三角形蜂窝的共面冲击动力学

采用有限元方法研究了冲击速度在3-250m／s的条件下,结构参数和冲击速度对三角形蜂窝共面冲击力学性能的影响．三角形蜂窝在不同冲击速度下呈现不同的变形模式,各变形模式间的转换速度随着壁厚边长比和扩展角的增加而增加．当所有结构参数保持恒定时,共面动态峰应力与冲击速度的平方呈线性关系．对于给定的冲击速度,共面动态峰应力与壁厚边长比成幂指数关系,与扩展角的关系可以用一较复杂的数学模型进行拟合．基于有限元计算结果利用最小二乘法拟合得到了共面动态峰应力关于各结构参数和冲击速度的经验关系式．     

水泥砂浆高温SHPB实验及动态力学特性研究

采用一种新的混凝土类材料快速加温装置,在Ф50的SHPB系统上,对水泥砂浆试件进行了不同温度(20~600℃)下的冲击压缩实验,分析了水泥砂浆试件在不同温度和冲击速度下的破坏形态,并且获得了不同温度下水泥砂浆试件3个冲击速度下的应力应变曲线以及峰值应力、峰值应变的变化规律。研究表明,水泥砂浆材料具有明显的应变率效应,随着应变率的增加,水泥砂浆的峰值应力不断地提高。同时,水泥砂浆材料具有明显的温度损伤效应,在相同的冲击速度下,其峰值应力随温度的增加不断地减小,而其峰值应变则不断地增加。     

AZ80镁合金的动态力学性能研究

AZ80镁合金应用越来越广泛,研究其冲击载荷下的响应行为具有一定意义.利用分离式霍普金森杆实验对AZ80镁合金进行动态试验,对冲击压缩后的材料进行金相分析,得到了变形机制;通过对不同冲击速度下的实验研究,建立了AZ80镁合金的动态强度和应变率的关系,拟合得到了常温下的Johnsoncook本构方程,并进行数值模拟与实验进行对比.结果表明:AZ80镁合金的应力-应变曲线随应变率的增加而呈增大的趋势,材料在高应变率下的强度极限增加,但应变率效应不敏感.数值模拟与实验具有较好的一致性.金相分析发现,孪晶的形成是其形变的主要机制.     

颗粒增强复合材料的动态压缩力学性能研究

首先采用Instron2300材料试验机和Hopk inson压杆冲击试验测试了10%(vo l)S iC/A l陶瓷颗粒增强金属基复合材料在不同应变率范围的应力应变曲线.结果表明,该复合材料存在明显的应变率强化效应,随应变率的增加,其流动应力也迅速增加.在不相同的应变率下,随应变的增加,复合材料的流动应力与准静态流动应力的比值趋于一常数,表明复合材料在不同的应变率下具有相同的应变硬化规律.最后用R am berg-O sgood材料模型结合应变率强化模型拟合了复合材料的动态应力应变曲线,得到了与实验结果相吻合的结果.     

固支加筋方板在均布冲击载荷作用下动态响应的相似畸变研究

通过量纲分析提出了不考虑应变率效应时固支加筋方板在均布冲击作用下动态响应的准确模型化试验方法.在此基础上,计及材料应变率强化效应,研究了固支加筋方板在均布冲击载荷作用下动态响应的相似畸变问题.通过在模型和原型之间建立一个修正模型,使修正模型和原型的最终变形相似,从而达到利用小模型试验预报大型结构冲击响应的目的.结论对指导加筋板横向冲击的模化试验具有借鉴价值.     

循环冲击荷载下轴压对花岗岩动力学特性的影响

为研究循环冲击荷载下轴压对花岗岩动态力学特性的影响,利用改进的动静组合式SHPB装置对5种轴压σ_A(0,30,60,90和120 MPa)下的花岗岩试样进行等幅循环冲击.结果表明:在相同的循环冲击荷载下,试样的总循环冲击次数随轴压的增加呈现先增加后减小的趋势,在σ_A=60 MPa时达到最大.5种轴压下的试样都表现为典型Ⅱ型应力-应变曲线.σ_A=0,30,90和120 MPa下试样的平均应变率和峰值应变随着冲击次数的增加而增加,峰值应力和弹性模量趋势相反,σ_A=0和120 MPa试样的力学参数劣化速率较快;σ_A=60 MPa下试样的平均应变率和峰值应变随着冲击次数的增加呈现先减小后增加的趋势,峰值应力和弹性模量则相反,其动力学参数劣化速率较慢.结合静态压缩声发射能量计数可以发现,当轴压超过起裂应力时,轴压对循环冲击荷载下岩石动力学特性的影响由强化向劣化效应转变.     

低速冲击下C型冷弯薄壁钢构件动力响应分析

为了研究C型冷弯薄壁钢构件在横向冲击荷载作用下的动力性能,本文选用两组共12个冷弯薄壁槽钢梁构件进行冲击试验,并将试验构件的变形模式和试验测得的位移极值与ANSYS/LS-DYNA有限元模拟所得的结果进行对比分析,结果表明：两者的构件变形模式相似,位移极值差值均在8.0%以内,表明ANSYS/LS-DYNA有限元模型能够准确有效的模拟该构件的动力响应结果。采用该数值模型依次分析了不同冲击参数（密度、速度和角度）对C型冷弯薄壁槽钢梁构件的变形模式和动力性能的影响。结果表明：当冲击物密度在2000-8000kg/m3内以2000 kg/m3的增量增大时,构件冲击力最大增加25.5%,竖向位移最大值为20.30mm,应变能稳定值所占峰值的比例基本保持在60.0%左右;当冲击物速度在3-9m/s内以3m/s的增量增大时,构件冲击力最大增幅为79.1%,竖向位移最大值为26.78mm,应变能稳定值所占峰值的比例基本保持在60.0%左右;当冲击物冲击角度由30°增加到90°,构件冲击力最大增幅为41.4%,竖向位移最大值为20.09mm,应变能稳定值所占峰值的比例在60.0%-70.0%之间。因此,冲击物密度、速度与冲击角度的改变,对构件的变形和破坏程度均有影响,但冲击速度的改变对构件变形程度的影响最为显著。     

缺陷对金属蜂窝材料面内冲击性能的影响

本文使用动力有限元模型,对缺陷给金属蜂窝材料面内冲击性能造成的影响进行研究,结果表明蜂窝材料面内冲击性能与缺陷尺寸及分布位置密切相关,尤其在中低速情况下敏感性较高,而增加冲击速度能降低缺陷部分不均匀的影响,为金属蜂窝材料的实际应用提供有价值的指导.     

材料和构件在循环冲击载荷下的变形断裂研究

本综合归纳了材料和构件在循环冲击载荷下的变形，断裂规律机理研究成果，指出材料的变形具有多系滑移难于进行，应变不均匀性大和塑性有集中在冲击接触点的特点；材料断裂过程为裂纹萌生扩展和最后断裂过程，组织及实验条件对材料断鲜明有较大影响。冲击载荷引起的冲击应力波动态效应，体积效应，缺口效应加载点位置效应对构件的寿命有很大的影响。     

低速冲击作用下石灰岩动态损伤力学特性研究

为了研究石灰岩在低速冲击下的动态损伤力学特性,利用霍普金森压杆(SHPB)分别对波长为1.2,1.6 m的2种应力波作用下的5组石灰岩试样进行低速(3~7 m/s)冲击试验。试验结果发现,石灰岩表现出一定的应变率效应和波长效应。在低速冲击作用下,子弹速度与应变率呈指数关系;在低应变率下(60 s~(-1)),损伤与应变率呈指数关系;应变率和峰值应力正相关,弹性模量与损伤线性相关。以此为依据,提出了适合于低速冲击的石灰岩损伤计算模型D=Ae~(αε)(βE+γ),利用试验数据拟合未知参数,并验证其准确性。     

多胞缓冲材料本构模型与应用进展

为了科学地设计汽车、航空、头盔及运输包装缓冲结构,以得到最优的结果,针对常用的泡沫、蜂窝及复合结构等,介绍各种缓冲结构的压缩性能表征、本构方程与工程运用的研究现状.针对泡沫结构的压缩性能,介绍泡沫结构的试验压缩响应与数值模拟方面的研究进展.结果表明：相对密度、环境温度、压缩应变率及微观结构等参数对泡沫的缓冲性能影响显著.相对密度越大,泡沫结构的屈服应力越大,吸收能量的能力越大;泡沫的吸收能量能力一般随环境温度的增加而减小;由于泡沫的基体材料表现率相关性,应变率增加导致吸收能量能力的增加;当微观结构不同时,泡沫的细胞分布导致结构的缓冲性能差异显著.针对蜂窝结构,介绍蜂窝结构的有限元模拟方面研究进展.介绍了填充管吸收能量结构和层状缓冲系统的工程运用以及所涉及到的一些优化方法．     

非晶态碳材料的冲击波响应试验研究

研究了非晶态碳材料板碰撞下的一维应变动态响应.利用在碰撞材料样品和非晶态碳样品上的石英压力传感器测量了样品中的应力历史和冲击波速度.对试验测得的速度及应力历史进行了分析处理.在4.0 GPa的冲击条件下,非晶态碳材料的冲击响应波形是简单稳定的,其一维应变条件下为非线性弹性响应,在试验冲击应力范围内没有发现非弹性变形.试验数据显示材料的Hugoniot曲线是上凸的,与熔硅材料相似.试验结果表明非晶态碳材料冲击状态下内部传播的不是一个冲击波而是一个压缩波.     

岩石类材料变形破坏的时间空间特性

基于岩石类材料的内部构造层次模型和裂纹扩展速度的有限性,研究了岩石类材料变形破坏的时间和空间特性.研究表明,内部构造和和裂纹扩展速度的有限性对于岩石类材料的力学行为具有决定性的影响.岩石类材料强度的尺寸效应是不同尺度上单元界面强度的体现.岩石类材料强度的应变率效应是由于裂纹扩展速度的有限性所致超载所激活的小尺度单元界面的强度.基于Maxwell型应力松弛模型,建立了应变率与所激活的内部单元尺度之间的关系.基于这一关系,阐明了岩石类材料尺寸效应与应变率效应之间的内在联系.揭示了岩石类材料动力尺寸效应的物理机理,确定了应变率一定时,静力尺寸效应和动力尺寸效应之间转换的临界试件尺寸,以及试件尺寸一定时静力尺寸效应和动力尺寸效应之间转换的临界转换应变率,结果与实验数据吻合,说明了模型的正确性.     

基于Gleeble-1500的粗轧机轧制力的研究

在Gleeble-1500热/力模拟实验机的基础上,用QuikSim管理软件配套记录实验数据,测定Q345钢材的应力-应变曲线,并以σ0.2作为材料的屈服极限值,得到不同条件下的变形抗力值.通过分析变形速度、变形温度对变形抗力的影响,表明随变形速度值的增加,变形抗力值提高;随变形温度值的升高,变形抗力值降低.根据实验所得变形抗力而计算的轧制力能很好地预测粗轧机的轧制力.     

非屈曲织物增强复合材料双轴压缩力学行为

在实际工程应用中,复合材料与构件往往处于复杂的应力状态,开展近似真实载荷环境下的力学实验分析,能够更准确地认识实际应用中材料的真实承载能力和失效机理.基于非屈曲单向碳纤维织物复合材料层合板的细观结构特征,设计了双轴压缩试样,开展了材料单轴、双轴压缩试验研究,对比分析了单向织物复合材料在不同压缩载荷下的力学行为.研究结果表明:非屈曲单向织物复合材料的单轴压缩行为表现为线性、脆性断裂;破坏模式整体表现为剪切屈曲破坏,与单轴压缩相比,双轴压缩载荷作用下材料整体表现为线性、脆性断裂,但其应力-应变曲线表现出一定的非线性特征;双轴1∶1等比例压缩对材料抵抗变形能力有一定强化效应,材料压缩模量增加;双轴2∶1非等比例压缩的结果与之相反,材料压缩模量大幅降低;双轴压缩强度均低于其单轴压缩强度;破坏模式主要表现为分层、基体开裂和纤维断裂,其中以分层现象尤为明显.     

合金钢的高温单轴棘轮效应实验研究1.25Cr0.5Mo

利用MTS810电液伺服试验机在300℃温度下对1.25Cr0.5Mo合金钢进行了单轴棘轮效应实验研究,探讨了温度、应力幅值、应力峰值、平均应力以及加载历史对材料棘轮效应的影响.以0.1%/s及0.2%/s两种不同的应变加载速率分别对材料进行单轴拉伸实验,结果表明1.25Cr0.5Mo合金钢在所研究的温度范围内的变形行为是率无关的;在0.4%应变幅值下进行了单轴应变循环实验,响应应力幅值随循环次数几乎没有变化,可视为循环稳定材料;单轴棘轮效应实验表明棘轮应变速率随平均应力、应力幅值及温度的升高而增大;棘轮变形依赖于加载历史,先前较大的循环应力对后继较小的循环应力下的棘轮变形起抑制作用.     

GH4169合金高温动态应变时效实验及模拟

为了解和掌握GH4169高温合金热处理过程中动态应变时效（dynamic strain ageing, DSA）现象对力学性能的影响,通过高温单轴拉伸实验及数值模拟的方法对固溶态该合金高温条件下DSA现象进行了实验及模拟研究.不同应变率的单轴拉伸实验在620 ℃的高温下进行,应变速率分别为10^-2、10^-3、10^-4 s^-1.实验结果表现出了由DSA效应导致的负的应变率敏感性,以及明显的锯齿状屈服现象.基于热激活能的塑性流动法则并对DSA效应予以明确考虑,建立了材料宏观一维本构模型,其中变形阻力被分为位错滑移阻力及DSA效应导致的变形阻力两部分,DSA效应模型中引入等效时效时间及等效热激活等待时间两个内变量,通过最小二乘法进行参数拟合.该本构模型的计算结果与实验结果具有较高的一致性. 结果表明,通过分析本构模型中内变量的变化趋势得出结论,位错滑移阻力随应变速率的提高表现出上升趋势,而DSA效应导致的变形阻力随应变率的提高表现出下降趋势. 因此,材料强度在一定应变率范围内的应变率负相关现象是由于DSA效应及正的率效应两种机制之间的竞争所导致.     

激光沉积Stellite 6颗粒入射角度对涂层形成的影响

采用准静态下MTS拉伸实验,对Stellite6颗粒在Johnson cook材料模型中的物性参数进行标定;利用有限元分析软件ABAQUS模拟单个Stellite 6颗粒以相同速度不同入射角度撞击基体的变形行为,探讨粒子入射角度对粒子沉积形貌及基体凹坑深度的影响.模拟结果表明：Johnson cook材料模型可以很好的描述碰撞过程中粒子的变形行为,粒子入射角度的增大,不利于粒子与基体的有效结合;在粒子有角度撞击基体过程中,切向速度会使得粒子与基体之间产生相对运动,进而导致粒子与基体接触表面有摩擦力的产生,当颗粒与基体间摩擦力做功产生的积极作用大于颗粒切向滑移产生的消极作用,颗粒与基体可以形成有效结合.     

弹丸冲击速度对带钢表面鳞层破坏行为影响

为了有效提高抛丸除鳞效率,本文建立了单弹丸除鳞模型。利用有限元数值计算了弹丸冲击速度对鳞层破坏面积、基体塑形凹坑及残余应力的影响行为。结果表明:鳞层在很小的速度(5 m/s)冲击下即可发生破坏,弹丸冲击速度越大除鳞面积越大,同时也会造成基体应力/应变增加。弹丸冲击下鳞层失效区域由两部分构成,分别为弹丸冲击引起的直接失效区域与铁基体形变传递引起的间接失效区域,后者呈星状拓展。基体残留的塑性凹坑深度与冲击速度大致呈一次线性关系。现场实际生产中,应在满足表面粗糙度与残余应力要求的基础上选择较大的冲击速度。     

内嵌墙板钢框架抗曲率地表变形性能试验研究

针对开放式、封闭式以及内嵌墙板框架分别进行了曲率地表变形作用的物理试验.通过对比分析,研究曲率地表变形作用下底梁和墙板对框架性能的影响规律,结论如下:底梁与墙板增加了框架刚度,从而增大基底反力变化速率,最终沉降差减小;底梁和墙板增加了框架的整体性,构件联系的增加使内力分布更均匀,进而减小了附加应变变化速率;底梁传力效应增大了柱底附加应变变化速率;梁构件是承担曲率变形的主要构件,底梁的设置对框架梁附加应变的影响显著;墙板对构件的联系效应使其对框架柱附加应变的影响显著;由于2种曲率变形加载方向相对于初始框架受力方向存在差异,负曲率变形下底梁和墙板对框架响应影响的显著程度略高于正曲率变形作用.