冲击力仿真计算与试验研究
变 化 的具 体 曲线 ， 并 和 实 际 的 冲击 试 验 数 据 进 行 了对 比 ， 分 析 总 结 了两 者 的差 别 。 关键词 ： 接触力学 ； 冲击力 ； 仿 真 中 图分 类 号 ： ＴＨ８ ７ 文献标识码 ： Ｂ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ３ ４ ０ ７ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． ０ ２ ２
其 中， 为法 向接 触力 ， 单 位 为 Ｎ； Ｋ（ Ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ～ ｎ ｅ ｓ ｓ ） 为 Ｈｅ ｒ ｔ ｚ接触 刚度 ， 表 示 接 触 表 面 的 刚度 ， 单 位 为 Ｎ／ ｍｍ； （ Ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ ） 为 接 触 点 的 法
引 言
抗 冲击 性 能 是材 料 的重 要 属 性之 一 ， 而材 料 的
由于 两个 构件 之 间 的相 互 切 入 而 产生 的弹 性 力 ； 另
一
个是 由相对 速度 产生 的阻 尼力 。其 广义形 式可 以
Ｆ 一 Ｋ ＋ Ｃ
表示 为 ：
抗 冲击性 能要 依靠 冲击 试验 测 得 。冲击 试验 应用 的 设 备是 材 料 冲击试 验 机 ， 通 过 摆 锤 冲击 试 样 后 得 出 的冲击 吸 收功 和 冲击 力 来 衡 量 材 料 的 抗 冲击 性 能 。 冲击过 程是 个非 常 复 杂 的过 程 ， 本 文 根 据 接 触 力 学 理论 ， 应用 虚 拟平 台 ， 对 材料 冲击试验 机 冲击 过程 进
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｆｏ ｒ ｃ ｅ
Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｄｏ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ，Ｓ ｈ ａ ｏ Ｌｉ ｙ ｉ ｎ ｇ ，Ｍ ａ ｎ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｏ ｎ ｇ ，Ｆ ａ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｗａ ｎ ｇ ，Ｘｕ Ｔａ ｉ ，Ｔｉ ａ ｎ Ｌｉ ｇ ｕ ｏ
向穿透 深 度 ， 单 位为 ｍｍ； ｅ （ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅ ｘ ｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ） 为碰 撞
行 了仿 真 模拟 和计 算 ， 得 出了 冲击力 的具 体 曲线 ， 并
和实 际 的冲击试 验 数 据 进 行 了对 比 ， 分 析 总 结 了两 者 的差 别 ， 为更 深人 的研 究 打下基 础 。
ｐａ ｃ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｒ ｅ ｉ ｎｔ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｃ ｏｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｔ ｈｅ ｏ ｒ ｙ；ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ｛ ｏｒ ｃ ｅ；ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ
件之 间 的接触 力 时 ， 接 触力 由两个 部分 组成 ： 一个 是
ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｉ ｍｅ ｉ ｓ ｄ ｒ ａ ｗｎ ．Ｔｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｉ ｍ—
指数 ， 剐度 项 的贡 献 因 子 ， 反 映 了材 料 的非 线 性 程 度， 其 推荐 值 ： 金 属 与金 属材 料 为 １ ． ５ ， 橡 胶 材 料 为 ２ ； Ｃ （ Ｄ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ） 为 阻尼 系数 ， 单位为 Ｎ ・ ｓ ｅ ｃ ／ ｍｍ， 通 常 取 刚度值 的 ０ ． １ ～１ ％； Ｖ 为 接触 点 的法 向相 对 速 度； 是 的导数 ， 单 位为 ｍｍ／ ｓ ｅ ｃ 。
ｏ ｆ Ａｉ ｒ Ｆｏ ｒ ｃ ｅ ，Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ ２ ２，Ｊｉ ｌ ｉ ｎ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｃ ｃ ｏｒ ｄ ｉ ｎｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｃ ｏｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｃ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｖｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏｒ ｍ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ｉ ｍｐａ ｃ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｉ ｍｐａ ｃ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎｅ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｃ ｕ ｒ ｖｅ ｏ ｆ ｉ ｍｐａ ｃ ｔ
Ｖｏ ｌ ＮＥ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＆ Ｔ Ｅ Ｓ Ｔ
Ｍａ ｒ ．２ Ｏ １ ３
冲 击 力 仿 真 计 算 与试 验研 究
蒋 东 霖 ， 邵 丽颖 ， 满长 松 ， 范 晓望 ， 许 太 ， 田立 国
（ １ ． 长春机械 科 学研 究院有 限公 司， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ； ２ ． 空军航 空大学航 空机械 工程 系， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ ２ ）
（ １ ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ．Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２ ， Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ａｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ａｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
火炮方向机缓冲自锁过程的动力学响应分析
Ｋｅ ｏ ｄ ： ａ ｅ ｓｎ ｅ ｈ ｎ ｓ ； ｓ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｅ Ｆ ｉｔＯ ｖ ｃ ； ｒ ｕ ｌ ｏ ｏ ｙ ｅ Ｄｙ ａ － ｙ Ｗ ｒ ｓ Ｔｒ ｖ ｒ ｉ ｇ Ｍ ｃ ａ ｉｍ Ｃｕ ｈ ｏ Ｖ ｃ ： ｒ ｃ ｉ ｎ Ｄｅ ｉｅ Ｖｉｔ ａ Ｐｒ ｔ ｔ ｐ ； ｎ ｍ
有按变刚度 （ 其载荷 与变形关系特性为非线性规律 ） 和不变刚度
为例 ， 套筒在缓冲装置中移动压缩碟形弹簧 ， 因碟形弹簧存在一
定 的预压力 ， 此时套简的运动可以等效为单 自由度阻尼 系统在随
机 干 扰力 下 的振 动 。
振动方程列为 ：
＋ｘ ｋ ： Ｆ ｃ ＋ 一 （ ５）
ｉ ｓＡｎａｙｓｓ ｃ ｌ ｉ
中图分 类号 ：Ｈ１ ，Ｊ ０ 文献 标识 码 ： Ｔ ６ Ｔ『 ３ ３ Ａ
１ 引言
方向机缓冲摩擦装置是用来缓 冲火炮射击或方向瞄准突然 停止时所产生的冲击 ， 防止方向机零件被损坏和方 向机转轮 自转 的重要部件 ， 对其结构性能 、 作用规律 、 振动 隋况进行分析和研究 十分必要 。建立其主要力学模 型分析缓冲摩擦装 置的动力学特
第 ７期 ２１ ０ ２年 ７月
文 章 编 号 ：０ １３ ９ （ ０ ２０ — ２ ３ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）７ ０ ３ — ３
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ２ ３ ３
脉动扭转冲击装置结构设计及动力仿真
脉动扭转冲击装置结构设计及动力仿真蒋龙;樊军;安辉【摘要】针对传统石油钻井工具在深井、硬质地层中钻进效率低,钻井成本高,粘滑振动现象严重等缺点,设计了一种新型脉动扭转冲击钻井工具.该脉动扭转冲击钻井工具由冲击装置和换向装置组成,利用Pro/E建立了脉动扭转冲击装置的分析模型并利用XFLOW分析内部流场及压力分布,设置不同工作状态下的边界条件,得到该工具不同工作状态下的压力分布云图和出口平均压力曲线.仿真结果表明,冲击锤的周向运动由两侧的压差驱动;压降参数与美国的Torkbuster基本相同,性能具有相关性;出口平均压力变化小,可以稳定工作,为脉动扭转冲击装置内部结构设计及性能优化提供参考依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P12-15)【关键词】脉动扭转冲击装置;结构设计;XFLOW;动力仿真【作者】蒋龙;樊军;安辉【作者单位】新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐 830047;新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐 830047;新疆大学机械工程学院,新疆乌鲁木齐 830047【正文语种】中文【中图分类】TH16;TE924摘.：针对传统石油钻井工具在深井、硬质地层中钻进效率低，钻井成本高，粘滑振动现象严重等缺点，设计了一种新型脉动扭转冲击钻井工具。
该脉动扭转冲击钻井工具由冲击装置和换向装置组成，利用Pro/E建立了脉动扭转冲击装置的分析模型并利用XFLOW分析内部流场及压力分布，设置不同工作状态下的边界条件，得到该工具不同工作状态下的压力分布云图和出口平均压力曲线。
仿真结果表明，冲击锤的周向运动由两侧的压差驱动；压降参数与美国的Torkbuster基本相同，性能具有相关性；出口平均压力变化小，可以稳定工作，为脉动扭转冲击装置内部结构设计及性能优化提供参考依据。
石油行业在我国的支柱产业中具有非常重要的地位，为我国的经济建设提供了不可替代的战略能源。
流体工程仿真计算实例与应用
流体工程仿真计算实例与应用流体工程仿真计算是指利用计算机模拟和计算各种流体工程问题的数值计算方法。
它可以通过数值解析的方法，对流体的运动、传热、化学反应等进行模拟和计算，帮助工程师快速理解问题，优化设计方案，提高产品性能，降低开发成本，提高工程质量。
下面我将为大家列举一些流体工程仿真计算的实例与应用。
1. 管道流动管道是工程中常见的流体工程组件，如输送、加热、冷却、混合等。
通过流体工程仿真计算，可以模拟和计算管道中流体的流动情况，分析流体的速度、压力、温度等参数分布情况。
根据计算结果，可以优化管道设计，提高流体传输效率，确保流体在管道中的稳定流动和传热效果。
2. 风洞试验模拟风洞试验是一种通过模拟大气环境中的风场，研究物体受气动力和风压影响的实验方法。
通过流体工程仿真计算，可以模拟不同风速、不同气动力条件下的风场情况，分析物体受风力影响的性能和行为。
这对于航空、汽车等领域的气动设计非常重要，可以减少实验成本，提高设计效率。
3. 污染物扩散污染物扩散是环境工程领域重要的研究内容之一。
通过流体工程仿真计算，可以模拟和计算污染物在大气中的扩散传输过程，分析污染物的浓度分布和传播范围。
这对于环境污染监测、工厂排放控制等具有重要意义，可以预测和评估污染物对周围环境的影响，制定有效的治理措施。
4. 喷流和湍流喷流和湍流是流体力学中的两个重要研究对象。
通过流体工程仿真计算，可以模拟和计算喷流和湍流的流动特性，了解流场的流速、压力、温度等参数分布情况。
这对于航空发动机、燃烧室等领域的设计和优化非常关键，可以提高燃烧效率，降低能源消耗。
5. 波浪与海洋工程波浪和海洋工程是研究海洋环境中波浪产生和传播的工程学科。
通过流体工程仿真计算，可以模拟和计算波浪的生成、传播、碰撞等过程，分析波浪的高度、能量和速度分布等参数。
这对于海岸防护、海上工程、海洋能源等领域的研究和设计非常重要，可以提供科学依据和参考数据。
总结起来，流体工程仿真计算在很多领域中都有重要应用，可以帮助工程师提高设计效率，降低开发成本，提高产品性能。
基于Abaqus的复合材料板冲击特性分析
基于Abaqus的复合材料板冲击特性分析作者：朱东俊葛亮刘莹叶亚龙来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：基于Hashin准则，用Abaqus建立玻璃纤维/环氧树脂复合材料板的冲击仿真计算模型，分析材料在不同冲击能量、冲击质量与冲击速度影响下的初始损伤和损伤演化特性.通过对比发现仿真计算结果与试验结果吻合较好，表明该仿真计算模型对此材料的冲击预测有效.关键词：复合材料；冲击；损伤； Abaqus中图分类号： V214.8； TB332文献标志码： B0引言复合材料因具有比强度高、比刚度高和可设计性等特点，在许多重要的工程结构中得到广泛应用，其中，复合材料层合板是常用于机身的典型结构.复合材料常以板壳形式存在于结构件中，很容易受到垂直于板面的载荷作用，冲击载荷就属于这类载荷.冲击对复合材料层合板造成的损伤会使结构的力学性能退化，严重威胁飞机机体的安全.因此，对复合材料的冲击特性进行研究显得尤为重要.早期复合材料冲击特性研究大多集中于低速冲击分析，国内外学者均对此进行大量的试验和数值研究工作.CHOI等[1]通过试验研究层合板受冲击时基体开裂与分层之间的关系，认为基体裂纹是层合板受冲击后的初始损伤形式，外层的基体裂纹主要是由弯曲作用产生的；HOSSEINZADEH等[2]等对几种纤维增强复合材料进行冲击试验，观察其冲击损伤面积和形状，并对试验模型运用LSDYNA进行仿真模拟；MOURA等[3]进行碳/环氧层合板的低速冲击试验，研究发现，层合板在低速冲击下的主要损伤形式为分层和横向裂纹；BOSTAPH等[4]在层合板低速冲击分层问题研究中估算其分层扩展，并对其损伤模型进行数值模拟，探究其低速冲击特性；WU等[5]在层合板冲击问题的研究中建立冲击模型，模拟局部分层形状，研究其冲击特性；KARAKUZU等[6]进行玻璃纤维/环氧树脂复合材料的冲击试验，观察在不同冲击能量、质量和速度下复合材料板的冲击损伤特性，并建立三维模型进行相关数值模拟；宁荣昌[7]对复合材料冲击损伤问题从冲击损伤、试验技术等方面展开简要论述，并对其冲击特性问题研究现状进行介绍、归纳；张彦等[8]对复合材料在横向低速冲击作用下的损伤和变形机理进行研究，并提出一个可靠的数值计算模型.本文运用Abaqus软件[9]展开分析，建立复合材料冲击模型，并对冲击模型的有效性进行验证，预测复合材料在冲击载荷下的损伤等特性.1模型失效准则对复合材料冲击特性研究，关键是对模型损伤失效分析.目前，对于复合材料的损伤失效分析，无论是在试验，还是理论研究，都不够充分，使其研究应用受到一定的限制.在实际结构中，层合板是复合材料结构的基础，而单层板又是层合板的基础，因此，复合材料单层板的失效预测和损伤规律的研究工作，对复合材料的冲击特性研究分析具有重要意义.单层板的常用破坏准则主要有5种：最大应力理论、最大应变理论、TsaiHill准则、Hoffman准则和TsaiWu张量准则[10]等.各种破坏准则都是利用单向板纤维复合材料在不同载荷下的强度得到的，这些理论单纯认为只要应力满足条件，单层板就会立即破坏，破坏前没有任何损伤发生.实际上，单层板的失效是损伤演化过程，当应力满足一定条件时发生损伤，应力继续增加，损伤不断扩展，当载荷达到极限时，单层板破坏.[11]由1层铺层（单向板）或几层材料与铺设角均相同的铺层黏结而成的层合板均称为单层板，对于单层板的失效，忽略其层间应力的影响，采用二维Hashin准则对单层板拉伸过程进行损伤判定.二维Hashin准则表示如下：2模型建立2.1有限元冲击模型参照KARAKUZU等[6]的试验数据，层合板尺寸为76.2 mm×76.2 mm，单层板厚度为0.36 mm，共8层，铺层方式为[0/30°/60°/90°]s，层合板材料参数见表1.表 1复合材料参数ρ/（g/cm3）1.83E11/GPa40.51E22/GPa13.96G12/GPa3.10ν120.22δ12/MPa69.00δt，x/MPa783.30δc，x/MPa298.00δt，y/MPa64.00δc，y/MPa124.00δ1/MPa38.00采用大型有限元软件Abaqus对复合材料层合板进行冲击模拟分析.由于该复合材料板的宽薄比大于10，属于薄壁结构，因此在Abaqus中使用壳单元模拟描述，不仅可以节省计算成本，而且可获得高准确度的结果.冲击中心区域网格变形较为剧烈，为提高计算精度，在网格划分阶段对冲击中心区域网格进行细化处理，然后依次过渡网格尺寸到边界区域，可以在保证网格质量的同时减少计算时间.冲击密化区域的层合板网格尺寸为1 mm×1 mm×1 mm.层合板边界设置参照试验，四周边界采用绞支约束，即只限制四边的3方向位移，不约束四边的旋转自由度.冲头模型为12.7 mm的钢质半球形冲头.由于在冲击过程中不需要考虑冲头的变形，冲头的单元类型取二维解析刚性体.通过在冲头上设置参考点并施加点质量，然后在点质量上施加速率，即根据公式E=mv2/2将冲击能量施加于冲头上.参照试验，分别考虑在相同的冲击能量、相同的冲击质量和相同的冲击速度下的试验影响.对于相同的冲击物质量和冲击能量，进行9个主要试验，每个试验重复3次，以确保试验数据的可靠性.冲击速度的值取决于冲击质量和能量，本文选取几种典型冲击工况进行模拟分析，其冲击速度数值参见表2.在冲击过程中，冲头与复合材料板之间是硬接触，会引起接触单元失效，故采用普通硬接触算法.模型采用二维Hashin失效准则，冲击模型见图1.表 2典型试验工况下冲击速度冲击能量/J相同冲击速度（2 m/s）通过对表2中的几种典型冲击工况进行模拟，得到其冲击过程中典型时刻复合材料层合板的von Mises应力分布，见图2.可知，在冲击作用下，应力波在复合材料层合板中，从冲击中心区域分别沿平板表面方向与垂直于平板表面的方向传递.由于在计算初始时刻定义材料的失效模式，因此，当单元中的应力超过其极限值，单元就会发生失效破坏.对0铺层分析，其纤维铺层von Mises应力分布见图3.可知，在0方向的纤维铺层中，von Mises应力等值线大致呈现“花生”形状分布，而国内外大量复合材料冲击试验研究所得到的表面损伤结果均呈此形状[12].同时从KARAKUZU试验所得的分层损伤试验结果看，这一结论也得到验证，从而证明本文所建立的数值模型的有效性和合理性.为进一步验证本文所采用的数值计算方法的有效性和准确性，将本文的冲击力计算结果分别与KARAKUZU等[6]的试验结果及其进行的三维数值模拟结果进行对比分析，见图4.由图4可知，在复合材料层合板的低速冲击过程中，冲击力的时间历程一般可分为2个阶段：一个是冲压阶段，此阶段冲击力不断增加，最终达到冲击力峰值点；另一个是反弹阶段，此阶段冲击物开始反弹，并逐渐脱离复合材料层合板，冲击力逐渐衰减，直至冲击物完全脱离平板表面而降为0.可以观察到，在冲压阶段，本文的数值模拟结果与试验结果契合度良好，并且所得到的冲击力峰值与试验结果也有较好的吻合度，与KARAKUZU等的三维数值模拟结果相比，更接近于试验值，也说明模型能够良好地描述冲击损伤初始阶段，从而进一步验证本文所建立的复合材料层合板冲击过程数值模型的有效性和准确性.在反弹阶段，本文的数值计算结果与试验结果相比略有差异；进入冲击损伤演化阶段，材料出现刚度退化并导致失效.在本文的计算结果中，冲击接触时间更长，冲击过程稍显滞后，导致达到冲击力峰值点时对应的时刻与试验值相比稍显滞后.从计算结果与试验结果的对比看，本文所建立冲击模型的计算结果仍是准确、可靠的.4结论（1）本文基于Hashin失效准则建立复合材料板冲击模型，相比于KARAKUZU等的三维模型，在模拟复合材料板冲击过程中，无论是在冲击损伤初始阶段，还是冲击力峰值，均与试验情况吻合良好，验证冲击模型的可靠性.（2）现有的冲击损伤失效理论都还不够完备，在复合材料冲击损伤演化阶段，要实现对复合材料模型的精确描述更是相当困难，因此在数值计算中，本文和KARAKUZU等建立的数值模拟均与试验结果有所差异，不过依然可以对复合材料板的冲击特性进行有效预测.（3）运用Abaqus软件进行复合材料板的冲击特性模拟过程中，对Hashin准则进行修正、改进，有望利用本文建立的冲击模型获得更加良好的模拟效果.参考文献：[1]CHOI H Y， WU H Y T， CHANG F K. A new approach toward understanding damage mechanisms and mechanics of laminated composites due to lowvelocity impact： Part II： analysis[J]. J Composite Mat， 1991， 25（8）： 10121038.[2]HOSSEINZADEH R， SHOKRIEH M M， LESSARD L. Damage behavior of fiber reinforced composite plates subjected to drop weight impacts[J]. Composites Sci & Technol， 2006，66（1）： 6168.[3]de MOURA M， MARQUES A T. Prediction of low velocity impact damage in carbon：epoxy laminates[J]. Composites Part A： Appl Sci & Manufacturing， 2002， 33（3）： 361368.[4]BOSTAPH G M， ELBER W. A fracture mechanics analysis for delamination growth during impact on composite plates[C]//Proc Symp Composites. Boston， 1983.[5]WU H Y T， SPRINGER G S. Impact induced stresses， strains， and delaminations in composite plates[J]. J Composite Mat， 1988， 22（6）： 533560.[6]KARAKUZU R， ERBIL E， AKTAS M. Impact characterization of glass/epoxy composite plates： an experimental and numerical study[J]. Composites Part B： Eng， 2010， 41（5）：388395.[7]宁荣昌. 复合材料冲击损伤问题的研究现状[J]. 玻璃钢/复合材料， 1992（6）： 3540.[8]张彦，朱平，来新民，等. 低速冲击作用下碳纤维复合材料铺层板的损伤分析[J]. 复合材料学报， 2006， 23（2）： 150157.[9]庄茁，由小川，廖剑晖，等. 基于Abaqus的有限元分析和应用[M]. 北京：清华大学出版社， 2009.[10]张少实，庄茁. 复合材料与黏弹性力学[M]. 北京：机械工业出版社， 2005.[11]SUN C T， TAO J. Prediction of failure envelopes and stress/strain behaviour of composite laminates[J]. Composites Sci & Technol， 1998， 58（7）： 11251136.[12]张彦中，宁荣昌. CFRP层板的落重冲击分层损伤研究[J]. 航空材料学报， 1996， 16（2）： 5761.（编辑陈锋杰）第22卷增刊22013年10月计算机辅助工程Computer Aided EngineeringVol.22 Suppl.2Oct. 2013。
211216647_障碍物检测装置碰撞过程动力学仿真研究
技术装备障碍物检测装置碰撞过程动力学仿真研究范钦海，陶永忠，王 恺，范芊芊（江苏必得科技股份有限公司，江苏江阴 214404）1 引言基于国家标准GB/T 32588.1-2016《轨道交通自动化的城市轨道交通（AUGT）安全要求第1部分：总则》要求，近几年无人驾驶城市轨道交通列车均安装车载障碍物检测设备。
我国无人驾驶城市轨道交通建设起步较晚，对于障碍物检测装置与碰撞的研究较少，障碍物检测装置的功能验证大多仅限于静态触发试验，例如单侧纵向载荷1 kN左右触发报警等。
通常，障碍物检测装置的检测横梁是悬吊在n字形板簧的下端，钢板弹簧的上端固定在转向架构架上，检测横梁和钢板弹簧构成了弹簧质量系统，在转向架振动的激扰下，必然会引起检测横梁相对构架的振动。
当转向架的振动频率接近检测横梁与钢板弹簧系统的自振频率时便会引起共振。
如果相对振动的幅值超过障碍物检测装置报警的阈值，则会引起误报。
文章研究的障碍物检测装置采用了钢板弹簧限位结构，对钢板弹簧的垂向和纵向位移进行限制，仅允许检测横梁向上和向后的位移，限制检测横梁向下和向前的位移，达到降低检测横梁相对构架的振动幅度，减少甚至消除检测横梁自身振动造成的误报。
由于限制检测横梁相对于构架的侧滚和摇头振动，因此降低了检测横梁悬吊点根部的弯曲和扭转应力，提高了检测横梁的疲劳强度。
障碍物检测装置是当轨道上的障碍物撞击到检测装置的检测横梁时发出报警信息并触发列车紧急制动。
但在实际轨道上进行列车与障碍物的撞击试验不现实，因此，文章通过模拟障碍物检测装置与障碍物撞击动力学模型，并进行撞击过程的数值模拟计算，研究障碍物质量、障碍物材质、撞击位置以及撞击速度等因素对触发报警门槛值（临界值）的影响，获得障碍物检测装置的动态冲击响应特征，为障碍物检测装置的动态响应设计提供必要的理论支持。
文章采用ADAMS软件进行障碍物检测装置的碰撞动力学仿真计算，通过该软件建立障碍物检测装置系统的动力学模型，并设定外部边界条件（列车运行速度，障碍物质量、材质、位置等），研究在不同的设定工况下整个障碍物检测装置机械系统对碰撞冲击过程的动态响应。
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》范文
《放电等离子烧结及挤压成形规律仿真与试验研究》篇一一、引言放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）技术作为近几十年来快速发展的先进制备工艺，具有高效、低能耗和精细控制的优点，已广泛应用于粉末冶金领域。
其挤压成形工艺是整个过程中的关键步骤之一，不仅决定了材料最终的密度和力学性能，也影响着材料内部的微观结构。
本文针对放电等离子烧结及挤压成形规律进行仿真与试验研究，旨在通过数值模拟和实验手段揭示其成形机理和规律，为实际生产过程提供理论支持和技术指导。
二、仿真模型与方法本文首先构建了放电等离子烧结的仿真模型，包括粉末颗粒的几何形态、热物理性质、电学性质等参数的设定。
在仿真过程中，采用有限元方法对电场、温度场和应力场进行耦合分析，模拟了烧结过程中的电流分布、温度变化和压力传递等关键过程。
针对挤压成形过程，本文采用动态材料模型（Dynamic Material Model, DMM）进行模拟。
DMM模型能够考虑材料在高温高压下的流变行为和变形机制，从而更准确地描述挤压过程中的材料流动和应力分布。
通过仿真分析，我们得到了挤压过程中材料的流动规律、压力分布以及密度变化等关键信息。
三、试验设计与实施在试验方面，我们设计了一系列的放电等离子烧结及挤压成形实验。
首先，通过改变烧结温度、压力和时间等参数，研究了这些因素对材料密度、显微结构和力学性能的影响。
其次，在挤压成形过程中，我们通过改变挤压速度、模具形状和温度等参数，观察了材料在不同条件下的成形效果。
为了验证仿真结果的准确性，我们将仿真数据与实验结果进行了对比分析。
通过对比不同条件下的密度、硬度、抗拉强度等指标，我们发现仿真结果与实验结果具有较好的一致性，证明了仿真模型的可靠性和有效性。
四、结果与讨论1. 放电等离子烧结规律通过仿真与实验研究，我们发现烧结温度是影响材料密度和显微结构的关键因素。
随着烧结温度的升高，材料密度逐渐增加，显微结构逐渐致密化。
单双壳体典型结构耐撞特性模型试验研究及仿真分析
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收稿 日期 ：２ １一 ３ ０ ０ ０ — ４ ｌ
媾 金项 目 ： 十 一 五 ”Ｘ预先 研 究 基 金 资 助项 目（０ ０ ０ ００ ０ ） “ Ｘ １１５ １３ １ １ 作 者 简 介 ： 志 远 （９ ３ ）男 ， 教 授 ， ｉ ａ — ｉ ６ ． ｒ。 梅 １７ 一 ， 副 ｚ ｙ ｎ ｍｅ ｈｕ ＠１３ｃｎ ｏ
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发动机热管理仿真与试验研究
1、废热回收：通过回收发动机排放的废热，将其引入朗肯循环中； 2、压缩过程：通过压缩作用将热能转化为机械能；
3、冷却过程：在冷却过程中，机械能以热能的形式释放； 4、膨胀过程：在膨胀过程中，机械能转化为电能。
仿真分析
利用专业仿真软件，我们可以对航空发动机燃油热管理系统进行模拟分析。 通过设置不同的输入条件，我们可以探讨各种条件下系统的响应特征，并对实验 结果进行对比验证。
在仿真过程中，我们需要注意以下几点：
1、参数设置：仿真软件的参数设置需要与实际系统保持一致，以确保仿真 结果的准确性。
2、模型简化：在不影响仿真结果的前提下，可以对模型进行适当简化，以 提高计算效率。
5、数据采集系统：用于实时监测和记录试验过程中的各种参数。
四、结果与讨论
通过试验研究，我们发现以下现象： 1、当废热回收温度提高时，朗肯循环的效率提高； 2、当压缩比增加时，朗肯循环的效率提高；
3、当冷却水流量增加时，朗肯循环的效率提高； 4、当膨胀功量增加时，朗肯循环的效率提高。
五、结论
本次演示对基于朗肯循环的发动机废热回收理论与试验进行了深入研究。通 过分析朗肯循环的工作原理和特点，探讨了发动机废热对循环的影响。在此基础 上，设计并制作了一套试验装置，研究了废热回收温度、压缩比、冷却水流量以 及膨胀功量等因素对朗肯循环效率的影响。试验结果表明，这些因素对朗肯循环 效率具有显著影响，为优化朗肯循环系统提供了指导。
3、动态分析：仿真软件需要具备动态分析功能，以便观察系统在不同时间 段的响应特征。
参考内容二
一、引言
《先导式比例减压阀的仿真与试验研究》
《先导式比例减压阀的仿真与试验研究》一、引言随着现代工业自动化与精密控制的不断深入发展，流体控制领域的技术不断升级，先导式比例减压阀作为一种重要流体控制元件，在各种工业应用中发挥着重要作用。
本文将重点对先导式比例减压阀进行仿真与试验研究，以期提高其性能、优化设计并促进其在实际应用中的效能。
二、先导式比例减压阀的基本原理与结构先导式比例减压阀主要由主阀和先导阀两部分组成。
其工作原理为：通过先导阀对入口压力进行感应并控制主阀的开启程度，从而实现减压、稳压的功能。
在压力调节过程中，先导阀和主阀之间的相互作用决定了阀的最终性能。
三、仿真模型的建立与验证1. 仿真模型建立：基于流体动力学和热力学原理，采用计算机仿真软件，建立了先导式比例减压阀的仿真模型。
模型考虑了流体的可压缩性、惯性效应以及与结构之间的相互作用等因素。
2. 模型验证：通过对比仿真结果与实际试验数据，验证了仿真模型的准确性。
结果表明，仿真模型能够较好地反映实际工作状态下的先导式比例减压阀的动态特性。
四、仿真研究1. 动态特性分析：通过仿真研究，分析了先导式比例减压阀在不同工况下的动态响应特性，包括压力变化、流量变化等。
2. 参数优化：基于仿真结果，对先导式比例减压阀的内部结构参数进行了优化设计，提高了其调节精度和稳定性。
3. 节能性分析：通过仿真研究，分析了先导式比例减压阀在节能方面的潜力，为后续的节能优化提供了依据。
五、试验研究1. 试验方案：设计了多种工况下的试验方案，包括不同压力、流量条件下的测试，以全面评估先导式比例减压阀的性能。
2. 试验过程：按照试验方案，进行了实际试验测试。
记录了各工况下的压力、流量等数据，并对先导式比例减压阀的动态特性进行了观察和分析。
3. 试验结果：通过实际试验，验证了仿真研究的准确性。
同时，发现了在实际应用中可能存在的问题和改进方向。
六、结果与讨论1. 仿真与试验结果对比：将仿真结果与实际试验结果进行对比，发现两者在大多数工况下具有较好的一致性，证明了仿真模型的准确性。
纯电动轿车仿真与试验研究
Ｓ ｅｄ ｍ ｐｅ ）
图 ２电机效率分布图
表１ 为仿真结果与试验结果的对 比。从此表 中 可看 出仿真结果与试验结果基本吻合 ，说明现有的
仿真软件 和仿真方法 可 以较真实 的反 实际的情 况 。这 就 为 电动汽 车后续 的开发 工作 中进 一 步利 用 “Ｓ Ｔ Ｐ Ａ ”深人 开展 研 究工作 提 供 了有力 的支撑 。
果见表 ３ 为保证车辆 的安全 ， ， 在汽车电量并未完
全 用尽 的情 况下 中止 了试验 ， 车速 仍能 维 持 ４ ｋ ／ ０ ｍｈ 匀 速 行 驶 ， 时续 驶 里程 已经 达 到 了 ２ ２ ｍ。城 此 ５．ｋ ９ 市行驶 工 况续驶 里 程达 到 １２ ｍ。 ７ｋ
３３经 济性 能分 析 ．
利 用仿 真 软 件对 整 车 和各 部 件进 行 建模 ， 过交 替 通
使用待选 的关键部件进行仿真计算 ， 而找到最佳 从 方案 。为 了使开发 的新 型纯 电动轿 车能够提 高性 能， 缩短开发周期 ， 降低成本 ， 在这里采用虚拟产品
工作 中进一步利用 “Ｓ Ｔ 深入开展研究工作提供 ＰＡ ”
根据 电动汽车的特点， 分析 了电动汽车仿真计算和整车性能试验的 内容和结果。 以某 正在研发的 电动汽车为例， 利用 “Ｓ Ｔ 仿真软件对该车进行计算分析， ＰＡ ” 并进行 了整车道
路试验 ， 两者结果对比可以看 出， 从 该仿真软件 的计算结果比较准确 。试验结果分析说明
电动汽车与传统汽车相 比有很大的优越性。 关键 词 ： 电动 汽 车 Ｐ Ａ 仿 真 整 车试 验 ＳＴ
见表 ２ ，其中纯 电动轿车是在半载的条件下进行 的 实验 。对 比结果表明最高车速 、 ５ｋ ／ 加速性 ０ ０ｍ ｈ 能、 爬坡性能有所下降 ， 除最高车速外其它性能指