不同细观力学方法预测高聚物粘结炸药有效模量的比较

高聚物粘结炸药（PBX）不同于普通颗粒增强复合材料,其颗粒含量超过85%,组分弹性模量相差3~4个数量级,导致其有效模量的细观力学理论预测出现很大偏差。结合有限元细观模拟,对Mori-Tanaka法、自洽法、微分法3种细观力学方法的预测结果进行了比较分析。结果表明：界限法上下界之间有量级上的差异;当颗粒含量小于10%,颗粒间相互作用较小,不同方法计算的有效模量差异不大;含量大于20%时,颗粒间相互作用增强,3种解析法预测的结果逐渐出现差异,而微分法与有限元结果比较接近;当颗粒含量为94.9%,微分法预测的PBX杨氏模量比实测值高3.7%,Mori-Tanaka法和自洽法结果都有量级上的偏差;对于颗粒含量高、组分性能反差大的复合材料,微分法较合理地计及了颗粒间的相互作用,能较准确地预测其有效模量。     

约束阻尼结构的模态损耗因子计算的ー种修正方法

利用Reissner夹层板理论研究了约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算。由于Reissner理论的基本假定简化较多，计算精度相对较低，因此，对该约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子的计算方法进行了修正。其计算结果与Ansys计算结果较为接近。计算结果表明：利用修正后的计算方法具有较高的计算精度，可用于约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子计算。     

两种高强钢在高加载速率下的Ⅱ型动态断裂韧性

采用实验-数值相结合的方法对40Cr和30CrMnSiNi2A两种高强钢剪切试样在冲击载荷作用下的Ⅱ型动态断裂韧性进行了测试．实验在Hopkinson压杆系统上完成,试样的起裂时间采用应变片法测得．结合有限元三维动态模拟,得到了不同加载速率下试样动态应力强度因子的时间历程,并由实测的起裂时间确定两种钢的动态断裂韧性．结果表明,在现有加载率范围 (2×106-7×106MPa．m1／2／s)内,两种高强钢试样几乎全部由绝热剪切模式引发断裂,其动态断裂韧性均随加载速率的增加而呈现上升趋势,且在相同加载速率下后者的动态断裂韧性大于前者的动态断裂韧性．并对韧带尺寸对试样断裂韧性的影响进行了研究．     

PBX细观损伤特征及表征方法研究综述

高聚物粘结炸药(PBX)是一种高颗粒填充复合材料。PBX的细观损伤对其本构模型的建立和起爆机理(特别是XDT)的研究具有重要的意义。本文总结了国内外在PBX细观损伤的研究方面所做的工作,对PBX的损伤特性和损伤的表征方法进行了归纳和简要评述。分析了PBX的初始损伤,其压制成型过程同时也是PBX的损伤过程,而损伤的演化随加载方式和加载条件的不同呈现出明显的差异;PBX细观损伤的表征方法可以分为经验型和物理型两类,分析了各自的优缺点,而基于细观损伤的物理型表征方法是PBX力学研究的重要方向。     

复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性分析

提出一种可用于分析复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的谱几何法-虚拟激励法（spectro geometric method-pseudo excitation method,SGM-PEM）。采用沿圆环板边界均匀分布的边界约束弹簧来模拟复杂边界条件,通过虚拟激励法将平稳随机载荷转化为虚拟简谐载荷。在一阶剪切变形理论框架下,采用以简洁三角函数为内核的谱几何法来描述圆环板结构的位移容许函数。基于Rayleigh-Ritz法推导了平稳随机激励作用下功能梯度圆环板的动力学分析模型。通过与有限元法结果对比分析,验证了文中构建的分析模型的有效性和准确性。分析了梯度指数、厚度参数、边界条件等因素对功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的影响规律。     

基于微裂纹统计模型的PBX力学行为

将微分形式的Visco-SCRAM模型简化为单轴应力下的增量形式,用其拟合出PBX在不同应变率的单轴拉伸与单轴压缩下的应力应变曲线,然后根据微裂纹平均半径的变化分析其相应的细观物理过程,并分析了黏性对PBX力学性能的影响.结果表明,Visco-SCRAM模型能反映PBX强度与模量的拉压不对称性和应变率效应.破坏时的微裂纹平均半径随应变率的增大而增大,且该值在拉伸加载下明显小于压缩的情况.在一定范围内,随着黏性的减小,模量和强度增大,而破坏应变减小.     

基于Voronoi细观数值模型预测PBX的有效弹性模量

为探讨高聚物粘接炸药(PBX)细观结构对其有效弹性模量的影响,采用有限元方法分析对比了六边形颗粒、不同分布形式的圆形颗粒、基于Voronoi方法建立的不规则多边形颗粒等细观数值模型。结果表明,颗粒形貌和分布对PBX的有效模量影响显著。Voronoi细观数值模型不仅可以实现PBX材料颗粒的高填充度(85%),也可以通过不规则多边形颗粒更好地刻画PBX的细观结构,其杨氏模量预测结果为1.41 GPa,与实验值接近;杨氏模量、体积模量、剪切模量随颗粒含量增加近似指数上升,而泊松比随颗粒含量的增加快速下降。     

一种基于精细有限元模型的螺纹连接结构数值方法研究

针对螺纹连接结构力学响应和螺纹上应力分布问题,提出了一种基于Patran软件的螺纹连接结构的精细有限元建模方法。利用Patran软件的前处理功能,将结构的含螺纹区域离散为螺纹层、过渡层和常规层。常规层采用常规方法单独建模,螺纹层、过渡层则采用双导线法建模。首先建立两条螺旋线,以及螺纹层和过渡层截面的平面单元,通过一定的方法将平面单元绕两条螺旋线旋转生成三维实体单元,最后合并过渡层与常规层的对应节点形成含螺纹区域的整体有限元模型。采用该方法对口型含螺纹连接结构在不同预紧力状态的响应进行了建模分析,获得了螺纹上的应力分布、结构的最大应力,以及螺杆中部的应力响应。结果表明,螺纹的应力分布特征和结构最大应力位置与已有的研究结果比较吻合。在预紧力10 N·M到70 N·M的七种工况下,计算所获得的螺杆上应力与实验结果相比,最小相对误差为0.5%,最大相对误差为4.8%,两者吻合较好。     

简单拉伸下高聚物粘结炸药的非线性本构关系

根据两种高聚物粘结炸药在不同温度和应变率下的准静态拉伸实验结果,建立了考虑温度和应变率效应的非线性本构关系。理论预测与实验结果吻合,为这类材料的力学性能分析提供了依据。     

基于Hoff夹层板理论计算约束阻尼结构的结构损耗因子

利用Hoff夹层板理论研究约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算问题.计算结果表明,利用Hoff理论计算约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子方法具有较高的计算精度,与Ansys计算结果较为接近,可用于约束阻尼结构固有频率和结构损耗因子计算.