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城市桥梁下部结构抗重型车辆撞击的数值仿真分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第7期43卷 88-95页

作者：王娟钱江周德源同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为研究城市道路桥梁结构在重型车辆撞击下的抗撞性能,建立了车桥碰撞的精细化有限元模型.桥梁模型具有两跨上部结构和双柱墩支撑的下部结构,上部结构采用梁和壳单元,下部结构采用实体单元模型.同时构建了具有不同吨位和长度的重型车辆模... 详细信息

为研究城市道路桥梁结构在重型车辆撞击下的抗撞性能,建立了车桥碰撞的精细化有限元模型.桥梁模型具有两跨上部结构和双柱墩支撑的下部结构,上部结构采用梁和壳单元,下部结构采用实体单元模型.同时构建了具有不同吨位和长度的重型车辆模型.通过考察碰撞过程的能量平衡曲线以及与碰撞事故后的桥墩破坏形式的对比,验证了车桥碰撞有限元模型的合理性.计算给出了不同吨位车辆的碰撞力时变曲线,讨论了碰撞力作用位置和幅值的变化规律,探讨了车桥碰撞中桥梁损伤等级的划分.模拟结果表明,车速不变情况下,碰撞力峰值随车重增加而增加,重车碰撞力峰值发生的时刻有后延的趋势、碰撞力作用中心也以车辆前部首次接触区域为主,而车身较短的重车有可能出现后部车厢对桥墩的二次碰撞.

关键词：车桥碰撞损伤碰撞力数值模拟

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梁杆碰撞激发瞬态波传播的动态子结构模型

机械工程学报 2013年第23期49卷 105-111页

作者：王文尹晓春沈煜年董晓云戚晓利南京理工大学力学与工程科学系南京210094

针对梁杆碰撞问题,通过推导物理坐标和模态坐标下的动力学控制方程,采用黏结接触模型和单轴压缩局部接触模型处理碰撞产生的接触约束,提出一种适用于梁杆碰撞激发瞬态波传播研究的动态子结构模型。与理论解的比较表明,该动态子结构模型... 详细信息

针对梁杆碰撞问题,通过推导物理坐标和模态坐标下的动力学控制方程,采用黏结接触模型和单轴压缩局部接触模型处理碰撞产生的接触约束,提出一种适用于梁杆碰撞激发瞬态波传播研究的动态子结构模型。与理论解的比较表明,该动态子结构模型具有良好的数值收敛性和较高的计算精度。数值计算结果显示,该模型能够有效地分析碰撞激发的杆中轴向波和梁中弯曲波的传播、反射和相互干涉。借助该模型,分别研究轴向波和弯曲波通过碰撞接触约束的传播效应,研究结果表明,柔性构件碰撞的一个显著特征是波传播效应直接影响碰撞力响应,并使碰撞力响应形式变得异常复杂。

关键词：梁杆碰撞动态子结构模型波碰撞力

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微型电动汽车转向管柱支撑结构耐撞性设计

汽车工程 2018年第5期40卷 528-535页

作者：郑玉卿朱西产董学勤赵汝涛马志雄同济大学汽车学院上海201804 湖州师范学院工学院湖州313000 易觉汽车科技(上海)有限公司上海201806 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070

基于GB11557—2011的要求,为某微型电动汽车设计了一款转向管柱吸能支撑结构,它由两根中部含V型缺口的槽型薄壁梁组合而成,其塑性变形阶段的极限强度水平可由V型缺口关键参数c和夹角θ调控。仿真结果表明:人体模块碰撞力随c和θ增大呈... 详细信息

基于GB11557—2011的要求,为某微型电动汽车设计了一款转向管柱吸能支撑结构,它由两根中部含V型缺口的槽型薄壁梁组合而成,其塑性变形阶段的极限强度水平可由V型缺口关键参数c和夹角θ调控。仿真结果表明:人体模块碰撞力随c和θ增大呈非线性减小。由c=24mm的数值仿真和碰撞试验结果对比可知:两者塑性变形模式一致;碰撞力曲线吻合得较好;人体模块碰撞力峰值偏差仅为6.1%。新支撑结构的强度和碰撞吸能水平在冲击试验和驾乘过程中均符合耐撞性设计要求。

关键词：微型电动汽车转向管柱支撑结构槽型薄壁梁数值仿真冲击试验碰撞力

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梁撞击弹塑性波传播的动态子结构方法的研究

工程力学 2012年第12期29卷 377-384页

作者：骞朋波尹晓春沈煜年孔德平南京理工大学力学与工程科学系南京210094

该文针对简支梁横向弹塑性撞击问题,建立动态子结构模型,推导了相应的动力学控制方程,并采用Newmark隐式积分法进行求解,将动态子结构方法应用于撞击激发弹塑性波传播问题的研究。考虑局部弹塑性接触变形,通过对撞击激发的弹塑性波传播... 详细信息

该文针对简支梁横向弹塑性撞击问题,建立动态子结构模型,推导了相应的动力学控制方程,并采用Newmark隐式积分法进行求解,将动态子结构方法应用于撞击激发弹塑性波传播问题的研究。考虑局部弹塑性接触变形,通过对撞击激发的弹塑性波传播,包括弯矩波、挠曲波、速度波和应力波传播过程的计算,研究动态子结构法分析弹塑性波的传播特征,弯曲波的弥散特征,以及塑性铰形成机理等的合理性。经过与三维动力有限元计算结果的比较表明,动态子结构方法可以合理地应用于柔性梁中弹塑性撞击瞬态波传播问题的研究。

关键词：梁动态子结构技术碰撞弹塑性波碰撞力

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船首交叉单元压溃力的简化解析计算及应用修正

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中国造船 2017年第2期58卷 78-88页

作者：潘晋黄诗雯许明财武汉理工大学交通学院武汉430063 华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 武汉力拓桥科防撞设施有限公司武汉430070

现有的评估船舶在碰撞时压溃力的简化解析公式中,针对倾斜单元的强度缩减因子仅适用于含有小倾斜单元的球鼻结构。论文首先通过简化解析解和有限元准静态仿真的比较,验证了交叉单元简化解析公式对典型交叉结构的适用性。通过对船首的简... 详细信息

现有的评估船舶在碰撞时压溃力的简化解析公式中,针对倾斜单元的强度缩减因子仅适用于含有小倾斜单元的球鼻结构。论文首先通过简化解析解和有限元准静态仿真的比较,验证了交叉单元简化解析公式对典型交叉结构的适用性。通过对船首的简化解析计算结果与准静态压载仿真结果的比较,发现当倾斜单元的倾斜角大于40°时,现有的倾斜角有效压溃距离与强度缩减因子已不再适用。为此,针对大倾斜角单元,基于几何折算的原理修正了有效压溃距离和强度缩减因子,并验证了其有效性。

关键词：交叉单元碰撞力简化解析公式准静态仿真倾斜单元

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轨道结构落锤冲击的数值模拟方法

中国铁道科学 2014年第2期35卷 14-19页

作者：刘海涛肖俊恒许良善王继军中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

轨道结构落锤冲击数值模拟的重点和难点是建立落锤与钢轨间碰撞力的计算式。运用构造函数法,考虑钢轨和落锤的弹性模量、落锤直径、钢轨踏面直径和接触面粗糙度的影响,建立落锤与钢轨间碰撞力关于这二者趋近量的计算式。运用Fortran语言... 详细信息

轨道结构落锤冲击数值模拟的重点和难点是建立落锤与钢轨间碰撞力的计算式。运用构造函数法,考虑钢轨和落锤的弹性模量、落锤直径、钢轨踏面直径和接触面粗糙度的影响,建立落锤与钢轨间碰撞力关于这二者趋近量的计算式。运用Fortran语言,采用预测—隐式积分法,编制求解落锤和轨道结构耦合动力方程的计算程序。根据同一轨道结构的落锤冲击碰撞力相等的原则,采用LS-Dyna软件和自编程序进行仿真计算,确定碰撞力计算式中的系数。室内实尺模型试验实测与数值模拟计算的钢轨、轨枕和道床的振动加速度在相同落高下基本保持一致,验证了该数值模拟方法的可靠性。

关键词：轨道结构落锤冲击碰撞力计算式数值模拟

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非均质柔性杆撞击瞬态动力学动态子结构法

工程力学 2008年第11期25卷 42-47页

作者：沈煜年尹晓春南京理工大学力学与工程科学系江苏南京210094

该文运用固定界面模态综合动态子结构法,研究非均质变截面杆受刚性质量轴向撞击问题,导出了用模态坐标表示的瞬态动力学方程,并讨论了撞击初始条件确定的两种方法。数值仿真表明:该方法能够计算非均质变截面杆轴向撞击的复杂撞击力变化... 详细信息

该文运用固定界面模态综合动态子结构法,研究非均质变截面杆受刚性质量轴向撞击问题,导出了用模态坐标表示的瞬态动力学方程,并讨论了撞击初始条件确定的两种方法。数值仿真表明:该方法能够计算非均质变截面杆轴向撞击的复杂撞击力变化形式、撞击瞬态波在杆中的传播过程以及撞击瞬态动力响应。算例的数值计算结果表明:当单元总数为180个,且仅保留2阶固定界面主模态时,计算结果已经收敛,与理论解相比,计算精度较高。因此,当选取更多单元总数和更高的主模态时,该方法有可能被应用于复杂的柔性结构撞击瞬态动力学的研究中。

关键词：非均质杆动态子结构法碰撞应力波碰撞力

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中国新型极地考察船冰载荷预估研究

船舶力学 2021年第10期25卷 1302-1310页

作者：宋明周利江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

本文针对中国新型极地考察船所受冰载荷进行了研究,其中包含了平整冰阻力和浮冰碰撞力。对于船舶设计者和建造者来说,船舶冰载荷的预估非常重要。本文采用经验公式方法计算了该船在平整冰中航行的冰阻力,并且与模型试验结果进行了对比... 详细信息

本文针对中国新型极地考察船所受冰载荷进行了研究,其中包含了平整冰阻力和浮冰碰撞力。对于船舶设计者和建造者来说,船舶冰载荷的预估非常重要。本文采用经验公式方法计算了该船在平整冰中航行的冰阻力,并且与模型试验结果进行了对比。结果显示,计算和试验结果中的冰阻力都随船舶航行速度的增大而增大,经验公式方法可以预测出合理的平整冰阻力。通过计算得到了该船的性能曲线,即该船在不同厚度平整冰中航行所能达到的速度。此外,本文还考虑了该船与圆形浮冰之间的三维斜向碰撞问题,采用解析方法评估了浮冰对船舶的撞击力,研究了撞击位置、法向框架角度以及浮冰尺寸对碰撞力的影响。基于计算结果,本文就冰载荷的预测进行了讨论并提出了一些建议。

关键词：中国新型极地考察船平整冰阻力浮冰碰撞力

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空中加油对接过程的动力学建模与仿真

航空学报 2012年第7期33卷 1347-1354页

作者：张雷雨张洪杨洋黄龙北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中航工业成都飞机设计研究所机电部四川成都610041

空中加油的成功与否主要依赖于加油锥套与受油插头的顺利对接,对对接过程中产生的动力学行为的研究是实现顺利对接的前提。利用多刚体系统动力学建立对接过程的动力学模型,求解出加油锥套与受油装置间的广义速度;并依据建立的接触动力... 详细信息

空中加油的成功与否主要依赖于加油锥套与受油插头的顺利对接,对对接过程中产生的动力学行为的研究是实现顺利对接的前提。利用多刚体系统动力学建立对接过程的动力学模型,求解出加油锥套与受油装置间的广义速度;并依据建立的接触动力学模型,得到局部接触点间的相对速度。基于非线性连续碰撞理论,提出对接过程中碰撞力的计算方法,并在机械系统动力学仿真软件ADAMS的环境下,构建加油锥套和受油装置的对接虚拟样机。通过对虚拟样机的动力学仿真,得到了对接过程中的碰撞力及速度响应曲线,同时,得出能够实现成功对接时各参数的具体范围。结果表明,制约对接成功的主要参数是初始相对速度、加油锥套的俯仰角和相对偏距。该研究对空中加油的对接和受油机的导航控制具有重要的意义。

关键词：空中加油对接接触动力学非线性连续碰撞理论碰撞力