对延性单晶在拉伸载荷作用下的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程进行了三维有限元数值模拟。将相关晶体塑性本构模型及一种新的数值积分方法补充到ABAQUS6.1商用有限元软件中。该方法的特点是利用晶体塑性的动力学方程获得一个关于晶体弹性变形梯度的演化方程采用半隐式积分方案进行求解。本文推导出一种新的应力应变本构矩阵。按此方式更新本构矩阵计算速度和计算稳定性大大提高。加载方式边界条件和变形程度等因素影响着滑移系的启动状况这是平面模型所不能预测的。本文利用三维有限元方法模拟了不同取向下滑移系的启动状况全面地考虑了FCC单晶材料12个可能滑移系在变形过程中的启动状况合理地模拟了FCC面心立方单晶沿不同取向加载时晶轴旋转导致的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程。

以薄板理论的广义混合变分原理为基础，建立了一种适用于薄板弯曲分析的有限元广义混合模式，给出了较实用的选择分裂因子的方法，算例表明有限元广义混合法比常规位移模式的精度高，同时还能克服常规有限元中的某些病态问题。本文还讨论了该法克服常规有限元中某些病态问题的机理。

对于二维结构与声耦合声场问题，本文提出了一种基于间接Trefftz方法的波数法，在该方法中，结构的位移和域内的声压响应分别用精确满足控制方程的与所求域大小无关的波函数通解和由外部激励的特解来近似表示。通过采用加权余量公式，强迫近似解在平均意义上满足边界条件，以此获得各个通解的系数，从而得到最终解。算例表明，波数法和边界元法的结果吻合得很好，并且在具有相同精度和收敛性的情况时，波数法比边界元法所需的自由度少。

离心风机是洗扫车的关键部件,降低风机的气动噪声可极大提升产品性能。基于有限元分析软件和FW-H声比拟模型,对离心风机的气动噪声强度进行了计算。重点研究了蜗壳宽度和蜗舌半径两个结构参数对风机气动噪声的综合影响,结果表明合理地减小蜗壳宽度和增大蜗舌半径能够在保持风机气动性能基本不变的情况下有效降低风机的气动噪声。基于数值分析软件,通过多项式拟合方法分别建立了蜗壳宽度和蜗舌半径与风机效率、全压以及总声压级之间的函数关系;并在不降低风机效率与全压的前提下,结合多目标优化遗传算法得到了最优的蜗壳宽度和蜗舌半径,优化之后风机的总声压级降低了2.8dB,降噪效果明显。

为了研究非规则井眼形状中封隔器的密封性能,分析了井眼的应力场分布,并根据现场测井数据选择井眼长径比为1、1.05、1.1、1.15和1.2建立封隔器坐封有限元分析模型。根据胶筒单轴拉伸试验结果与Mooney-Rivlin、Yoeh本构模型进行拟合,优选Yoeh本构模型为胶筒橡胶材料的本构模型。对封隔器的坐封过程进行仿真分析,分析结果表明:在椭圆井眼中封隔器坐封后,胶筒与中心管壁间出现间隙,且胶筒与井壁间的接触应力分布不均匀,流体更易从胶筒与井眼长轴部位及中心管接触部位穿透,导致封隔器封隔失效;随着井眼长径比增加,胶筒与中心管壁间的间隙增加,胶筒与井壁间的接触应力减小,封隔器更易失效;当井眼长径比为1.2时,封隔器与井壁间虽有接触,但存在间隙,流体会从间隙中渗出,导致封隔器失效;针对常规封隔器在椭圆井眼中密封较差的问题,可选用分段式胶筒...

采煤机截割部在采掘工作中受煤层采动应力的影响,从而引起采煤机调高液压缸发生不稳定瞬态力学响应。研究冲击载荷对调高液压缸的瞬态响应,首先运用戈登·兰金公式确定了调高液压缸轴向稳定冲击载荷的最大许用值;利用弹性动力学原理,通过研究冲击载荷下液压缸的振动特性,推导出液压缸横向振动方程,得到其弯曲振动影响因素;其次通过瞬态动力学理论确定载荷参数对调高液压缸的瞬态应力、应变的影响,获得应力-时间、位移-时间的关系曲线,并进行实验验证。研究表明:调高液压缸在冲击载荷作用下,活塞杆变形大于液压缸缸体变形,活塞杆最大变形为0.0197mm,而缸体在冲击载荷作用下的应力响应大于活塞杆,最大应力为691.98MPa,最大应力响应位置位于乳化液与活塞杆接触的横截面。本文为采煤机调高液压缸的寿命预测、安全系数计算及参数优化提供...

通过对现有某车用液压阻尼器的实验研究和车辆悬架系统动力学仿真研究,发现这种阻尼器的动力学特性存在复杂的非线性行为.为准确描述这类阻尼器的动力学特性和进行汽车悬架系统的动力学仿真研究,本文根据阻尼器的实验数据,提出一种新型四段线性化阻尼器模型,并建立其相应的数学模型.通过汽车悬架系统的动力学仿真研究表明,采用四段线性化阻尼器模型,汽车悬架系统簧载质量在不同路面不平度函数作用下的加速度响应和均方根加速度响应随频率变化不会出现大的波动.与等效线性化阻尼器模型相比,四段线性化阻尼器模型,能较好降低汽车悬架系统簧载质量的加速度响应和均方根加速度响应,有利于提高汽车乘坐舒适性和行驶稳定性,并为新型阻尼器设计提供一个新的思路.

基于染色体中局部区段损伤值缺损的特性，对遗传算法提出了相应改进。通过对遗传算法损伤模式搜索过程中染色体长度的自适应调整，缩小了损伤位置的搜索范围，大大减少了搜索的计算工作量。将新算法应用于液压管道结构损伤诊断位置的搜索，验证了改进算法的有效性和优越性。

基于金属丝网-油液介质耦合减振器原理样机的抗冲击动态力学特性进行研究,样机的多参数匹配冲击试验研究表明该减振器具有强非线性动态特征,并能实现抗大冲击;在此基础上结合流体理论和库伦摩擦理论建立了原理样机非线性冲击动态特性模型,研究减振器抗冲击力学特性的设计可控性,该建模方法直接引入结构参数,为直接设计具体的器件建立了理论基础.

设计制造了一种多层滑动极板式电流变阻尼器,使用自制的电流变液,采用正弦激励,进行了这种电流变阻尼器的阻尼特性试验.研究了电流变阻尼器的载荷-位移迟滞特性和载荷-速率迟滞特性,同时研究分析了这种电流变阻尼器的周期能耗特性及等效粘性阻尼特性.结果表明,阻尼器的周期能耗量随外加电场强度的增加而增加,外加电场强度越大,阻尼器的等效阻尼系数越大.阻尼器的阻尼特性体现为库仑阻尼和粘性阻尼的组合,其中随外加电场强度可控的主要是库仑阻尼力,而且库仑阻尼力不仅与外加电场强度有关,也与阻尼器的运动速度有关.该阻尼器系统是一个强非线性系统,极板间电流变液在低剪切应变率时表现为Bingham塑性流体,在高剪切应变率时流变性态比较复杂,导致载荷-速率迟滞环出现多区域闭合现象.