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复杂结构的冲击动力学分析与仿真

作　者: 李艳敏
导　师: 吴立言
学　校: 西北工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 冲击动力学 接触碰撞 有限元 动态响应 数值仿真 阻尼
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 21次
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内容摘要


冲击是工程实际中广泛存在的现象,冲击过程是一种复杂的动态响应过程,具有特殊的动力学特性,对冲击现象进行分析和研究具有重要的理论和工程意义。将冲击动力学和有限元分析方法相结合进行数值仿真模拟是解决复杂结构的冲击动力学问题很有效的方法。本论文针对复杂结构冲击动力学问题,在以下方面进行了研究: 对冲击动力学的基础理论进行了较系统的归纳,得到对冲击动力学问题的一般分析方法及求解过程,为数值仿真模拟打下理论基础。将冲击动力学的基本方程和有限元分析相结合,建立复杂结构在冲击载荷作用下的分析方法。 以圆柱形薄壳体为对象进行跌落冲击实验和有限元仿真模拟,利用实验结果修正有限元模型,使修正后的仿真数据与实验结果有很好的一致性,达到虚实混合仿真的目的。同时验证了仿真模拟分析的可行性。 以一复杂结构——军用飞机救生弹射座椅为分析对象,建立有限元模型进行座椅结构冲击动力学仿真研究。通过对座椅简单模型和复杂模型的不同冲击工况、不同摔机方向和不同阻尼值的仿真模拟,分析了弹射座椅的响应规律和可能的失效形式,从中发现结构设计上的薄弱环节,综合这些分析结果在设计阶段来改进或优化设计。这一仿真方法对同类复杂结构的冲击动力学研究具有重要的参考价值。 最后从结构冲击动力学的仿真研究中总结出冲击的一般规律及阻尼对冲击响应的影响。在复杂冲击中,阻尼能够消耗能量,并且降低响应峰值,减缓冲击效应。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-11
  1．1 课题背景和研究意义  7-8
  1．2 相关领域的研究进展  8-10
  1．3 本文的主要工作  10-11
第二章 冲击动力学理论概述  11-34
  2．1 冲击动力学基本理论  11-15
    2．1．1 冲击振动基本概念  11-13
    2．1．2 冲击问题分析理论及解决方法  13-15
  2．2 冲击力学问题的非线性有限元理论  15-28
    2．2．1 概述  15-16
    2．2．2 非线性有限元方法的发展  16-17
    2．2．3 非线性有限元方法的引入  17-20
    2．2．4 非线性冲击载荷响应算法  20-24
    2．2．5 显式中心差分法  24-27
    2．2．6 接触碰撞界面算法  27-28
  2．3 阻尼  28-33
  2．4 本章小结  33-34
第三章 冲击问题实验研究与仿真计算  34-43
  3．1 引言  34
  3．2 实验分析  34-37
    3．2．1 实验系统简介  34-35
    3．2．2 跌落冲击实验  35-37
  3．3 仿真模拟  37-41
  3．4 结果分析  41
  3．5 本章小结  41-43
第四章 弹射座椅的冲击动力学仿真  43-73
  4．1 飞机弹射座椅简介  43-45
  4．2 座椅简单模型分析  45-54
    4．2．1 几何模型简化  46-47
    4．2．2 网格划分  47
    4．2．3 材料模型  47
    4．2．4 载荷及边界条件  47-48
    4．2．5 提交计算  48
    4．2．6 结果分析  48-54
  4．3 座椅复杂模型分析  54-71
    4．3．1 模型细化及网格划分  54-56
    4．3．2 不同工况仿真分析  56-63
    4．3．3 不同摔机方向仿真分析  63-66
    4．3．4 不同阻尼参数仿真分析  66-71
  4．4 本章小结  71-73
第五章 总结与展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80-82

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械学（机械设计基础理论） > 机械动力学
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