比差异)、退火温度和光刻工艺对氮化硅薄膜弹性模量及硬度的影响研究;推导了适用于U型微桥结构整体升高相同温度和桥臂温度呈梯度分布两种情况下桥臂变形大小的解析解,并通过仿真加以验证;分别对像元垂直和水平方向施加冲击载荷进行抗冲击特性仿真,并根据像元的冲击敏感性分析优化桥臂结构长度和宽度的关键尺寸。最后,综合优化设计结果,进行非制冷红外焦平面阵列的制备及流片测试。进行了制备工艺流程设计和版图设计;流片过程中,对关键工艺包括lift-off剥离工艺和电极柱孔刻蚀工艺加以优化改进,并对关键工艺步骤进行形貌表征;流片完成后,通过热响应测试,确定了所设计像元的热响应时间参数,测得双Ⅰ型像元热响应时间为4.03ms,U型像元14.80ms。

关键词：非制冷红外焦平面阵列非晶硅优化设计抗冲击特性工艺制备