蜂窝铝冲击波形数值计算及分析

为分析蜂窝铝结构参数以及弹丸参数对冲击波形的影响,利用LS-DYNA有限元软件建立了弹丸侵彻蜂窝铝模型,模拟了侵彻波形的发生过程。比较了蜂窝铝相对密度、胞孔角度,侵彻初速和弹头形状对冲击加速度波形的影响。结果表明,增大蜂窝铝相对密度、减小胞孔角度可以引起加速度峰值的提高和冲击脉宽的减小; 提升初始侵彻速度可以同时引起加速度峰值与脉宽的提升; 弹丸形状影响冲击波形,使用卵形弹可以获得较平缓的加速度波形。研究结果对以蜂窝铝为缓冲材料的冲击试验参数选择具有重要参考价值。     

基于瞬态动力学方法的月球探测器软着陆腿着陆冲击性能分析

月球探测器着陆冲击性能是月面软着陆的关键。以月球探测器铝蜂窝缓冲软着陆腿为研究对象,基于瞬态动力学方法,对其2级铝蜂窝缓冲器进行了建模和缓冲性能验证;建立了铝蜂窝软着陆腿瞬态动力学分析模型,并进行了单条软着陆腿着陆冲击仿真分析,研究了结构响应对软着陆腿着陆冲击性能的影响。结果表明:该瞬态动力学分析模型的缓冲器能量吸收、缓冲行程和探测器机体加速度响应峰值等分析结果与实验符合较好;2级蜂窝缓冲软着陆腿着陆过程中,当第2级蜂窝开始压缩时探测器机体加速度响应最大;软着陆腿结构柔性变形及储能导致了软着陆腿着陆性能恶化。     

警用轻质复合防弹材料的制备及性能研究

以泡沫铝为夹芯材料,将其置于两块偏薄的铝板间,用胶粘法将铝板和夹芯材料连接,制备不同板厚和泡沫铝密度的两种(1#和2#)警用轻质复合防弹材料,用不同密度泡沫铝子弹进行冲击试验,研究该材料的抗弯性、冲击断裂性等.结果表明:两种试件均在三点弯曲试验中脆性断裂,1、2#试件的最大抗弯载荷分别为621、743 N,2#试件的抗弯性能较好;冲击断裂测试中,1#试件断裂、2#试件严重变形,最大冲击载荷分别为466、498 N,增加板厚和夹芯材料密度能提升试件抗冲击性能;泡沫铝子弹密度越大,冲击伤害越大,1、2#试件均有良好消耗子弹动能的能力.     

金属橡胶弹性元件实验建模研究

基于电液伺服材料试验机精确的位移加载控制,对圆环形金属橡胶弹性元件进行了静态与动态力学试验,结果表明金属橡胶材料具有明显的高次弹性非线性以及迟滞非线性性质,根据动态试验结果建立迟滞回线拟合分解的高次弹性复合阻尼模型,该模型用非线性刚度和非线性复合阻尼机理构造,模型中的参数由试验数据辨识。用所建模型重构恢复力一位移迟滞回线,结果表明,该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性,为进一步实验建模提供了理论依据。     

聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击弹内芯片缓冲作用

高速冲击时弹内芯片易损坏而失效,需缓冲保护,而有限的弹内空间对缓冲提出更高要求。本文探讨了有限空间（4 mm厚）中聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击下弹内芯片缓冲效果。用有限元探究胞元参数对蜂窝铝压缩性能的影响,优化了参数组合;测试了3D打印+熔模铸造制备的蜂窝铝力学性能;用有限元研究聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击弹内芯片缓冲性能。结果表明：蜂窝铝强度与吸能随壁厚增加而增加,随边长增加而降低;熔模铸造附铸铝合金的本构模型可较好地预测熔模铸造态蜂窝铝的压缩变形及吸能;与聚氨酯相比,聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击时弹内芯片的缓冲效果更好,最高提升49%。研究结果有利于发展新的弹内电子器件缓冲方法。     

横向冲击载荷下泡沫铝夹芯双圆管的吸能研究

采用数值模拟的方法研究了在横向冲击载荷作用下,泡沫铝夹芯双圆管结构的变形模态与吸能性能。分析了泡沫铝夹芯双圆管结构的几何参数、芯层材料的相对密度与冲击速度对其力学行为的影响。结果表明：冲击初始时刻,夹芯双圆管的冲击端由于塑性变形而吸收了大部分能量,之后主要依靠左右两端的弯曲变形来吸收能量;横向冲击载荷作用下,泡沫铝夹芯双圆管的比吸能随着外管直径与内管壁厚的增加或者泡沫铝芯层厚度的增加而增加;而随着外管壁厚与内管直径的增加,泡沫铝夹芯双圆管的比吸能减小;冲击速度小于30 m/s时,夹芯双圆管呈上下、左右对称的变形模态;大于此速度时,呈左右对称的变形模态,夹芯双圆管的比吸能随着冲击速度的增大而增大;芯层材料的相对密度越大,夹芯双圆管结构的比吸能也越大。     

环形金属橡胶径向阻尼耗能机理研究

典型环形金属橡胶由于优异的环境适应性和阻尼减振特性被广泛应用于航空航天、轨道交通、海洋舰船等的极端服役环境中,其径向力学行为由于兼容了结构阻尼和材料本征耗能特性及阻尼耗能机制与细观结构之间的关系不明确.本文采用数值模拟与力学试验相结合,研究环形金属橡胶径向压缩的细观耗能机理,以及损耗因子与压缩位移、密度的关系.结果表明:随环形金属橡胶径向压缩位移增大,损耗因子下降;径向压缩位移较小时,随密度增大,损耗因子增大明显,而当径向压缩位移超过某一阈值,随密度增大,损耗因子趋于稳定.本研究对具有环形金属橡胶阻尼元件的减隔振器设计与性能分析提供一定参考.     

金属橡胶叠层复合材料阻尼器性能研究

对金属橡胶叠层复合材料进行动态加载试验,发现该材料具有明显的非线性迟滞特征,迟滞回线并非椭圆.运用粘弹等效阻尼测试方法,分析材料的动态刚度与阻尼损耗因子随幅值、频率的变化规律.试验结果表明,阻尼器的弹性性能和阻尼性能受幅值、频率的影响较大.     

泡沫金属子弹冲击下多孔金属夹芯板动力响应研究

采用实验和数值模拟方法研究了多孔金属子弹冲击下多孔金属固支夹芯方板的动力响应.考察了子弹冲量、面板厚度、芯层厚度及不同芯层类型对夹芯板抗冲击性能的影响.结果表明,通过增加面板厚度或芯层厚度均能有效控制夹芯板后面板的残余变形,改善其抗冲击能力.在给夹芯板增加相同质量的前提下,增加芯层厚度比增加面板厚度能获得更好的抗冲击效...     

泡沫铝冲击衰减特性的研究

在轻气炮试验装置上对开孔泡沫铝的冲击衰减特性进行了试验研究,得出了在冲击波加载条件下开孔泡沫铝中的冲击波压力及波速随距离的变化关系曲线.结果表明:开孔泡沫铝具有良好的冲击衰减性能,使冲击波压力在其中呈指数关系衰减,而波速则随距离呈线性关系衰减.     

微小型航天着陆器技术初探

详细介绍了国外航天着陆器的应用情况，并对月球着陆器着陆速度进行了计算。在对着陆缓冲装置进行分类的基础上，给出了在地球表面模拟微重力的几种常用方法。应用ADAMS机械动力学仿真软件，建立了机械缓冲式月球着陆器三维实体模型。在月球微重力环境下对该模型进行了动力学仿真。     

强冲击载荷下电磁缓冲器有限元仿真模型

为获得强冲击载荷下电磁缓冲器的电磁与阻尼特性,针对其速度高、加速度大的运动特点,提出了一种改进的指数去磁模型来模拟钕铁硼永磁材料的去磁过程,同时采用一种改进的矢量磁滞模型来考虑软磁材料的磁滞效应。在此基础上,建立考虑去磁效应与磁滞效应的初级-次级涡流耦合时步有限元模型。采用冲击载荷模拟实验,验证了有限元模型的准确性;结合磁场测试得到并分析了冲击电磁缓冲过程的电磁与阻尼规律;通过开展强冲击载荷实验得到了电磁缓冲器高速运动条件下的阻尼规律。研究结果表明：数值分析方法具有高可靠性;去磁效应随缓冲速度增大而增强;阻尼系数随着缓冲速度的增大而减小;磁滞作用能扰乱磁场分布,影响阻尼力变化规律。     

自积分式罗果夫斯基线圈的设计

自积分式罗果夫斯基电流线圈是在输出端并联一的采样电阻,并选用磁导率小的铜或铝作为与线圈配合的待测母线.选择采样电阻,既要信噪比好,又要避免产生过大的测量信号.带磁芯的罗氏线圈应尽可能减小线圈内阻.宜选用温度膨胀系数小的材料作为骨架,也可根据试验测出温度对线圈输出电压的影响,在不同温度下进行修正.其屏蔽盒应用主气隙,防止原电流产生的磁场集中在屏蔽壳的金属板内.     

航空铝合金层间腐蚀的脉冲涡流检测

多层金属结构部件容易在层间发生电化学腐蚀,常规涡流对较深部位的缺陷检测存在局限性;采用脉冲涡流技术,实现了对航空铝合金层间人工腐蚀缺陷的检测,通过对信号进行时域分析和特征量的提取,找出了缺陷体积与信号电压的关系,实现了缺陷的初步定量;该方法对层间金属结构间的腐蚀缺陷具有良好的检测能力。     

月壤撞击坑对探测器着陆性能影响研究

探测器软着陆后的姿态是上升器月面稳定起飞的前提基础,研究月壤撞击坑给探测器着陆性能带来的影响对上升器月面稳定起飞具有重要意义。通过有限元法(FEM)模拟GRC-1 型月壤的非线性力学特性,并与文献[13]中三轴试验结果对比,验证了仿真方法的有效性;在综合考虑月壤非线性、反推火箭残余应力、姿态控制力和重力的基础上,建立了探测器着陆过程动力学模型;以四腿悬架式着陆器为研究对象,研究了月壤撞击坑对探测器着陆后姿态的影响。结果表明:探测器着陆后的姿态角随撞击坑深度的增加而增大;若要保证上升器月面稳定起飞,撞击坑深度不能超过600 mm.     

铝粉/橡胶复合材料力学性能与本构模型研究

为研究铝粉/橡胶复合材料的力学性能与本构模型,利用WGD-1型万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆进行了准静态和动态压缩试验。获得了试件在准静态下与1 400 s^-1～2 800 s^-1应变率范围内的应力-应变曲线;建立了描述试件材料一维动态、静态压缩力学行为的率相关本构模型;采用扫描电子显微镜观察了铝粉颗粒在橡胶基体中的分布情况。试验结果表明：不同配比的试件在准静态加载下硬化形式不同,铝粉质量含量60%的试件中铝粉颗粒在压缩后期出现破碎现象且最终被压溃;动态加载下,试件应变率效应明显,流动应力比准静态条件下显著增加,铝粉质量含量60%的试件增加尤为明显。     

转管炮弹簧-金属橡胶缓冲器后坐特性研究

转管武器由于射速高、后坐特性复杂,所以减小后坐阻力、提高射击精度成为提高转管武器系统性能的重要研究课题。设计了一种采用新型材料金属橡胶作为主要阻尼材料,具有高效缓冲性能的环形弹簧作为主要弹性元件的转管炮缓冲器,建立了转管炮后坐运动微分方程,利用MATLAB对缓冲器金属橡胶在不同形状因子情况下对后坐的影响进行仿真分析,得到金属橡胶形状因子与其刚度系数成反比。仿真结果表明:加载金属橡胶的缓冲器能更好地减小转管炮后坐阻力,金属橡胶对于提高转管炮射击精度和稳定性具有一定意义。     

304不锈钢/Q235钢的多面约束装药爆炸焊接

为了提高爆炸焊接中炸药的能量利用率,使用了蜂窝铝结构乳化炸药和在蜂窝铝结构乳化炸药上端布置覆盖板的多面约束装药方式。蜂窝结构及覆盖板的多面约束减弱了空气中稀疏波对炸药爆轰的影响,降低了炸药爆轰的临界直径,提高了炸药对复板的做功能力。以304不锈钢板和Q235钢板分别作为复板和基板,进行了多面约束装药和普通乳化炸药裸露装药的对比爆炸焊接试验,并采用格尼模型对爆炸焊接窗口和覆盖板对复板碰撞速度的影响进行了理论分析。结果表明,与传统爆炸复合技术相比,结合质量明显提高,并且炸药使用量减小了50%,炸药能量利用率显著提高。而复板碰撞速度随着覆盖板质量的增加而增加,但增加率降低。此外,得到了爆炸焊接窗口并对焊接质量进行了预测,实验和预测结果吻合良好。     

金属与碳纤维复合结构发射箱耐高温冲击性能

为解决发射过程中产生的带颗粒高温燃气对碳纤维复合材料(CFRP)发射箱的冲刷和烧蚀问题,某型号发射箱采取薄壁金属与CFRP复合的结构形式,内层为金属层,外层为CFRP层。使用计算流体力学软件Fluent仿真不同材料、不同厚度金属层与CFRP层复合结构的温度分布;利用有限元分析软件Ansys进行线性温度屈曲分析,研究钢+CFRP复合、铝+CFRP复合两种复合结构以及不同厚度金属层复合的屈曲温度;提出热发射环境金属+CFRP复合结构参数,并与实际热发射试验结果进行对比分析。仿真和试验结果表明：金属+CFRP复合结构发射箱中,金属层厚度过薄,无法适应热发射过程的高温冲击,金属层会发生向内屈曲现象;相同厚度情况下,钢+CFRP复合结构耐热发射温度冲击能力高于铝+CFRP复合结构;相同质量情况下,钢+CFRP复合结构耐热发射温度冲击能力低于铝+CFRP复合结构。     

强冲击载荷作用下Halbach阵列电涡流阻尼器动力学特性仿真分析

针对传统液压式火炮制退机存在制退液失效和泄漏的问题,通过仿真分析直线型Halbach阵列的磁场分布特性,提出了一种基于Halbach永磁阵列的电涡流阻尼器结构。通过引入火炮后坐运动方程,建立了电涡流阻尼器涡流阻尼力数学分析模型。利用Comsol软件建立了电涡流阻尼器动力学有限元仿真模型,计算出火炮后坐运动过程中的后坐速度、后坐阻力和后坐位移,分析了电涡流阻尼器关键尺寸参数和同轴偏心误差对阻尼特性的影响。仿真结果表明:在炮膛合力和复进机力共同的载荷激励作用下,该电涡流阻尼器可以满足火炮后坐运动特性。