一、碰撞过程中碰撞力定量计算(论文文献综述)
杨瑞峰[1](2021)在《基于深度学习的核主泵换热管动力接触在线预测与碰磨分析》文中研究指明核电系统中,核主泵换热器是关键设备之一,由于换热器一回路和二回路热传导及高温高压介质流致振动,使换热管与支撑部件之间产生微动磨损,导致换热管局部损伤甚至破裂,使用寿命降低,危及核电安全。因此,防止换热管的破损,提高核电设备安全性和使用寿命,是核电工程的重大课题。开展换热管在线动力接触预测的研究,不仅对探索特殊工况下的复杂微动损伤机理具有重要意义,而且也能为核电设备抗微动损伤设计及运行安全提供理论支持和工程实践指导。本文将数值模拟和振动实验两部分结合起来,并构建了神经网络预测模型,对振动碰撞力进行预测分析,在仿真软件中根据实际实验条件进行仿真模拟,分析碰撞处换热管的应力应变和磨损情况。换热器在正常运作时,无法拆卸观察磨损状况,换热管的振动位移信号可以通过测量得到,而管与板间的碰撞力和间隙会随着磨损的变化而变化,无法实时准确估测磨损变化,从而引起安全事故的发生。由于碰撞磨损过程中管与板间隙和约束端刚度具有不确定性的特点,本文在以下两个主要方面展开了研究:第一,对传热管的振动模型进行试验和模拟,将换热管与折流板安装在激振器的试验台上,对管施加激振力,使之与折流板间产生碰撞,利用传感器收集的位移和激振力数据,与matlab中自编的计算程序进行对比,验证计算程序的可靠性;并提出基于深度学习的动力接触在线预测方法,构建了对管板间碰撞力分析预测的神经网络模型,根据振动位移信号预测碰撞力,进而为估测磨损情况提供了新的途径。将碰撞位移作为输入,碰撞力的平均值、最大值和最小值作为输出,采用不同神经网络结构,对模型训练过程中的准确率变化进行了分析,结果表明该网络模型可以高效准确预测换热管与折流板间的碰撞力,不同网络结构具有不同预测性能。对于本文的样本类型,卷积神经网络比全连接网络对样本的预测精确度更高。第二,运用有限元模拟的方法,在workbench软件中进行碰撞磨损的模拟仿真,得到不同载荷下,换热管与支撑板碰撞位置处的变形情况、应力应变的分布规律和数值,以及在Archard磨损模型的基础上,利用模拟软件计算出不同条件下换热管和折流板的碰撞磨损,将模拟数值与实验结果进行对比,验证了有限元模型的准确率和可靠性。
宋艳艳[2](2021)在《约束变胞机构的冲击动力学特性与参数优化研究》文中进行了进一步梳理变胞机构基础理论的不断丰富和发展使其在各个工程领域中得到了广泛应用,此类应用主要是以面向作业任务的约束变胞机构为主。约束变胞机构在运动过程中,因构态切换产生的冲击作用使机构的运动精度下降,加剧动态输出振荡,影响整个系统的稳定性,严重时无法完成变胞过程。对考虑冲击作用的约束变胞机构动力学特性与参数优化进行研究在理论发展和工程应用上具有十分重要的价值和意义。本文以约束变胞机构为研究对象,对其冲击动力学特性和参数优化进行了以下五个方面的研究:第一,引入等效阻力系数描述扩展Assur杆组在变胞过程中运动副所受约束类型的变化,分析变胞运动副在典型约束形式下的等效阻力系数,得到在对应等效阻力系数下变胞运动副的运动特性。在此基础上,提出扩展Assur杆组的3类变胞构态,建立其模块化动力学模型,进而得到约束变胞机构稳态构型下的模块化动力学模型。对其进行仿真研究,提出机构构态切换时的冲击运动问题。第二,根据构态切换形式,将约束变胞机构构态切换时的冲击运动分为Ⅰ类冲击运动和Ⅱ类冲击运动。运用多刚体系统动力学理论分别建立系统的Ⅰ/Ⅱ类冲击动力学模型,并结合经典碰撞理论与恢复系数方程,推导出约束变胞机构的Ⅰ/Ⅱ类冲量求解模型。对Ⅰ/Ⅱ类冲击运动算例进行仿真分析,搭建冲击动力学测试实验系统开展实验研究,理论结果与实验结果吻合较好,验证了模型的正确性和有效性。第三,对Ⅰ/Ⅱ类冲击动力学模型进行等效分析,建立变胞运动副冲量求解模型。在Ⅰ/Ⅱ类冲量和变胞运动副冲量的双重作用下,运用Newton-Euler方程,推导出约束变胞机构非变胞运动副的冲量求解模型。仿真研究Ⅰ/Ⅱ类冲击运动算例的内部关节冲击问题。第四,对约束变胞机构构态切换时的冲击运动性能进行研究。分析Ⅰ/Ⅱ类冲量、变胞运动副冲量和非变胞运动副冲量的影响因素,建立机构的全局/局部条件数性能指标、速度性能指标。提取速度突变量和Ⅰ/Ⅱ类冲量之间的映射矩阵,构造机构的全局/局部冲击性能指标。建立机构的冲击动力学性能方程,提出机构的全局/局部动力学条件数指标。定量评估机构参数对冲击运动性能指标的影响程度,为约束变胞机构参数优化及冲击性能改善提供理论依据。第五,基于冲击运动性能评价指标,运用权重系数法,将多性能指标转换成综合性能指标,从而建立机构参数优化设计模型。以Ⅰ/Ⅱ类冲击运动算例为研究对象,分类建立机构参数优化设计模型,并验证其可行性。
虞亦伟[3](2021)在《碎冰区船—冰碰撞数值仿真研究》文中指出近年来,全球气候急剧变暖使得国际上更加注重环保和温室气体排放问题,但也为船舶绕行北极提供了新的思路和可能性。船舶在北极航行时与浮冰碰撞问题成为了威胁生命财产安全的重要因素。目前针对船-冰相互作用问题,合理求解冰力(即冰对船体的作用力)对研究船舶结构和航行安全起着关键作用,当前船舶在冰区主要冰况有:平整冰、碎冰以及冰山。主要的研究方法是船模试验和数值仿真,船模试验作为最为准确的研究手段,成为国内外研究机构的首选,但其高昂的成本阻碍了快速的发展;数值仿真作为经济通行的研究方式,但数值仿真中更多使用附加质量替代船周围水的作用,忽略了水在处理碰撞的吸收能量时起着重要作用。基于上述原因,本文采用船-碎冰-水耦合的方法,基于LS-DYNA数值分析软件,针对船舶在与碎冰发生碰撞的结构响应展开深入研究。其主要研究内容可以概括为以下几点。首先,详细介绍本课题研究的背景以及意义,对国内外在船-冰碰撞的研究进展和成果进行归纳整理。其次介绍有限元计算的基本理论和发展情况,同时阐述通用的非线性动力学软件LS-DYNA在流固耦合领域的应用及其计算原理。再次,通过构建的船壳模型与多块不同尺寸的碎冰进行碰撞,模拟浮冰密集度和尺寸对碰撞力的影响,探究船体与浮冰碰撞的局部受力情况,为后续开展数值模拟提供具体思路。最后,对船艏与不同密集度及不同尺寸的碎冰在不同航速下的碰撞进行了数值仿真计算,研究了冰的密集度及尺寸对碰撞的影响,总结和归纳安全的航行条件,针对危险情况进行分析。
牛若冰[4](2021)在《固液两相体系中颗粒非线性微观作用机制研究与表征》文中指出固液两相流动广泛存在于化工、石油等工业以及自然领域,固相颗粒之间及其与流道壁面之频繁间的交互作用将直接影响两相流动规律,而液相的存在加剧了固固之间交互作用的复杂性。尽管弹簧-粘壶模型被广泛用来表征固固之间交互作用,但由于液相环境中固固交互作用严重的非线性和非接触性,其在固液两相流动研究中的适应性较差。因此,明确液相环境中固固交互作用机制,建立考虑间隙流体影响的固固交互作用力模型对于增强固液两相流动认识,提高固液两相流动数值模拟精度具有重要的意义。本文设计搭建了可进行液相环境中颗粒-平板碰撞力测量的实验平台,通过动态力传感器测量颗粒-平板微观交互作用力,借助高速摄像机记录颗粒运移轨迹,重点探索了颗粒在近壁面附近的水动力学行为,分析了流体性质、平板粗糙度及颗粒粒径对颗粒-平板交互作用的影响,提出了颗粒-平板非接触作用高度,并对作用高度和作用力进行了定量表征。此外,通过数值模拟研究了液相环境中颗粒在近壁面附近的水动力学行为,揭示了颗粒周围流场演变规律,明确了液相环境中颗粒-平板非接触作用机制。研究结果表明,液相环境中沉降颗粒逼近平板时,颗粒周围流体受其影响形成运动前缘,当运动前缘与平板接触时即产生颗粒-平板非接触交互作用,而此时沉降颗粒与平板之间的间隙即为非接触力作用高度。由于粗糙表面能够引发流体移动前缘产生“刹车效应”,粗糙平板与沉降颗粒之间的非接触作用更加剧烈,导致非接触力作用高度随板面粗糙度的增加而增大。此外,粗糙表面加剧了局部流场扰动,使得沉降颗粒在近壁面附近的水动力学行为更加复杂,当沉降颗粒与粗糙平板交互作用时,“刹车效应”导致碰撞前出现非接触力峰。通过对流场数值模拟发现,颗粒边缘流体层及颗粒-平板间隙流体的运移是产生颗粒-平板非接触力的关键,而中心流体层在短时间内与粗糙壁面的交互作用导致非接触力峰的出现。不同性质流体引起的流场差异影响了颗粒水动力学行为,尽管牛顿流体与非牛顿流体中均出现非接触力峰,但前者多为单峰变化,后者呈现双峰波动。综合考虑颗粒粒径、流体性质以及板面粗糙度等多种因素影响,对非接触力作用高度、碰撞力以及非接触力峰值进行了定量表征,建立了两种流体中无量纲作用高度(H/d),无量纲作用力(F/ρv2d2)与雷诺数(Re)和相对粗糙度(Δ/d)之间的关联式。
戴军[5](2020)在《港珠澳大桥深水区非通航孔桥TMD风致振动控制》文中研究指明桥梁涡激振动是一种由气流绕经主梁表面产生周期性脱落漩涡而导致的主梁竖向或者扭转振动,当脱落漩涡的频率接近桥梁的某阶自振频率时,桥梁便产生涡激共振现象。尽管涡激共振不像颤振一样使桥梁发生毁灭性破坏,但其低风速下的高发生概率、大振动幅值等特点严重影响大跨桥梁的行车安全、舒适度和构件的疲劳性能。调谐质量阻尼器(TMD)被广泛地应用于桥梁涡激振动的抑制,TMD通过调谐机制将主梁的动能转移到自身,并通过阻尼单元以内能形式耗散,从而达到抑制桥梁涡激振动的目的。由于忽略涡激振动的非线性和不确定性,用于抑制桥梁涡激振动的TMD在参数选取、效果评估、行程限制、鲁棒性等问题上并没有得到系统的研究。本文以港珠澳大桥深水区非通航孔桥为工程背景,开展“港珠澳大桥深水区非通航孔桥TMD风致振动控制”的研究。风洞试验结果表明,该桥在设计风速内会发生一阶竖弯涡激共振,最大幅值超过规范限值,故采用TMD抑制深水区非通航孔桥的涡激共振。本文在既有TMD方案的基础上,以提高TMD抑振鲁棒性为主要目标,提出了TMD参数设计和抑振效果评估方法,采用了粘弹性TMD抑制桥梁的涡激共振,并开展了一系列的试验与理论研究。主要研究内容和结论如下:(1)TMD抑制港珠澳大桥非通航孔桥涡激共振港珠澳大桥深水区非通航孔桥风洞试验表明,当实桥风速达到27m/s-35m/s时,主梁产生幅值达150mm的竖向涡激共振,需采用TMD抑振;采用Krylov Bogoliubov方法推导出TMD贡献的等效阻尼比,其大小仅与TMD的设计参数相关,且设计参数影响了涡激共振频率;桥梁的涡激共振幅值对气动参数敏感,TMD贡献阻尼比对桥梁模态参数敏感;提出了TMD涡激共振抑制失效概率,并基于该失效概率比较了三种常用TMD参数设计公式;深水区非通航孔桥实测结果表明,布置TMD后桥梁的第一模态阻尼比由0.65%增加到2.11%。(2)粘弹性TMD力学性能试验介绍了粘弹性TMD的构造和耗能原理,对粘弹性TMD各部件进行了力学性能试验。结果表明,改变集中质量位置和粘弹性阻尼层厚度,可实现粘弹性悬臂梁自振频率和阻尼比的调节;钢球半径越大、粘弹性阻尼层厚度越小、碰撞前速度越大,粘弹性阻尼层-钢恢复系数越小;粘弹性TMD在调谐和失调下均能有效抑制悬臂梁的自由振动。(3)粘弹性TMD力学模型根据Oberst梁理论,粘弹性阻尼悬臂梁可以等效为具有复刚度性质的均质梁,提出的基于能量原理的力学模型可以较为准确地估算出设有集中质量的阻尼悬臂梁的模态参数。提出的基于加速度测量的碰撞刚度识别策略可以准确地识别出粘弹性阻尼层-钢之间的碰撞刚度,识别出的Hunt-Crossley模型可以应用到粘弹性TMD抑振当中,获得的仿真效果与试验结果基本一致。(4)简谐力荷载下粘弹性TMD抑振分析建立结构-粘弹性TMD系统在三种状态下的运动方程;进行了结构-双TMD系统、结构-碰撞TMD系统、结构-粘弹性TMD系统的抑振仿真。仿真结果分析表明,双TMD中次TMD的调谐吸能替代了TMD阻尼单元的耗能;碰撞TMD在调谐耗能和碰撞耗能之间存在最优的比例分配或者平衡状态;粘弹性TMD的抑振有效性随着碰撞间隙的减小而下降,而抑振鲁棒性和行程控制随之提高。(5)粘弹性TMD抑制港珠澳大桥非通航孔桥涡激共振建立桥梁-多重粘弹性TMD-涡激力系统的运动方程;采用Krylov Bogoliubov方法推导出了多重双TMD和多重TMD贡献的等效阻尼比,发现多重双TMD和多重TMD可以有效提高贡献阻尼比的鲁棒性。采用粘弹性TMD抑制港珠澳大桥深水区非通航孔桥涡激共振,结果发现,粘弹性TMD具有更大的等效刚度和等效阻尼,且碰撞间隙越小,碰撞越剧烈,最优频率比越小于1;粘弹性TMD仍以调谐吸能为主,碰撞耗能为辅;相比TMD或者多重TMD,粘弹性TMD或者多重粘弹性TMD可以在更宽的失调范围内有效抑制桥梁涡激共振,且质量行程更小。本文的创新主要体现在:(1)提出具有多耗能模式的粘弹性TMD,用来抑制港珠澳大桥深水区非通航孔桥的涡激共振,通过数值仿真验证了该粘弹性TMD相比传统TMD具有更好的抑制鲁棒性和更小的质量行程。(2)基于Krylov Bogoliubov方法推导出的TMD贡献阻尼比和风洞试验识别的气动参数,提出了TMD抑制大跨桥梁涡激共振的失效概率,利用该失效概率可实现TMD的参数优化和评估涡激共振抑制效果。(3)提出了多重粘弹性TMD的贡献阻尼比,基于该贡献阻尼比进行了多重粘弹性TMD的参数优化和大跨度桥梁-多重粘弹性TMD-非线性涡激力的动力时程分析,实现了最优多重粘弹性TMD涡激共振抑制。
张金城[6](2020)在《分枝曲线梁桥地震碰撞响应与参数敏感性研究》文中提出曲线桥在城市及繁忙的交通线路中起着重要的衔接作用,分枝曲线连续梁桥作为曲线桥主要的结构形式应用较为广泛。分枝曲线连续梁桥在一定程度上能够适应任何地形,突破了各种地形的限制,不论是修建高速公路还是城市快速路,其都能够根据地形的变化而尽可能地发挥其作用。然而这种曲线连续梁桥也存在一定的弊端,由于外部的结构呈现出不规则形态,其在地震荷载作用下,碰撞的响应相对复杂,很容易造成主梁、桥墩等结构的破坏,严重时甚至会出现落梁。所以,对于如何进行分枝曲线连续梁桥设计参数的选择,最大限度地防止在地震中因碰撞导致其破坏,显得尤为重要。故此,本文以分枝曲线桥梁为研究对象,分析此类桥梁在强震作用下的碰撞响应和碰撞机理,研究碰撞响应对其设计参数的敏感性,以期对分枝曲线桥梁的抗震减灾设计提供一些参考。本文主要研究成果如下:(1)综述课题研究现状,指出现有研究不足,提出研究要点。探讨地震作用下桥梁碰撞现象、破坏形式、碰撞理论及其力学模型、桥梁地震碰撞反应分析方法。(2)以双柱式桥墩分枝曲线梁桥作为研究对象,利用大型有限元软件Abaqus建立分枝曲线梁桥的三维实体模型。对模型单元、材料本构等进行精细化模拟,对主梁网格采取多尺度划分的方法,采用隐式求解算法进行碰撞动力响应分析。(3)采用非线性动力时程分析方法,对分枝曲线梁桥截面及节点的碰撞力进行分析,并对分枝曲线桥墩顶位移,墩底剪力、弯矩等进行分析,探讨地震作用下分枝曲线梁桥的碰撞响应。研究发现在同一接触截面上不同时间的碰撞应力不同,且碰撞的发生对墩顶位移及弯矩的影响较大。(4)改变桥梁设计参数,包括伸缩缝间距、桥墩高度等参数,研究参数变化对伸缩缝处梁体截面碰撞位置、碰撞面积以及应力峰值的影响,探究桥梁碰撞响应对设计参数的敏感性。研究发现当伸缩缝宽度变小,碰撞力随即变小,但碰撞次数增加,桥墩高低不同使梁体间碰撞响应增大。
刘丹[7](2020)在《空间柔性机械臂接触碰撞优化方法研究》文中认为随着人类航天任务的不断开展,失效/退役航天器逐年增加,空间碎片的数量也在与日俱增,使得空间运行轨道变得愈发拥挤,轨道上其它服役航天器的运行安全风险也越来越高,因此面向失效/退役航天器回收、太空碎片清除等任务的需求日益迫切。从安全、能耗及工作效率等多角度出发,利用空间机械臂替代宇航员执行空间操作任务是当前太空探测的发展趋势。而在利用空间机械臂执行前述接触型操作任务时,机械臂末端将与目标载荷发生接触碰撞,产生碰撞力及碰撞扰动,不仅会加重末端执行器与目标载荷的磨损程度,且影响机械臂系统的稳定性,容易导致任务失败。同时,考虑到空间操作任务的性质(作业跨度大、负载质量范围广等),机械臂往往具有臂杆细长、结构刚度低等特点,使得结构柔性表现明显,加剧接触碰撞对机械臂和目标载荷的不利影响。因此,针对接触操作任务下的空间柔性机械臂与目标载荷的接触碰撞过程,空间柔性机械臂需具备优化碰撞力与碰撞扰动的能力。本文以自由漂浮空间柔性机械臂为研究对象,瞄准接触操作任务下产生碰撞力与碰撞扰动的问题,开展空间柔性机械臂接触碰撞优化方法研究。具体包括碰撞力最小化策略设计、考虑接触碰撞影响的臂杆振动抑制策略设计及基座姿态优化策略设计,并利用MATLAB数值仿真软件开展所提策略的有效性验证工作。主要研究工作如下:首先,针对空间柔性机械臂与目标载荷的接触碰撞过程,开展空间柔性机械臂碰撞动力学建模研究。通过考虑柔性机械臂的刚柔耦合特性,分析基座、关节、柔性臂杆至机械臂末端的运动学递推关系,并构建动力学模型;基于连续接触力法,建立空间柔性机械臂与目标载荷间的接触碰撞动力学模型,获得碰撞力等随时间的变化情况;结合动力学模型与接触碰撞动力学模型,分别分析空间柔性机械臂与目标载荷在接触碰撞过程中的动力学响应,以便后续接触碰撞优化策略的设计。其次,针对接触操作任务下产生碰撞力的情况,开展空间柔性机械臂碰撞力最小化策略研究。基于空间柔性机械臂动力学方程,分析空间柔性机械臂的末端等效特性;结合末端等效特性与接触碰撞动力学模型,构建碰撞力同机械臂接触构型以及接触碰撞方向间的映射关系;基于此设计碰撞力最小化策略,该策略能求解出柔性机械臂的最优接触构型与最佳接触碰撞方向,可有效减小碰撞力并降低接触操作对空间柔性机械臂系统与目标载荷的冲击影响。再次,瞄准接触碰撞加剧柔性臂杆的振动程度进而影响系统稳定性的问题,研究考虑接触碰撞影响的空间柔性机械臂振动抑制策略。在空间柔性机械臂动力学方程及碰撞动力学响应的基础上,分别分析自由运动时及接触碰撞时的柔性臂杆振动规律;基于奇异摄动控制算法对自由运动时的柔性机械臂臂杆振动进行抑制,在保证机械臂顺利到达期望接触构型的同时消除臂杆振动;基于改进的最优控制算法完成碰撞力作用下的柔性机械臂臂杆振动抑制策略设计,降低接触操作对柔性机械臂系统的扰动影响。最后,为减弱接触碰撞引起的机械臂基座偏转对系统稳定性的影响,开展考虑接触碰撞影响的基座姿态优化研究。基于空间柔性机械臂的碰撞动力学响应,分析接触碰撞下的基座姿态偏转情况;通过综合考虑机械臂基座、关节与柔性变形间的运动耦合关系,构建基座姿态综合优化模型;为完成接触操作任务下的基座姿态优化,利用粒子群优化算法求解所构建模型的待优化参数,实现空间柔性机械臂在轨接触操作可靠性的全面提升。
金腾飞[8](2020)在《球-板弹粘塑性碰撞响应模型的研究》文中提出板结构是工程中广泛应用的基础结构件,便于加工制造和安装。板的碰撞现象普遍存在,对板碰撞响应的分析,在结构防护和运动控制方面具有重要的学术意义和工程应用价值。球与板的碰撞,涉及局部弹塑性接触行为、瞬态波传播和结构动态响应等若干复杂的力学行为。对于钢材料一类的应变率敏感材料,在发生快速塑性变形时,应变率效应导致材料屈服应力明显提高,对局部碰撞接触塑性变形产生显着影响,并进一步影响板的振动变形响应和碰撞波的传播。由于碰撞会引起局部接触区的扩展,它属于弹塑性移动边界问题,对其建模和求解均面临巨大的困难。采用有限元方法,可以精确地分析球–板弹塑性碰撞接触问题。但是,有限元建模的工作量庞大。在碰撞接触区及其附近的网格离散,需要仔细的人工干预,要求规则、密集地划分网格。密集的网格导致计算时间步长非常小,一般在10-9~10-10秒左右。接触非线性、材料非线性和应变率效应等因素,导致有限元计算效度低下,难以对球–板碰撞响应的特征与规律进行参数化研究。本文针对球–板弹粘塑性碰撞响应问题,考虑局部接触区材料的应变率效应,采用理论–数值混合求解途径,克服了移动边界、单边约束和非线性难点,发展新的高效、准确的计算模型,探索球–板弹粘塑性碰撞响应的特征与规律。本文的主要研究工作如下。(1)基于Johnson接触塑性区球形扩展模型和Stronge弹塑性接触半径和压下量的关系,考虑接触塑性变形的应变率效应,建立了弹粘塑性接触模型(EVPCM模型)。基于单轴压缩理论与Johnson接触塑性区球形扩展模型,提出了局部接触等效应变率的计算方法,解决了动态接触中应变率效应的理论建模难点。(2)基于Kirchhoff板理论和Craig–Bampton模态综合法,建立了可以计算板中波传播和动态变形响应的动态子结构模型。(3)开展了球与板的偏心碰撞实验,采集局部接触变形和碰撞响应实验数据,验证混合模型。(4)针对任意位置的球–板弹塑性碰撞问题,忽略接触区材料的应变率效应,基于退化的EVPCM模型和动态子结构模型,建立了高效、准确的理论–数值混合模型(EPIM模型)。通过对比理论解、偏心碰撞实验数据以及三维有限元结果,验证了EPIM模型计算碰撞响应与波扩展的准确性与高效性。(5)针对任意位置的球–板弹粘塑性碰撞问题,考虑接触区材料的应变率效应,基于EVPCM模型和动态子结构模型,建立高效、准确的理论–数值混合模型(EVPIM模型)。通过对比偏心碰撞实验数据和三维有限元结果,验证了EVPIM模型计算碰撞响应与波扩展的准确性与高效性。(6)针对球和柔性板的弹粘塑性碰撞问题,分别基于EPIM模型和EVPIM模型进行弹塑性碰撞响应与弹粘塑性碰撞响应的模拟,研究应变率效应对碰撞响应的影响。具体研究了应变率效应对恢复系数、最大接触力、最大压下量、残余压下量、碰撞持续时间、碰撞冲量和球反弹速度等碰撞响应参数的影响,分析在不同结构柔性和碰撞速度下的应变率效应。研究发现,应变率效应不仅与碰撞速度相关,而且与结构刚度和接触刚度的比值相关。对于不同碰撞响应参数,呈现的应变率效应具有明显不同的特征。
薛静[9](2020)在《基于H2O+Oil颗粒碰撞机理的安全注水压力预测模型研究》文中认为高压注水驱油技术已为日益老化的油井注入了新的活力,但也引发了较严重的不安全注水作业事故。如过高的注水压力会导致套管损坏、地层破裂以及微地震等。本文基于颗粒碰撞机理,分析了近十年高压注水作业导致地层破裂等事故致因,以具有高度分散、局部富集特点的致密剩余油(Oil颗粒)为研究对象,建立了高压水(H2O颗粒)与Oil颗粒之间碰撞力模型(H2O+Oil颗粒碰撞模型)和安全注水压力预测模型,通过实例应用提供了预测安全注水压力方案及对应的安全措施,大大提高了高压注水驱油作业的安全性和开采效果,同时为预防和控制地层破裂等不安全事故提供新的研究方向。本文的研究内容及创新点如下:(1)H2O+Oil颗粒构建。根据致密剩余油高度分散、局部富集的特点,将致密剩余油视为Oil颗粒,将流经油井、裂隙、微裂隙并逐渐靠近Oil颗粒的高压水视为H2O颗粒。分析微裂隙中高压水(H2O颗粒)与微观致密剩余油(Oil颗粒)的相互碰撞作用,同时将H2O+Oil颗粒微观碰撞力与复杂流场中H2O、Oil颗粒所受其他力联系起来,对预测安全合理注水压力深入分析。研究表明:合理稳定的H2O+Oil颗粒间碰撞力能量传递在特定条件下是驱油的积极动力,也是预防产生事故,保持稳定的注水动力的关键因素。(2)H2O+Oil颗粒碰撞机理。通过建立二维直角坐标系,按照碰撞力方向与X、Y轴的夹角,将碰撞方式分为直线型碰撞和斜线型碰撞,分析不同碰撞方式下的颗粒运动规律。研究表明:H2O+Oil颗粒在碰撞过程的不同阶段表现出的碰撞方式不同,发挥出的碰撞力大小不同,这种力的差异性对地层的伤害程度不同,根据这种碰撞力的差异造成的不安全影响,应采取可行的技术和管理手段,以稳定注水压力,防止地层破裂等不安全事故。(3)安全注水压力预测模型。利用所建预测模型与传统计算模型对某一典型油井进行对比分析,得出根据H2O+Oil颗粒碰撞力与流体压力的关系预测安全注水压力更精确,可以提升注水作业的安全性和开采效果。研究表明:H2O+Oil颗粒碰撞压力、温度具有规律性。压力增加,H2O+Oil颗粒间碰撞力增大,温度升高,体积膨胀,Oil颗粒自身粘性降低且表面张力减小,接触面积变大,Oil颗粒运动性增强,使颗粒间碰撞力持续作用,因而对地层的扰动增强。
任春[10](2020)在《改进的等效静态载荷法及其在汽车结构碰撞拓扑优化中的应用研究》文中认为随着汽车保有量的不断攀升,节能和安全已经成为汽车发展所面临的重大挑战,而汽车轻量化技术及其结构耐撞性设计也成为目前应对挑战的重要技术手段。考虑到汽车轻量化设计与结构耐撞性之间的矛盾和竞争关系,国内外学者与研究机构普遍希望将结构碰撞拓扑优化方法应用于汽车产品开发与概念设计中,以期在实现汽车结构轻量化设计目标的同时满足碰撞安全性要求。然而,汽车结构碰撞拓扑优化属于典型的结构非线性动力学响应拓扑优化问题,是最复杂的优化问题之一,现阶段尚没有形成一种公认有效的优化方法。基于等效静态载荷的结构优化方法能够充分利用线性拓扑优化理论的高效率优势和现有成熟商业软件的计算优势,得到了广泛的研究和应用。然而,该方法在解决结构大变形碰撞拓扑优化问题时同样存在计算效率和数值稳定性等亟待解决的问题,影响其进一步发展和深入技术应用。本文针对基于等效静态载荷的结构优化法在解决结构碰撞拓扑优化问题时存在的计算成本高、优化效率低和数值不稳定等问题,提出相应的解决措施及改进方法,并通过简单结构设计实例验证了改进方法的优越性。在此基础上,将所提出的方法推广应用到某纯电动汽车前端系统正面碰撞工况下的关键结构拓扑优化设计中,建立了一种行之有效的汽车结构轻量化和耐撞性优化设计方法,实现了汽车结构耐撞性和轻量化水平提升,验证了本文所提方法的工程应用价值,同时为汽车结构耐撞性和轻量化设计提供了一种全新思路和实用方法。本文主要开展的研究工作及得出的相关结论如下:(1)从结构碰撞拓扑优化方法研究和应用研究两个方面对碰撞拓扑优化领域的国内外研究现状展开了综述,在此基础上对当前结构碰撞拓扑优化方法和应用技术的特点进行了分析和对比,并对这些领域存在的共性关键问题进行了总结,明确了本文的研究方法和应用领域并据此对论文组织结构及技术路线和各章节的内进行了介绍。(2)详细阐述了基于等效静态载荷的结构优化法驱动碰撞拓扑优化的完整过程和相关理论,系统总结了基于等效静态载荷的结构优化法在解决大变形碰撞拓扑优化问题时存在的问题和不足,深入剖析了导致这些问题和不足的原因,为后续开展等效静态载荷的改进研究奠定了理论基础。(3)针对基于等效静态载荷的结构优化法在解决碰撞引起的结构塑性大变形拓扑优化问题时存在的计算成本高、优化效率低的问题,基于模型降阶理论对等效静态载荷进行改进,并提出了一种降阶等效静态载荷计算方法及基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化法,保留了等效静态载荷法的全部优点,避免了等效静态载荷作用在所有节点上以及整个模型参与碰撞分析和拓扑优化,从而有效降低了碰撞拓扑优化的计算成本、提升了优化效率,并通过简化的车身结构正面碰撞拓扑优化验证了该方法的优越性。(4)针对基于等效静态载荷的结构优化法在解决碰撞引起的薄壁结构塑性大变形拓扑优化问题时存在的数值不稳定问题,基于线性极限分析的思想和能量原理对等效静态载荷进行改进,提出了一种等效线性静态载荷计算方法并在此基础上提出基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化法,实现了等效线性静态载荷的自适应缩放,保证了等效静态载荷作用下的结构拓扑优化始终保持在线性范围内,有效提高了结构碰撞拓扑优化的数值稳定性。最后将该方法应用于大变形碰撞工况下的吸能盒诱导结构优化设计,拓展了拓扑优化方法的应用范围,验证了该方法的有效性。(5)以某纯电动汽车的前端系统为研究对象,首先建立了该车前端系统正面碰撞有限元仿真模型并通过实车正面碰撞试验验证了有限元仿真模型的正确性和可靠性;然后在此基础上对该系统的碰撞安全性和碰撞特点进行了详细分析,确定影响正面碰撞安全性的关键结构及其存在的问题;接着将本文所提出的两种基于改进等效静态载荷(降阶等效静态载荷和等效线性静态载荷)的结构碰撞拓扑优化法综合应用到关键结构的碰撞拓扑优化中,建立了一种有效的汽车结构轻量化和耐撞性优化设计方法,实现了关键结构耐撞性和轻量化优化设计;最后,通过有限元模型重构将优化后的关键结构集成到原前端系统中,形成了优化后的前端系统正面碰撞仿真模型,并在相同条件下通过再次进行有限元碰撞仿真分析对比验证优化结构的有效性和本文提出的优化方法的工程应用价值。结果表明,运用所提出的结构碰撞拓扑优化方法可以在保持整车质量基本不变的情况下,实现正面碰撞工况下前端最大变形量减小13.31%,平均碰撞力和碰撞力效率分别增加15.51%和7.89%,有效兼顾了汽车结构轻量化和耐撞性设计要求。论文研究结果表明,本文提出的基于改进等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化方法可以有效平衡结构的轻量化和耐撞性、节约计算资源、提高数值稳定性,为汽车结构耐撞性和轻量化设计提供了一种全新思路和实用方法。论文建立的结构优化设计方法,有效解决了结构耐撞性和轻量化设计技术难题,为开展汽车结构轻量化和耐撞性设计提供了一种行之有效的技术路径。
二、碰撞过程中碰撞力定量计算(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、碰撞过程中碰撞力定量计算(论文提纲范文)
(1)基于深度学习的核主泵换热管动力接触在线预测与碰磨分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 振动碰撞 |
1.2.2 微动磨损 |
1.3 换热管存在的振动问题 |
1.4 影响换热管微动磨损的参数分析 |
1.5 本文主要研究内容和创新点 |
2 实验与模拟分析方法 |
2.1 数值模拟分析 |
2.1.1 传热管与折流板碰撞模型 |
2.1.2 程序的数值计算 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验装置 |
2.2.3 测量仪器 |
2.2.4 实验步骤 |
2.3 深度学习理论 |
2.3.1 算法基础 |
2.3.2 神经网络激活函数 |
2.3.3 神经网络的结构 |
2.3.4 神经网络的训练 |
2.3.5 神经网络的调试 |
2.3.6 模型优化 |
2.4 微动磨损模拟方法 |
2.4.1 微动分类和运动形式 |
2.4.2 微动的影响因素 |
2.5 本章小结 |
3 基于深度学习的碰撞力高精度预测 |
3.1 换热管的实验与数值模拟 |
3.1.1 无折流板的实验与模拟 |
3.1.2 加折流板的实验与模拟 |
3.2 随机间隙碰撞力的全连接网络预测 |
3.2.1 不同样本数量 |
3.2.2 全连接网络的参数硬共享与软共享 |
3.3 随机间隙碰撞力的卷积网络预测 |
3.3.1 不同样本数量 |
3.3.2 卷积网络的参数硬共享与软共享 |
3.4 全连接与卷积精确度对比 |
3.5 随机约束刚度碰撞力的全连接网络预测 |
3.5.1 训练集样本数量 |
3.5.2 神经网络层数 |
3.5.3 全连接网络的参数硬共享与软共享 |
3.6 随机约束刚度碰撞力的卷积网络预测 |
3.6.1 训练集样本数量 |
3.6.2 全连接层数 |
3.6.3 卷积残差块 |
3.6.4 卷积网络的参数硬共享与软共享 |
3.7 本章小结 |
4 传热管与折流板的碰撞磨损模拟研究 |
4.1 磨损模型 |
4.2 有限元模型的创建 |
4.2.1 几何模型 |
4.2.2 网格划分 |
4.2.3 材料属性 |
4.2.4 接触设置 |
4.3 仿真结果分析 |
4.3.1 换热管的总体变形 |
4.3.2 换热管碰撞处的变形 |
4.3.3 换热管碰撞处的等效应力-应变 |
4.4 换热管的磨损 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(2)约束变胞机构的冲击动力学特性与参数优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究意义与来源 |
1.2 变胞机构研究现状 |
1.2.1 变胞机构结构学 |
1.2.2 变胞机构运动学 |
1.2.3 变胞机构动力学 |
1.2.4 变胞机构应用 |
1.3 约束变胞机构构态切换过程研究现状 |
1.4 碰撞动力学建模方法研究现状 |
1.4.1 冲量-动量法 |
1.4.2 连续接触力法 |
1.4.3 接触约束法 |
1.5 性能指标研究现状 |
1.6 参数优化研究现状 |
1.7 存在问题与不足 |
1.8 主要研究内容 |
第二章 约束变胞机构稳态构型下的模块化动力学模型 |
2.1 引言 |
2.2 约束变胞机构组成原理 |
2.3 主动件动力学模型 |
2.4 基本Assur杆组动力学模型 |
2.5 扩展Assur杆组动力学模型 |
2.5.1 变胞运动副的运动特性分析 |
2.5.2 扩展Assur杆组的构态划分 |
2.5.3 扩展Assur杆组的动力学分析 |
2.6 约束变胞机构动力学的具体求解过程 |
2.6.1 初始时刻约束变胞机构的运动学和动力学 |
2.6.2 任意时刻约束变胞机构的运动学和动力学 |
2.7 约束变胞机构模块化动力学仿真 |
2.7.1 平面双层纸板折叠变胞机构 |
2.7.2 变胞式精梳机钳板摆动机构 |
2.8 本章小结 |
第三章 约束变胞机构构态切换过程中的冲击动力学模型 |
3.1 引言 |
3.2 约束变胞机构构态切换过程中的冲击及动力学分析 |
3.2.1 冲击类型 |
3.2.2 Ⅰ类冲击动力学分析 |
3.2.3 Ⅱ类冲击动力学分析 |
3.3 约束变胞机构冲量求解模型 |
3.3.1 接触碰撞模型 |
3.3.2 Ⅰ类冲量求解模型 |
3.3.3 Ⅱ类冲量求解模型 |
3.4 约束变胞机构冲击动力学仿真 |
3.4.1 平面3 自由度约束变胞机构 |
3.4.2 平面双层纸板折叠变胞机构 |
3.5 实验与分析 |
3.5.1 冲击动力学测试实验台 |
3.5.2 实验过程 |
3.5.3 实验结果 |
3.6 本章小结 |
第四章 约束变胞机构内部关节冲击响应分析 |
4.1 引言 |
4.2 变胞运动副冲量求解模型 |
4.2.1 Ⅰ类冲击运动系统的变胞运动副冲量求解模型 |
4.2.2 Ⅱ类冲击运动系统的变胞运动副冲量求解模型 |
4.3 非变胞运动副冲量求解模型 |
4.3.1 树系统约束变胞机构系统动力学 |
4.3.2 树系统约束变胞机构系统内部冲量求解模型 |
4.4 算例仿真 |
4.4.1 平面3 自由度约束变胞机构 |
4.4.2 平面双层纸板折叠变胞机构 |
4.5 本章小结 |
第五章 约束变胞机构的冲击运动性能评价指标分析 |
5.1 引言 |
5.2 约束变胞机构运动学建模 |
5.2.1 树系统约束变胞机构运动学模型 |
5.2.2 非树系统约束变胞机构运动学模型 |
5.3 速度性能分析 |
5.3.1 速度椭球 |
5.3.2 全局条件数性能指标 |
5.3.3 局部条件数性能指标 |
5.3.4 速度性能指标 |
5.4 冲击性能分析 |
5.4.1 全局冲击性能指标 |
5.4.2 局部冲击性能指标 |
5.5 动力学性能分析 |
5.5.1 冲击动力学性能方程 |
5.5.2 动力学操作度椭球 |
5.5.3 全局动力学条件数指标 |
5.5.4 局部动力学条件数指标 |
5.6 本章小结 |
第六章 基于冲击运动性能的机构参数优化 |
6.1 引言 |
6.2 机构参数优化设计模型 |
6.3 平面3 自由度约束变胞机构参数优化 |
6.3.1 约束条件及目标函数建立 |
6.3.2 优化结果分析 |
6.4 平面双层纸板折叠变胞机构参数优化 |
6.4.1 约束条件及目标函数建立 |
6.4.2 优化结果分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况 |
致谢 |
(3)碎冰区船—冰碰撞数值仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 船-冰碰撞问题研究的背景以及意义 |
1.2 国内外研究综述 |
1.2.1 海冰力学性能研究 |
1.2.2 船舶-碎冰相互作用 |
1.2.3 船舶-层冰相互作用 |
1.2.4 船舶-冰山相互作用 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 船-冰相互作用理论和有限元方法 |
2.1 船舶碰撞损伤研究 |
2.1.1 内部机理分析和外部机理分析 |
2.1.2 船舶-冰碰撞设计准则 |
2.2 有限元方法计算及其理论 |
2.2.1 有限元的发展 |
2.2.2 非线性有限元问题 |
2.3 ANSYS/LS-DYNA软件介绍 |
2.4 LS-DYNA碰撞基本算法 |
2.4.1 对称罚函数 |
2.4.2 节点约束法 |
2.4.3 分配参数法 |
2.5 有限元法的动力学方程 |
2.6 LS-DYNA沙漏控制 |
2.7 最小时间步长控制 |
2.8 LS-DYNA求解算法 |
2.9 本章小结 |
3 碎冰-结构物碰撞模拟研究 |
3.1 引言 |
3.2 海冰等级划分 |
3.3 冰材料模型数值验证 |
3.3.1 冰材料参数选择 |
3.3.2 压力-接触面积曲线验证 |
3.4 流体材料参数 |
3.5 船-冰结构碰撞流体影响的研究 |
3.6 计算模型概述 |
3.6.1 模型基本情况 |
3.6.2 模型建立和参数设置 |
3.6.3 单冰漂浮验证 |
3.7 碰撞数值结果分析 |
3.7.1 航行速度对碰撞力的影响 |
3.7.2 碎冰数量(密集度)对碰撞力的影响 |
3.7.3 冰体厚度对碰撞力的影响 |
3.7.4 摩擦系数对碰撞的影响 |
3.8 本章小结 |
4 船艏与碎冰碰撞的数值仿真研究 |
4.1 引言 |
4.2 极地冰区特性 |
4.2.1 极地冰缘区 |
4.2.2 碎冰密集度 |
4.3 有限元模型建立 |
4.3.1 船艏模型 |
4.3.2 流体域模型 |
4.3.3 碎冰尺寸 |
4.3.4 碎冰网格大小敏感性分析 |
4.3.5 船艏-碎冰碰撞整体模型 |
4.4 船艏-碎冰碰撞参数设置 |
4.4.1 接触算法的关键字 |
4.4.2 流固耦合关键字 |
4.4.3 无反射边界 |
4.4.4 算法公式和属性 |
4.4.5 沙漏控制 |
4.4.6 数据输出 |
4.5 航行速度对碰撞的影响 |
4.5.1 碰撞方案设计 |
4.5.2 碰撞力 |
4.5.3 能量吸收 |
4.5.4 船艏结构应变 |
4.6 冰体厚度对碰撞的影响 |
4.6.1 碰撞力 |
4.6.2 能量吸收 |
4.6.3 船艏结构应变 |
4.7 密集度对碰撞的影响 |
4.7.1 碰撞力 |
4.7.2 能量吸收 |
4.7.3 船艏结构应变 |
4.8 冰体形状对碰撞的影响 |
4.8.1 碰撞力 |
4.8.2 能量吸收 |
4.8.3 船艏结构应变 |
4.9 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)固液两相体系中颗粒非线性微观作用机制研究与表征(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究的背景与意义 |
1.2 牛顿流体中固固交互作用研究现状 |
1.2.1 颗粒-平板浸没式碰撞实验研究 |
1.2.2 颗粒-平板含液碰撞实验研究 |
1.3 非牛顿流体中颗粒碰撞研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 本文创新点 |
2 牛顿流体中颗粒非线性微观作用实验研究 |
2.1 实验装置及操作 |
2.1.1 实验平台设置 |
2.1.2 实验材料 |
2.1.3 实验工况 |
2.2 数据处理 |
2.2.1 数据处理 |
2.2.2 非接触力作用机理 |
2.3 作用高度分析 |
2.3.1 颗粒粒径对作用高度的影响 |
2.3.2 液体粘度对作用高度的影响 |
2.3.3 无量纲作用高度定量表征 |
2.4 作用力分析 |
2.4.1 作用力演变规律 |
2.4.2 颗粒粒径对接触力的影响 |
2.4.3 液体粘度对碰撞力的影响 |
2.4.4 无量纲作用力定量表征 |
2.5 小结 |
3 非牛顿流体中颗粒非线性微观作用实验研究 |
3.1 流体流变性测量与表征 |
3.1.1 流体流变特性测量与表征 |
3.1.2 实验用流体流变特性测量结果 |
3.2 作用高度分析 |
3.2.1 颗粒粒径对作用高度的影响 |
3.2.2 液体剪切变稀性对作用高度的影响 |
3.2.3 无量纲作用高度定量表征 |
3.3 作用力分析 |
3.3.1 作用力演变规律 |
3.3.2 颗粒粒径对碰撞力的影响 |
3.3.3 液体剪切变稀性对作用力的影响 |
3.3.4 无量纲作用力定量表征 |
3.4 小结 |
4 颗粒-平板碰撞流场数值模拟研究 |
4.1 流场数值模拟模型 |
4.1.1 固液两相流控制方程 |
4.1.2 模型选取 |
4.2 平板板材对流场的影响 |
4.2.1 牛顿流体中流场变化规律 |
4.2.2 非牛顿流体中流场变化规律 |
4.3 液体性质对流场的影响 |
4.3.1 牛顿流体中流场变化规律 |
4.3.2 非牛顿流体中流场变化规律 |
4.4 小结 |
总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(5)港珠澳大桥深水区非通航孔桥TMD风致振动控制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 桥梁涡激振动的研究现状 |
1.2.1 试验研究 |
1.2.2 理论研究 |
1.3 桥梁涡激振动控制的研究现状 |
1.3.1 气动措施控制 |
1.3.2 质量阻尼器控制 |
1.4 新型质量阻尼器的研究现状 |
1.5 本文研究内容 |
1.5.1 问题提出 |
1.5.2 研究内容及创新点 |
第二章 TMD抑制港珠澳大桥非通航孔桥涡激共振 |
2.1 港珠澳大桥深水区非通航孔桥 |
2.1.1 深水区非通航孔桥 |
2.1.2 非通航孔桥梁的涡激振动 |
2.2 非通航孔桥涡激共振TMD控制 |
2.2.1 桥梁涡激力模型 |
2.2.2 桥梁-TMD-涡激力系统 |
2.2.3 涡激共振下TMD的贡献阻尼比 |
2.3 基于鲁棒性的TMD参数设计 |
2.3.1 TMD抑振的不确定性分析 |
2.3.2 TMD参数设计 |
2.4 深水区非通航孔桥现场振动测试 |
2.4.1 桥梁模态阻尼识别方法 |
2.4.2 实桥测试及结果分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 粘弹性TMD力学性能试验 |
3.1 多耗能模式粘弹性TMD |
3.2 粘弹性阻尼悬臂梁的力学性能试验 |
3.2.1 粘弹性阻尼悬臂梁试验方法 |
3.2.2 粘弹性阻尼悬臂梁试验结果分析 |
3.3 粘弹性阻尼层-钢碰撞试验 |
3.3.1 粘弹性阻尼层-钢碰撞试验方法 |
3.3.2 粘弹性阻尼层-钢碰撞试验结果分析 |
3.4 粘弹性TMD抑制悬臂梁自由振动试验 |
3.4.1 粘弹性TMD抑制自由振动试验方法 |
3.4.2 粘弹性TMD抑振试验结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 粘弹性TMD力学模型 |
4.1 粘弹性阻尼悬臂梁的力学模型 |
4.1.1 粘弹性阻尼悬臂梁的复刚度 |
4.1.2 粘弹性阻尼悬臂梁的模态参数 |
4.1.3 模型试验验证 |
4.2 碰撞力的力学模型 |
4.2.1 Hunt-Crossley模型 |
4.2.2 碰撞刚度的识别 |
4.2.3 模型试验验证 |
4.3 粘弹性TMD抑制自由振动验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 简谐力荷载下粘弹性TMD抑振分析 |
5.1 结构-粘弹性TMD系统运动方程 |
5.2 双TMD抑振分析 |
5.2.1 DTMD与 TMD的联系 |
5.2.2 DTMD参数分析 |
5.2.3 DTMD参数优化 |
5.3 碰撞TMD抑振分析 |
5.3.1 碰撞TMD与 TMD的联系 |
5.3.2 碰撞TMD参数分析 |
5.3.3 碰撞TMD参数优化 |
5.4 粘弹性TMD抑振分析 |
5.4.1 粘弹性TMD与 TMD的联系 |
5.4.2 粘弹性TMD参数分析 |
5.4.3 粘弹性TMD参数优化 |
5.5 各类质量阻尼器抑振效果比较 |
5.6 本章小结 |
第六章 粘弹性TMD抑制港珠澳大桥非通航孔桥涡激共振 |
6.1 桥梁-粘弹性TMD-涡激力系统运动方程 |
6.2 粘弹性TMD参数设计 |
6.2.1 多重DTMD的贡献阻尼比 |
6.2.2 多重TMD的贡献阻尼比 |
6.2.3 贡献阻尼比的比较 |
6.3 DTMD涡激共振控制 |
6.3.1 单DTMD控制 |
6.3.2 多DTMD控制 |
6.4 粘弹性TMD涡激共振控制 |
6.4.1 单粘弹性TMD控制 |
6.4.2 多粘弹性TMD控制 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者攻读博士学位期间成果 |
(6)分枝曲线梁桥地震碰撞响应与参数敏感性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 桥梁震害现象及分析 |
1.3 桥梁碰撞的研究现状 |
1.3.1 桥梁碰撞理论研究 |
1.3.2 桥梁碰撞试验研究 |
1.4 研究意义 |
1.5 研究内容 |
2 桥梁地震碰撞力学模型与分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 桥梁地震反应分析方法 |
2.2.1 静力法 |
2.2.2 动力反应谱法 |
2.2.3 时程分析法 |
2.2.4 随机振动法 |
2.3 桥梁碰撞的基本理论 |
2.3.1 恢复系数法 |
2.3.2 接触单元法 |
2.3.3 三维接触-摩擦模型 |
2.4 有限元求解方法 |
2.4.1 隐式解法 |
2.4.2 显式解法 |
2.4.3 对比显式和隐式 |
2.5 本章小结 |
3 分枝曲线梁桥地震碰撞分析模型 |
3.1 引言 |
3.2 工程概况 |
3.3 分析力学模型 |
3.3.1 单元类型 |
3.3.2 本构模型 |
3.3.3 接触模拟 |
3.3.4 有限元模型 |
3.4 本章小结 |
4 地震作用下分枝曲线桥碰撞响应分析 |
4.1 引言 |
4.2 地震波选取和输入 |
4.3 伸缩缝处碰撞响应 |
4.3.1 伸缩缝处相邻结构间的碰撞力 |
4.3.2 伸缩缝接触面的碰撞应力 |
4.3.3 伸缩缝边缘处结点的碰撞应力 |
4.4 碰撞对于位移响应的影响 |
4.4.1 梁体相对位移 |
4.4.2 墩梁相对位移 |
4.5 碰撞响应下桥墩受力变化 |
4.5.1 墩底剪力 |
4.5.2 墩底弯矩 |
4.5.3 墩底扭矩 |
4.6 本章小结 |
5 设计参数对地震碰撞响应的影响 |
5.1 引言 |
5.2 伸缩缝间距对碰撞响应的影响 |
5.2.1 不同伸缩缝间距的曲线桥模型 |
5.2.2 伸缩缝间距对结构动力特性的影响 |
5.2.3 分析结果 |
5.3 墩高变化对碰撞响应的影响 |
5.3.1 不同墩高的曲线桥模型 |
5.3.2 墩高变化对结构动力特性的影响 |
5.3.3 分析结果 |
5.4 地震动输入对碰撞响应的影响 |
5.4.1 不同输入方向的影响 |
5.4.2 不同地震动的影响 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
附录1:作者在读期间参与基金及项目 |
(7)空间柔性机械臂接触碰撞优化方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 空间柔性机械臂接触碰撞优化方法研究现状 |
1.2.1 空间柔性机械臂接触碰撞动力学建模方法研究现状 |
1.2.2 空间柔性机械臂碰撞力最小化策略研究现状 |
1.2.3 空间柔性机械臂振动抑制策略研究现状 |
1.2.4 空间柔性机械臂基座姿态优化策略研究现状 |
1.2.5 研究现状小结 |
1.3 本文研究内容及结构安排 |
第二章 考虑刚柔耦合特性的空间柔性机械臂接触碰撞动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 考虑刚柔耦合特性的空间柔性机械臂动力学模型 |
2.2.1 运动学建模 |
2.2.2 动力学建模 |
2.3 空间柔性机械臂与目标载荷间接触碰撞动力学模型 |
2.3.1 连续接触力法 |
2.3.2 连续接触碰撞动力学模型 |
2.4 接触碰撞动力学响应分析 |
2.4.1 空间柔性机械臂接触碰撞动力学响应分析 |
2.4.2 目标载荷接触碰撞动力学响应分析 |
2.5 数值仿真与分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 空间柔性机械臂碰撞力最小化策略设计 |
3.1 引言 |
3.2 空间柔性机械臂末端等效特性分析 |
3.2.1 末端等效特性 |
3.2.2 等效质量变化规律 |
3.3 基于末端等效特性的空间柔性机械臂碰撞力最小化策略设计 |
3.3.1 碰撞力最小化函数 |
3.3.2 基于机械臂接触构型的碰撞力最小化策略设计 |
3.3.3 基于碰撞方向的碰撞力最小化策略设计 |
3.4 数值仿真与分析 |
3.4.1 基于机械臂接触构型的碰撞力最小化策略仿真结果与分析 |
3.4.2 基于碰撞方向的碰撞力最小化策略仿真结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 考虑接触碰撞影响的空间柔性机械臂振动抑制策略设计 |
4.1 引言 |
4.2 空间柔性机械臂的臂杆振动特性分析 |
4.2.1 自由运动时臂杆振动特性分析 |
4.2.2 接触碰撞时臂杆振动特性分析 |
4.3 自由运动时空间柔性机械臂振动抑制策略设计 |
4.3.1 奇异摄动分解 |
4.3.2 慢变子系统关节轨迹跟踪控制器设计 |
4.3.3 快变子系统振动抑制控制器设计 |
4.4 接触碰撞时空间柔性机械臂振动抑制策略设计 |
4.4.1 接触碰撞时空间柔性机械臂振动状态求解 |
4.4.2 接触碰撞时振动抑制控制器设计 |
4.5 数值仿真与分析 |
4.5.1 自由运动时振动抑制策略仿真结果与分析 |
4.5.2 接触碰撞时振动抑制策略仿真结果与分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 考虑接触碰撞影响的空间柔性机械臂基座姿态优化策略设计 |
5.1 引言 |
5.2 接触碰撞下基座姿态偏转分析 |
5.3 基座姿态综合优化模型构建 |
5.3.1 基座姿态优化目标函数 |
5.3.2 末端位姿误差约束函数 |
5.3.3 基座姿态综合优化函数 |
5.4 基于粒子群算法的基座姿态优化模型求解 |
5.5 数值仿真与分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要研究工作总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(8)球-板弹粘塑性碰撞响应模型的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 接触模型 |
1.2.1 Hertz接触模型 |
1.2.2 弹塑性接触模型 |
1.2.3 粘弹性接触模型 |
1.2.4 考虑应变率效应的接触模型 |
1.3 简单理论碰撞模型 |
1.3.1 弹簧–质量模型 |
1.3.2 模态模型 |
1.4 数值求解研究进展 |
1.5 理论–数值混合求解研究进展 |
1.6 实验研究进展 |
1.7 本文的主要研究内容 |
2 弹粘塑性接触模型 |
2.1 理论基础 |
2.1.1 Hertz弹性接触应力 |
2.1.2 Hill弹塑性空腔变形理论 |
2.2 弹粘塑性接触模型 |
2.2.1 弹性加载阶段 |
2.2.2 弹塑性加载阶段 |
2.2.3 完全塑性加载阶段 |
2.2.4 卸载阶段 |
2.3 率相关材料的应力–应变关系 |
2.3.1 Johnson–Cook模型 |
2.3.2 分段线性塑性模型 |
2.4 局部接触等效塑性应变率 |
2.4.1 单轴压缩理论 |
2.4.2 球形扩展模型 |
2.5 本章小节 |
3 板的动态子结构模型 |
3.1 理论基础 |
3.2 动态子结构模型 |
3.2.1 问题描述 |
3.2.2 数学模型 |
3.2.2.1 子结构划分 |
3.2.2.2 模态缩减 |
3.2.2.3 子结构拼装 |
3.3 数值积分算法 |
3.4 本章小结 |
4 弹塑性碰撞响应混合模型 |
4.1 问题描述 |
4.2 EPIM模型 |
4.2.1 球动力学模型 |
4.2.2 板动力学模型 |
4.2.3 接触与移动边界 |
4.2.4 求解过程 |
4.3 理论解验证 |
4.3.1 结构参数 |
4.3.2 子结构模型 |
4.3.3 结果与分析 |
4.4 实验验证 |
4.4.1 实验装置 |
4.4.2 子结构模型 |
4.4.3 结果与分析 |
4.4.3.1 多次碰撞现象 |
4.4.3.2 位移响应与碰撞时间 |
4.4.3.3 应力响应 |
4.4.3.4 板弯曲波传播 |
4.4.3.5 梁弯曲波 |
4.4.3.6 残余坑 |
4.5 有限元模型验证 |
4.5.1 结构参数 |
4.5.2 子结构模型 |
4.5.3 有限元模型 |
4.5.4 结果与分析 |
4.5.4.1 加卸载曲线 |
4.5.4.2 碰撞力响应 |
4.5.4.3 挠度响应 |
4.5.4.4 碰撞波传播 |
4.5.4.5 板的全局响应模式 |
4.5.4.6 计算效率 |
4.6 本章小结 |
5 弹粘塑性碰撞响应混合模型 |
5.1 问题描述 |
5.2 EVPIM模型 |
5.2.1 球与板的力学模型 |
5.2.2 接触力–变形的耦合 |
5.2.3 求解过程 |
5.3 实验验证 |
5.3.1 Q345钢的力学性能测试 |
5.3.2 子结构模型和动态屈服应力 |
5.3.3 结果与讨论 |
5.3.3.1 多次碰撞现象 |
5.3.3.2 波传播 |
5.3.3.3 残余坑 |
5.4 有限元模型验证 |
5.4.1 结构与材料参数 |
5.4.2 有限元模型 |
5.4.3 子结构模型 |
5.4.4 结果与分析 |
5.4.4.1 碰撞响应 |
5.4.4.2 压下量响应 |
5.4.4.3 球心位移 |
5.4.4.4 球心速度 |
5.4.4.5 板碰撞位移响应 |
5.4.4.6 板碰撞速度响应 |
5.4.4.7 恢复系数 |
5.4.4.8 局部接触行为 |
5.4.4.9 波传播 |
5.4.4.10 计算效率 |
5.5 本章小结 |
6 应变率效应的参数化研究 |
6.1 结构参数 |
6.2 碰撞响应 |
6.2.1 碰撞力响应 |
6.2.2 压下量响应 |
6.2.3 接触加卸载行为 |
6.2.4 球心速度响应 |
6.3 能量耗散 |
6.3.1 理论公式 |
6.3.2 多次碰撞现象 |
6.3.3 恢复系数 |
6.3.4 球反弹速度 |
6.3.5 应变率效应 |
6.4 局部接触行为 |
6.4.1 最大压下量 |
6.4.2 残余压下量 |
6.4.3 最大接触力 |
6.5 全局响应 |
6.5.1 碰撞持续时间 |
6.5.2 碰撞冲量 |
6.6 综合分析 |
6.7 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 主要工作和结论 |
7.2 本文的创新点 |
7.3 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(9)基于H2O+Oil颗粒碰撞机理的安全注水压力预测模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究方法及技术路线 |
1.4.1 研究方法 |
1.4.2 技术路线 |
2 H_2O+Oil颗粒构建 |
2.1 颗粒碰撞理论 |
2.1.1 颗粒基础 |
2.1.2 宏观理论 |
2.1.3 微观理论 |
2.2 颗粒碰撞模型 |
2.2.1 布朗运动 |
2.2.2 剪切碰撞 |
2.2.3 离心沉降 |
2.2.4 加速运动 |
2.3 H_2O+Oil颗粒构建 |
2.3.1 致密剩余油与Oil颗粒 |
2.3.2 高压水与H_2O颗粒 |
2.3.3 H_2O+Oil颗粒作用力 |
2.4 本章小结 |
3 H_2O+Oil颗粒碰撞机理 |
3.1 注水驱油 |
3.1.1 基本原理 |
3.1.2 主要危害 |
3.1.3 动力危险性对比分析 |
3.2 注水压力影响因素 |
3.2.1 沿程阻力 |
3.2.2 局部阻力 |
3.2.3 水嘴压力 |
3.2.4 颗粒碰撞力 |
3.3 H_2O+Oil颗粒碰撞 |
3.3.1 H_2O+Oil颗粒碰撞分析 |
3.3.2 H_2O+Oil颗粒碰撞方向 |
3.3.3 H_2O+Oil颗粒碰撞力 |
3.4 本章小结 |
4 安全注水压力预测模型 |
4.1 安全注水压力 |
4.1.1 概念 |
4.1.2 确定方式 |
4.2 模型构建 |
4.2.1 H_2O+Oil颗粒碰撞力模型 |
4.2.2 碰撞力-注水压力预测模型 |
4.3 碰撞动态演化安全性分析 |
4.3.1 碰撞方式的不同发展阶段 |
4.3.2 碰撞的时间性与空间性 |
4.4 碰撞结果分析 |
4.4.1 参数敏感性 |
4.4.2 地层孔隙压力 |
4.4.3 地层破裂压力 |
4.5 本章小结 |
5 应用分析与措施 |
5.1 应用分析 |
5.1.1 安全系数 |
5.1.2 碰撞力稳定状态 |
5.2 作业安全技术措施 |
5.2.1 事前预防 |
5.2.2 事后控制 |
5.3 工艺安全管理措施 |
5.3.1 HSE管理 |
5.3.2 工艺安全管理 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者在读期间研究成果 |
附录 |
致谢 |
(10)改进的等效静态载荷法及其在汽车结构碰撞拓扑优化中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究背景、目的及意义 |
1.1.1 论文研究背景 |
1.1.2 论文研究目的与意义 |
1.2 结构碰撞拓扑优化法的国内外研究综述 |
1.2.1 基结构法(GSA) |
1.2.2 基于图形和启发式准则的方法 |
1.2.3 混合元胞自动机法(HCA) |
1.2.4 水平集法(LSM) |
1.2.5 基于等效静态载荷的结构优化法 |
1.2.6 其他方法 |
1.3 结构碰撞拓扑优化在车辆结构优化领域的应用研究综述 |
1.3.1 基于等效静态载荷法的应用研究 |
1.3.2 基于混合元胞自动机法的应用研究 |
1.3.3 基于其他方法的应用研究 |
1.4 现状总结与问题分析 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 基于等效静态载荷的结构优化法 |
2.1 引言 |
2.2 碰撞分析 |
2.2.1 碰撞分析理论与方法 |
2.2.2 汽车结构耐撞性评价指标 |
2.3 等效静态载荷计算 |
2.4 线性静态拓扑优化 |
2.4.1 拓扑优化数学模型 |
2.4.2 拓扑优化灵敏度计算 |
2.5 变量更新及模型重构 |
2.6 存在问题及原因分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化法 |
3.1 引言 |
3.2 碰撞模型降阶理论与方法 |
3.2.1 Guyan算法 |
3.2.2 碰撞模型降阶理论 |
3.3 降阶等效静态载荷计算 |
3.4 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化理论 |
3.4.1 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化数学模型 |
3.4.2 基于降阶等效静态载荷的结构碰撞拓扑优化流程 |
3.5 实例计算与结果分析 |
3.5.1 简化车身正面碰撞模型降阶 |
3.5.2 碰撞拓扑优化模型 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化法 |
4.1 引言 |
4.2 基于能量原理的位移缩放因子计算 |
4.3 等效线性静态载荷计算 |
4.4 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化理论 |
4.4.1 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化数学模型 |
4.4.2 基于等效线性静态载荷的结构碰撞拓扑优化流程 |
4.5 实例计算与结果分析 |
4.5.1 碰撞仿真分析与验证 |
4.5.2 吸能盒诱导孔设计 |
4.5.3 最优拓扑结构性能评价 |
4.6 本章小结 |
第5章 某纯电动汽车前端系统碰撞安全性分析及结构拓扑优化设计 |
5.1 引言 |
5.2 前端系统正面碰撞安全性能分析及试验验证 |
5.2.1 前端系统正面碰撞有限元仿真模型 |
5.2.2 前端系统正面碰撞仿真分析及试验验证 |
5.2.3 前端系统正面碰撞安全性能分析及关键结构确定 |
5.3 前端系统关键结构碰撞拓扑优化 |
5.3.1 吸能盒结构碰撞拓扑优化 |
5.3.2 纵梁结构碰撞拓扑优化 |
5.4 优化效果评价 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所获得的科研成果 |
致谢 |
四、碰撞过程中碰撞力定量计算(论文参考文献)
- [1]基于深度学习的核主泵换热管动力接触在线预测与碰磨分析[D]. 杨瑞峰. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]约束变胞机构的冲击动力学特性与参数优化研究[D]. 宋艳艳. 天津工业大学, 2021
- [3]碎冰区船—冰碰撞数值仿真研究[D]. 虞亦伟. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]固液两相体系中颗粒非线性微观作用机制研究与表征[D]. 牛若冰. 青岛科技大学, 2021(02)
- [5]港珠澳大桥深水区非通航孔桥TMD风致振动控制[D]. 戴军. 东南大学, 2020
- [6]分枝曲线梁桥地震碰撞响应与参数敏感性研究[D]. 张金城. 西安建筑科技大学, 2020
- [7]空间柔性机械臂接触碰撞优化方法研究[D]. 刘丹. 北京邮电大学, 2020(05)
- [8]球-板弹粘塑性碰撞响应模型的研究[D]. 金腾飞. 南京理工大学, 2020(01)
- [9]基于H2O+Oil颗粒碰撞机理的安全注水压力预测模型研究[D]. 薛静. 西安建筑科技大学, 2020(01)
- [10]改进的等效静态载荷法及其在汽车结构碰撞拓扑优化中的应用研究[D]. 任春. 吉林大学, 2020(08)