Development of Design Method of Dimensions and Layouts of Thin Walled Plate and Shell Structures Having Maximum Shock Energy Absorption Ability

最大冲击能量吸收能力薄壁板壳结构尺寸与布置设计方法的发展

基本信息

  • 批准号:
    05650076
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1993
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1993 至 1994
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

(1) Development of Static sensitivity Analysis Technique of Largely Deformed Thin Walled Plate and Shell Structures of Elastoplastic Materials and Its Application to Buckling ConstraintDirect differentiation method of static sensitivity analysis of largely deformed elastoplastic plate and shell structures is formulated for isoparametric shell elements based on the Newton-Raphson iteration scheme. The sensitivity analysis technique is applied to implement the efficient optimization using approximation method, in which a subproblem of minimum weight design under buckling constraints is constructed by the Taylor series expansion and solved by the quadratic programming method. Numerical examples of cylindrical shell and thin walled plate with stiffeners are implemented by the developed optimization technique.(2) Development of Dynamic Sensitivity Analysis Technique of Largely Deformed Thin Walled Plate and Shell Structures and Its Application to Shock Energy Absorption ProblemsThe direct differentiation method of dynamic sensitivity analysis of largely deformed elastoplastic plate and shell structures is formulated for the nine-node shell element based on the Newmark method and the Newton-Raphson iteration scheme. The formulated method is applied to the sensitvity analyzes of maximum nonlinear buckling load and the absorbing energy, and to the maximization design of absorbing energy of thin walled shell structures. Then, the effect of structural dimensions to the absorbing energy is discussed.Crushing Experiment of Energy Absorption Effect by Thin Walled Cylinder with SlitsAluminum cylinders with slits are crushed experimentally, and the absorbing energy is measured directly. Then, the effect of slit location and number of slits are investigated.
(1)弹塑性薄壁板壳结构大变形静灵敏度分析技术的发展及其在屈曲约束中的应用基于Newton-Raphson迭代格式的等参数壳单元,提出了大变形弹塑性板壳结构静灵敏度分析的直接微分方法。利用灵敏度分析技术,采用近似方法实现了有效优化,利用泰勒级数展开构造了屈曲约束下的最小重量设计子问题,并用二次规划法求解。利用所开发的优化方法,对圆柱壳和薄壁加筋板进行了数值算例分析。(2)大变形薄壁板壳结构动力灵敏度分析技术的发展及其在冲击吸能问题中的应用基于Newmark法和Newton-Raphson迭代格式,提出了基于九节点壳单元的大变形弹塑性板壳结构动力灵敏度分析的直接微分法。将该方法应用于最大非线性屈曲载荷和吸能的敏感性分析,以及薄壁壳结构吸能的最大化设计。然后讨论了结构尺寸对吸能的影响。采用带狭缝的薄壁圆筒破碎吸能实验,对带狭缝的铝圆筒进行破碎实验,直接测量吸能。然后,研究了狭缝位置和狭缝数量的影响。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
山崎光悦・渋谷和弘: "弾塑性体の設計感度解析法と形状最適化への応用" 日本機械学会論文集(A編). 60. 1892-1897 (1994)
Koetsu Yamazaki 和 Kazuhiro Shibuya:“弹塑性体的设计灵敏度分析方法及其在形状优化中的应用”日本机械工程师学会汇刊(ed.A)60。1892-1897(1994)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山崎光悦・大川直勝: "シェル構造の衝撃大変形弾塑性設計感度解析法" 日本機械学会第7回計算力学講演会論文集. 940-54. 382-383 (1994)
Koetsu Yamazaki 和 Naokatsu Okawa:“壳结构的冲击大变形弹塑性设计灵敏度分析方法”日本机械工程师学会第七届计算力学会议论文集 940-54(1994)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山崎光悦,大川直勝: "シェル構造の弾塑性衝撃応答解析" 日本機械学会北陸信越支部総会講演会論文集. 947-01. 217-219 (1994)
Koetsu Yamazaki,Naokatsu Okawa:“壳结构的弹塑性冲击响应分析”日本机械工程师学会北陆信越分会会议记录947-01(1994)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山崎光悦・渋谷和弘: "衝撃荷重下の連続体の形状最適化法" 日本機械学会論文集(A編). 59. 461-466 (1993)
Koetsu Yamazaki 和 Kazuhiro Shibuya:“冲击载荷下连续体的形状优化方法”日本机械工程师学会会刊(A 版)59. 461-466 (1993)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
山崎光悦・小林 徹・川上竜司: "スリット入りアルミニウム円筒の衝撃エネルギ吸収能の検討" 日本機械学会北陸信越支部第31期総会講演会論文集. 947-01. 214-216 (1994)
Koetsu Yamazaki、Toru Kobayashi、Ryuji Kawakami:“狭缝铝气缸冲击能量吸收能力的研究”日本机械工程师学会北陆信越分会第 31 次大会记录 947-01。 1994)
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    $ 1.34万
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