高层建筑钢结构梁柱节点的冲击荷载性能研究

为提升高层建筑的抗震能力,研究其钢结构梁柱节点的冲击荷载性能。依据狗骨式节点模型设计3种不同削弱尺寸的狗骨式钢结构梁柱节点试件(RDH1、RDH2、RDH3),并与普通试件(E)对比,采用有限元网格划分梁翼缘削弱位置与柱节点域,用千斤顶分别在柱上端和两侧悬臂梁端施加荷载,并依据加载顺序对各试件实行荷载,通过传感器测量各试件反应。结果表明:RDH1的骨架承载力、悬臂梁端承载力、初始刚度及荷载性能均最高,RDH3的延展性与耗能能力较好,RDH1、RDH2、RDH3的骨架与悬臂梁端承载力及荷载性能等均优于E。说明狗骨式节点冲击荷载性能优于普通节点,可用于提升高层建筑的抗震能力。     

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。     

一种横截面为正五/六边形的四层复合材料管轴向冲击吸能研究

纸瓦楞夹层管为耐撞性问题提供了一种新思路。针对由聚乙烯泡沫对纸瓦楞夹层双管的双填充构型，利用轴向跌落冲击对比试验和参数化分析，重点研究这种四层复合材料管的缓冲吸能特性以及结构和冲击参数的影响。研究结果表明：双填充X轴方向瓦楞夹层双管的塑性平台区明显长于双填充Y轴方向双管，其吸能效果优于双填充Y轴方向双管；随着管横截面边数的增加，双填充双管的比吸能、单位体积吸能、比总体效率、平均压溃应力都下降；随着落锤质量的增加，双填充双管的缓冲吸能特性都递增；管长比为3.0时，双填充X轴方向正五边形双管的总吸能和比吸能分别比正六边形管提高了15.6%和48.8%，而双填充Y轴方向双管分别提高了14.4%和47.9%；管长比为2.2的双填充双管的初始峰值应力高于管长比为1.4和3.0的双填充双管，抗冲击性能更好。     

新型含能增塑剂A16对HTPB的增塑性能

为了研究新型含能增塑剂(2,2-二硝基丙基)-2-己基癸酸酯(A16)对端羟基聚丁二烯(HTPB)的增塑性能,采用分子动力学方法对HTPB与A16进行了相容性模拟,对增塑比2∶1～1∶1.5、温度30～70℃条件下HTPB/A16和HTPB/DOS体系的表观黏度进行了研究,并测试了两种体系的力学性能。结果表明:HTPB、A16各自分子间作用以范德华力为主,HTPB与A16的溶度参数差值仅为0.004(J·cm~(-3))~(1/2),二者具有非常好的相容性;HTPB/A16体系的表观黏度高于HTPB/DOS体系,但随着增塑剂质量比的提高或温度的提高,两种体系的表观黏度差异减小,当增塑比为1∶1,温度为70℃时,HTPB/A16与HTPB/DOS体系的黏度差仅为60.5 cP,A16与DOS的降黏效果相当;在相同增塑比条件下,HTPB/A16固化胶的拉伸强度和延伸率均比HTPB/DOS固化胶大,HTPB/A16固化胶的拉伸性能优于HTPB/DOS;增塑比为1∶1时,HTPB/A16固化胶的断裂延伸率比HTPB/DOS提高18.6%,模量降低8.6%,A16对HTPB的增塑效率高于DOS。     

铝合金舟体承载力的数值分析

为克服钢结构空心舟体的缺点,提出一种填充柔性聚氨酯闭孔泡沫铝合金舟体结构。运用有限元软件ANSYS,研究了中心轮式荷载作用下空心和填充聚氨酯泡沫铝合金舟体的承载力,分析了舷板厚度、隔板厚度和泡沫密度对承载力的影响。结果表明:铝合金舟体具有较大的屈曲后承载能力,极限承载力由材料破坏控制;隔板和舷板厚度大于某临界值时,舟体承载力由甲板控制,继续增大隔板和舷板厚度不能有效提高舟体承载力;填充泡沫应采用低密度泡沫,并可忽略其对舟体承载力的影响。     

有限元荷载增量法在判定桩基础极限荷载的应用

针对桩基础极限承载力数值模拟的差异性,以及判定极限荷载时的明显差异,开展了有限元数值极限分析方法的研究。运用荷载增量法对桩基础极限荷载进行数值模拟,得到了3种通过荷载增量法判定极限荷载的方法：P－s 曲线判定法,曲线有明显第二个拐点,其后近似平行于s轴,第二拐点对应荷载为极限荷载;数值计算不收敛判定法,即计算刚不收敛时的前一点对应荷载为极限荷载;塑性区贯通判定法,该法只适用于判断计算的正确性。研究表明,遵循判定规则,提高数值极限分析计算精度,可以准确判定极限荷载;并提出临近桩基破坏时减小加载量,在 P－s 曲线中可以找到陡降的破坏点。     

含能破片对柴油箱的引燃破坏效应

针对普通破片对柴油箱的引燃破坏效果较差,为了开发针对油箱类目标的新型弹药,文中建立了含能破片击中油箱油层时,油箱内的油气浓度计算模型,分析破片对柴油箱的引燃效果,并用实验加以验证,研究表明:油箱内的油气浓度随破片速度的提高而降低;破片击中油层时,油箱内的油气浓度高于柴油的引燃极限浓度,油箱不能被引燃,破片对油箱的破坏方式,主要表现为水锤效应对油箱壳体的撕裂。     

当量比对煤油-空气两相旋转爆轰波的影响

为研究当量比对煤油-空气两相旋转爆轰波的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,以常温液态煤油为燃料、高总温空气为氧化剂开展二维数值模拟。通过控制进油量计算不同当量比下的两相旋转爆轰流场,分析当量比对流场结构、传播特性和推力性能的影响。分析结果表明：在一定的当量比范围内,爆轰波波头高度随着当量比的增大而减小;当量比大于0.6时,速度亏损随着当量比的增大总体呈现增加的趋势,变化范围为7.1%~17.2%;当量比大于0.8时产生燃料损失,燃料损失随当量比的增大呈近似线性增加,当量比为2.0时最大为51%;随着当量比的增大,比冲减小,比推力先增大后减小并在当量比为1.5时达到最大值,比冲和比推力的变化范围分别为1 154.3~ 3 912.4 s和1 226.8~1 521.8 N·s/kg。     

基于间接三轴拉伸破坏试验的某TATB基PBX强度准则适应性分析

强度问题关系炸药部件的结构完整性和服役安全性,是炸药部件结构强度评估的基础。基于单轴加载技术,设计了圆柱试件的端部约束拉溃试验,研究了三轴间接拉伸破坏时某TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的强度特性。依据试验边界条件,利用有限元方法定量分析了临界载荷下试件内部的应力场,最后采用最先破坏位置的三向主应力数据分析了三种典型强度准则(Uniaxialstrength,Mohr-Coulomb,Twin-shear)描述三轴拉伸破坏的适应性。就安全阈度而言,现炸药工程中使用的Uniaxial-strength准则,三轴压缩时安全阈度最高,达43.77%,但也不能安全预测三轴拉伸应力下该PBX的破坏行为;就描述精度来看,Uniaxial-strength准则最优,Mohr-Coulomb准则次之,Twin-shear准则最差,试验值均比理论值偏大,三者依次为16.90%、19.62%和24.56%;试验中该TATB基PBX三轴拉伸应力下的强度为单轴拉伸强度的0.831倍,Mohr-Coulomb准则不能准确描述三轴拉伸应力下强度下限,分析表明静水压力的影响是造成这一结果的关键原因,建立高描述精度的多轴强度准则须考虑静水压力的影响。     

单晶铝孔洞生长的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟不同晶向单轴加载过程中,单晶铝中微纳米孔洞(约1.6 nm)的生长及周围区域的变形过程。为研究晶向对孔洞生长的影响,对具有相同初始孔洞体积分数的两个晶向进行拉伸加载,并对不同温度影响进行研究。结果表明:A晶向(x-[100],y-[010],z-[001])的形变机制主要是{111}晶面部分位错引起的堆垛层错,B晶向(x-[-110],y-[111],z-[11-2])主要是位错的移动与堆积;B晶向比A晶向的位错成核应力大;B晶向屈服应力比A晶向对温度敏感。     

钛合金结构电磁铆接工艺的研究

针对某型飞机鸭翼钛合金框采用普通铆接方法铆接钛铆钉存在的问题,提出采用电磁铆接技术的解决方案,得到铆模尺寸、铆钉外伸量和铆接电压等工艺参数。针对钛合金框的几何形状设计出一种偏心铆接装置。结果表明,电磁铆接较好地解决普通铆接方法铆接钛合金铆钉存在的镦头裂纹等问题。     

电磁轨道炮身管结构的研究概况

电磁轨道炮身管工况特殊、结构复杂,开发轻质、高效的身管是电磁轨道炮走向实战应用的关键。从结构力学方面介绍电磁轨道炮管对材料和结构的要求,综述典型的轨道炮身管结构设计概况,归纳实战型轨道炮管结构设计的关键点。     

7种BTF共晶的制备与表征

通过共晶工程法使不同种类的单质炸药在分子层面有序排列,可望解决现有炸药高能与钝感的矛盾,对提高炸药的性能具有重要意义。苯并三氧化呋咱(BTF)是一种性能优良的炸药,爆轰能量与HMX相当,但感度相对较高,冲击起爆感度和熄爆直径与太安相当,使其应用受到一定的限制。通过共晶工程的     

薄壁结构镁合金耐水压舱体研究

基于镁合金在军工领域的工程应用与轻量化承压舱体的结构特点,将铸造镁合金材料用于水下航行器承压舱体壳体结构。选用ZM5铸造镁合金材料,设计试制耐水压薄壁舱体典型结构1∶1试验件,开展不同外部水压载荷下试件结构应力和变形测试,进行壳体结构连接密封性试验。结果表明,ZM5镁合金薄壁舱体结构强度和刚度满足水中载荷要求,承压结构和楔环连接稳定,密封性良好,承受外压载荷不低于1.5MPa。     

夹层结构自冲铆接头疲劳性能的研究

以不同泡沫金属为夹层进行自冲铆接头疲劳试验,采用二参数威布尔分布检验疲劳数据,并拟合各组试样的S-N曲线。用扫描电子显微镜观测不同疲劳区接头的典型疲劳断口,分析裂纹萌生形式,研究接头在不同应力下的失效机理。结果表明:以泡沫镍为夹层的接头疲劳寿命明显优于泡沫铁镍为夹层的接头;泡沫镍在微动过程中迁移流动能力较强,在磨屑床中起第三体润滑承载作用;接头的疲劳裂纹萌生于接头的铆接点下板或铆孔中心的下板一侧区域;铝合金疲劳源区晶粒滑移呈不均匀性,疲劳裂纹萌生于金属夹杂物、第二相处;接头的裂纹扩展区可观察到大量密集分布的疲劳条带,并伴有较深的二次裂纹;在瞬断区,铝合金自冲铆接头呈韧窝形貌。     

飞机中外对接件的结构疲劳寿命预测

为得到飞机中外对接件在载荷状态下的应力分布情况,合理的对其寿命进行估算,采用ANSYS软件对飞机中外对接件进行有限元分析并与试验值对比,得到应力分布情况,应用局部应力应变法做寿命的估算,其结果为结构细节改进和评价构件的疲劳分析提供依据。     

铝合金槽型结构焊接变形数值模拟计算

为了预测7A52铝合金槽型结构的焊接变形,采用MSC.MARC非线性有限元软件对该结构的MIG焊接过程进行数值模拟计算,并与实际焊接变形数据对比。结果分析表明,数值模拟计算能够预测铝合金槽型结构焊接变形的总体趋势,并且预测结果与实际焊接变形实测数据接近。     

陶瓷-钛合金复合结构优化设计与试验研究

基于改进的Florence模型，以最小面密度为设计准则，构建优化设计目标函数计算陶瓷-钛合金复合结构能够抗7.62 mm和12.7 mm穿燃弹侵彻时陶瓷-钛合金复合结构的最小面密度及陶瓷和钛合金的最佳厚度比，并设计了陶瓷-钛合金复合结构进行试验验证，以防护系数考核其防护能力。结果表明，试验防护系数与设计防护系数相差6%以内，优化设计方法可用于指导陶瓷-钛合金复合结构的优化设计。     

结构钢动态屈服机制的研究

在Hopkinson压杆上测量不同组织结构钢的动态屈服强度,分析了动态性能与冲击速度的关系并观察其微观组织.得到冲击速度与屈服强度的关系,并初步明确了动态强化的机制.结果表明,冲击速度上升,动态屈服强度上升;上升程度决定于组织而不是强度.冲击时孪晶的优先出现是动态屈服强度上升的主要因素.     

工艺参数对激光熔覆层结构的影响

利用激光熔覆技术在45钢表面熔覆Ni60合金,通过正交试验研究了相关工艺参数对熔覆层结构的影响。结果表明:随电流、离焦量、激光移动间距、送粉量的增大,熔覆层的有效面积先增后降,至最佳工艺为220 A、32 mm、1.80 mm、3g/min达到峰值,分别为9.760、10.553、10.387、11.852 mm2;随电流、离焦量的增大,熔覆层的均匀性由好转差,至220 A、32mm达到最佳,而激光移动间距和送粉量的影响对其不大;经最佳工艺熔覆后的试样,熔覆层与基体之间属冶金结合,熔覆层组织为γ-Ni固溶体基体上均匀分布着铬、铁的碳化物和硼化物等硬质相,基体-热影响区-熔覆区的显微硬度从260.4HV到820.6HV呈梯度分布,熔覆层的有效面积为17.650mm2,波峰、波谷、波宽的标准差分别为0.018、0.015、0.012。