王宇
,
欧阳星
,
余雄庆
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150302.001
在机翼设计过程中,将等效有限元模型(EFEM)方法应用于考虑静力学和动力学要求的机翼结构优化.提出了"三步走"的结构优化策略,将一个多变量的复杂优化问题转换为一系列少变量的简单优化问题,对某支线客机的复合材料机翼进行了优化设计.首先以位移、静强度和颤振速度作为约束条件对机翼复合材料铺层比例进行优化;然后以静强度和结构稳定性作为约束,以最小化结构质量和结构效率作为优化目标,对各翼肋之间的加强壁板进行优化设计;最后再以位移和颤振速度为约束,对机翼结构总体刚度进行优化设计.结果表明:EFEM方法具有快速建模和计算量少的优点,采用"三步走"优化策略具有更高的效率,适用于初步机翼结构优化设计.
关键词:
机翼
,
等效方法
,
稳定性
,
颤振
,
复合材料
,
结构优化
,
优化策略
李成
,
铁瑛
,
赵华东
高分子材料科学与工程
含孔结构在机械结构、装备中随处可见。针对含圆孔的树脂基复合材料板,采用解析法对几种常见荷载对孔边应力场的影响进行分析。对两个主方向的杨氏模量的变化对孔边应力的影响进行仿真分析,并对在不同荷载作用下,各向异性度对孔边应力场的影响进行比较。通过计算可知,随着杨氏模量的增大,孔边应力也增大,且随杨氏模量E1增大所引起的孔边应力增加的幅度要大于由E2增大所引起的孔边应力增加的幅度。在弯矩作用下,材料的各向异性性质对孔边应力场影响的程度相对于拉、压载荷受力状态要大一些。
关键词:
含孔结构
,
复合材料
,
各向异性度
,
应力分布
,
结构优化
张彩军
,
刘涛
,
王昂
,
顾克井
,
朱立光
钢铁钒钛
doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2014.02.019
以某公司矩形坯连铸机结晶器为研究对象,利用数值模拟和物理模拟相结合的方法,对结晶器内自由液面流动和流场进行系统分析,分别研究不同出口面积比、不同浸入深度、不同水口倾角等条件下结晶器内钢液流动状态,并对相应的工艺参数进行优化.结果表明,对于断面为150mm×440mm的矩形坯,最优的结晶器浸入式水口出口面积比为2.42,内径30 mm,侧开孔角度25°.
关键词:
连铸
,
结晶器
,
浸入式水口
,
数值模拟
,
物理模拟
,
结构优化
宋培龙
,
杨学锋
,
王守仁
,
杨丽颖
,
王砚军
,
马涛
人工晶体学报
采用真空热压烧结的方式制备出Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2叠层陶瓷拉拔模具坯体.通过显微压痕强度实验,研究Al2O3-TiC层和Al2 O3-TiC-CaF2层的叠层厚度和层厚比对陶瓷材料硬度和断裂韧性的影响,并且用有限元方法对叠层陶瓷材料烧结过程中的残余应力进行分析.结果表明:Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2叠层陶瓷拉拔模具坯体具有良好的层间界面,晶粒结合紧密;在模具坯体叠层部分总高度不变的情况下,当叠层数目为5,层厚比(Al2O3-TiC层:Al2O3-TiC-CaF2层)为1∶1时,叠层陶瓷拉拔模具坯体的硬度值和断裂韧性值达到最大,分别为18.2 ±0.3 GPa和5.7 ±0.2 MPa·m1/2;在烧结冷却过程中,由于不同材料层的热膨胀系数和弹性模量而引起的残余应力是该叠层陶瓷拉拔模具坯体具有良好机械性能的原因.
关键词:
拉拔模具
,
陶瓷材料
,
叠层
,
有限元
,
结构优化
陈照强
,
许崇海
,
蒋振钰
人工晶体学报
采用有限元法对复杂型腔陶瓷-钢热挤压组合凹模进行了热力耦合分析,以不受拉应力为目标对其进行了结构优化.通过对温度场和应力场的分析,发现组合凹模内壁存在较大温度梯度,组合凹模所受最大拉应力集中于其工作腔内壁.对热挤压时陶瓷-钢组合凹模的入模角度和过盈量进行了优化,研究发现随着入模角度的增加组合凹模所受最大拉应力先降低后略有增加.当入模角度大于130°时,组合凹模所受最大拉应力达到最小值；随着过盈量的增加组合凹模所受最大拉应力先降低后略有增加,最佳过盈量为0.18mm.
关键词:
陶瓷-钢组合凹模
,
热挤压
,
结构优化
,
热力耦合分析
王维莉
,
张淑君
材料科学与工程学报
为了研究纳米颗粒反应器内的化学反应过程,本文采用标准k-ε湍流模型、涡耗散化学反应速率模型及标准壁面函数法,以AlCl3为前驱物,对化学气相合成法制备Al2O3纳米颗粒的湍流扩散反应进行了数值模拟,并对不同结构形式的反应器进行了流场分析比较.结果表明用优化后的反应器结构3流场效果更好,涡流影响最小.用此反应器合成纳米Al2O3的化学反应主要集中在喷嘴后200mm范围内.在反应器400mm以后,流场各物质已完全混合均匀.
关键词:
化学气相合成法
,
纳米Al2O3
,
湍流扩散反应
,
结构优化
敖庆波
,
王建忠
,
汤慧萍
,
支浩
,
马军
,
鲍腾飞
稀有金属材料与工程
以金属纤维多孔材料为研究对象(厚度≤3mm),以在狭小空间内用于吸声减振为背景,针对材料的制备工艺、结构参数等因素对其进行结构优化.结果表明,烧结温度较低、无烧结结点形成的结构,其吸声性能较好;而且在不同频率范围内,平均孔径和丝径可以通过最优搭配得到性能较好的吸声材料.通过结构优化设计,在烧结温度为850℃,当频率范围为50～6400 Hz时,丝径为φ12 μm,平均孔径分别为10、30、40 μtm的样品吸声性能较好.
关键词:
金属纤维多孔材料
,
平均孔径
,
丝径
,
结构优化
刘兴宇
,
汪海
,
韩克岑
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150514.001
通过建立复合材料单向加筋壁板单元的基本力学假设和计算分析模型,提出了一种多约束条件下进行快速结构效率分析的方法,并利用该方法对典型的复合材料单向加筋壁板进行了结构效率分析和优化,得到了其结构效率随各设计参数的变化趋势和相对最优结构参数.本文方法综合考虑筋条总体稳定性、局部稳定性、结构静强度约束及其之间相互影响,并在基本假设的基础上将复合材料结构离散变量转化为独立的连续设计变量,使得结构力学性能分析和优化分析大为简化,对本文方法所得结果与试验及有限元分析所得结果做了比较,吻合得较好.研究结果为复合材料单向加筋壁板的设计提供了直接参考,具有较好的实际工程应用和参考价值.
关键词:
复合材料
,
结构优化
,
单向加筋壁板
,
结构效率
,
总体稳定性
刘峰
,
高鸿渐
,
喻辉
,
代海亮
玻璃钢/复合材料
根据消费级四旋翼无人机性能要求,设计了一款质量轻、强度高、航时长、构型简洁的全碳纤维结构消费级四旋翼无人机.建立了四旋翼无人机结构有限元模型,对额定载荷下无人机的结构应力进行了分析.基于最大应力强度准则,对无人机结构强度进行了校核.分析了结构的稳定性,计算了初始结构失稳临界载荷和失稳模态.基于最小重量要求对无人机初始结构的碳纤维铺层进行了优化设计.对优化后的结构进行了固有振动分析,给出了结构的前四阶固有频率和振动模态.优化后的结构在2 g过载下,极限载荷是最大使用载荷的2.57倍,失稳临界载荷是最大载荷的2.09倍,满足设计目标和要求.优化后的结构重量减少了21％,降低为108.6 g,有效载荷约为机体结构重量的3倍.
关键词:
四旋翼
,
无人机
,
有限元
,
碳纤维
,
结构优化
陈海峰
,
薛莹洁
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.10.009
磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用.在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机理,针对传统磁控溅射系统中靶材利用率低、刻蚀形貌不均匀等现状,从改善靶面磁场分布和模拟靶材刻蚀形貌两方面对国内外最新的研究进展进行总结与分析.研究表明,通过改变磁体的空间布置或增加导磁片能有效改善靶面磁场分布,采用适当的运动部件实现磁场和靶材的相对运动能有效扩展靶材的溅射面积,提高靶材利用率.在靶材刻蚀模拟中,通过改变溅射过程中的工艺条件(磁场强度、工作电压等)来研究靶面等离子特性,结果显示靶材刻蚀形貌会随着磁场强度的增加而变窄,靶材刻蚀速率会随工作电压的增大而增大等,这些研究成果对磁控溅射工艺参数的优化具有指导意义.最后,对靶材冷却系统的设计、靶材表面处理等对溅射过程的影响进行了简要展望.
关键词:
磁控溅射
,
靶材刻蚀
,
结构优化
,
计算机模拟
,
等离子体特性
,
靶材冷却
