20钢柱壳外爆拉-剪切型断裂研究

研究20钢柱壳在较低爆炸载荷作用下的膨胀断裂特性,探讨拉伸断裂起始及拉-剪混合断裂机理。回收碎片宏观及微观分析结果显示:20钢柱壳在较低爆炸压力作用碎裂为拉剪-混合断裂,但与传统认为裂纹一般从柱壳外表面起始不同,断裂裂纹起始于柱壳壁厚内部,随膨胀变形发展向内、外表面扩展,形成拉-剪混合断裂。实验结果很好解释了许多金属柱壳爆炸实验中柱壳外表面出现裂纹的时间早于爆轰产物泄漏时间与动态有限元变形分析中外表面应力、应变始终处于较小状态之间的矛盾。     

混凝土材料拉伸强度的应变率强化效应实验研究

混凝土材料的拉伸强度具有明显的应变率强化效应。采用同批制作的混凝土圆盘和圆杆试样,利用霍普金森杆加载,进行动态劈裂实验和一维杆应力波层裂实验。借助超高速摄像机、数字图像相关(DIC)等测试方法观察实验中试件破坏过程,以准确测量混凝土材料在不同应变率下的拉伸强度。在劈裂实验中注重加载方式,以保证试件满足求解弹性解析解的中心起裂条件;在层裂实验中精确确定层裂发生位置和时刻,获得了可靠的材料拉伸强度,并分析劈裂拉伸与层裂拉伸强度的应变率强化规律。研究结果表明：对于动态劈裂实验,DIC方法显示圆盘中心起裂与否的临界应变率约为10 s^-1;而对于层裂实验,采用DIC方法可以得到多次层裂对应的拉伸强度及相应的应变率（10~100 s^-1）;通过线性拟合拉伸强度应变率强化规律,层裂拉伸强度随应变率增长的斜率较劈裂实验结果偏高,混凝土的层裂拉伸强度动态增强因子可达5以上。所得研究结果对脆性材料动态拉伸强度及应变率强化效应的准确测量,具有一定的参考意义。     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

结构的剪切断裂问题的探讨

利用紧揍剪切试样、以及受侧向冲击加载的单边平行双缺口试样，对Ｔｉ６Ａ１４Ｖ、４０ＣｒＮｉＭｏＡ、４０Ｃｒ和ＰＭＭＡ四种材料的静态和冲击动态断裂问题进行了试验研究。结构表明：对于不同材料和不同的加载率条件下，结构的剪切断裂存在着三种可能断裂模式和机制。对这些剪切断裂现象及存在的问题进行了讨论。     

工业纯钛动态压缩特性及破坏的实验研究

用分离式霍普金森压杆对TA2工业纯钛进行了动态压缩及绝热剪切破坏实验研究,得到了不同应变率和不同温度下的宏观应力-应变曲线。通过对压缩本构特性及微观金相破坏的比较分析,讨论了应变率、表观压缩本构特性对绝热剪切形成的影响。结果显示:TA2试样动态压缩呈现绝热剪切破坏特征,绝热剪切带在空间呈对称的双锥形状;应变率越高,形成绝热剪切带的临界应变越小;分析表明,动态压缩实验无法得到关于绝热剪切起始、发展过程的本构软化信息。     

Experimental Study on Common and Steel Fiber Reinforced Concrete Under Dynamic Tensile Stress

Split Hopkinson technique has been developed to test the strength of common concrete and steel fiber reinforced concrete under dynamic tensile stress. Two types of test methods are considered, the splitting tensile test and a modified spalling test in which a specimen is loaded under uniaxial stress. The result shows that the dynamic strength enhancement of concrete is remarkable by using the reinforcing fiber. But for the common concrete, the base of compressive strength seems to show little effect on the tensile strength under dynamic loading. The experimental results also show that the resistance to tensile fracture of the steel fiber reinforced concrete for C100-mix is higher than those of CAO-mix.     

多锚链系泊浮体的稳定性评估

基于单根锚链的悬链线方程.建立整体作用下的叠加型多锚链系泊浮体的准静态控制方程,给出了一定环境载荷作用下,多锚链浮体的漂移量与水平系泊力间的关系。计算结果对海上防撞设施的设计提供理论参考。     

基于等径通道挤压法的超细晶铜动态剪切变形行为实验研究

采用等径通道挤压（ECAP）法制备了超细晶铜,分析其微结构的热稳定性及其对材料动态力学性能的影响。利用Hopkinson压杆及MTS液压伺服实验机对ECAP超细晶铜和原始铜帽型剪切试样进行应变控制加载,结合图像数字相关法及“冻结”回收试样的微观和X射线衍射分析,对其动态剪切变形行为及微观组织演化开展研究。结果表明：ECAP后的超细晶铜在准静态剪切下具有应变硬化特征,但在高应变率下剪切应力-剪切应变曲线呈软化特征;高加载率下产生动态再结晶的绝热剪切带是导致应变硬化率为负的原因;按塑性功计算的超细晶铜再结晶温度仅为325 K,因此超细晶铜在高应变率下易发生绝热剪切失稳变形现象。     

铝合金薄壁柱壳电磁胀形塑性失稳实验研究

利用高速相机记录电磁驱动6063-T6铝合金薄壁柱壳膨胀变形过程,结合二维数字图像相关法分析试样表面应变场演化,对金属柱壳电磁膨胀塑性失稳过程开展研究,探讨金属高速成形极限及影响因素。实验结果表明:6063-T6铝合金薄壁柱壳电磁高速膨胀成形开始为均匀变形,随变形发展试样表面应变场出现局域化集中并沿45°或135°方向失稳扩展,裂纹沿局域化集中带发展导致碎裂;电磁膨胀局域化过程中分散性失稳时的平均应变与准静态拉伸失稳应变相比并没有明显变化,而局域化带形成时的应变随加载率提高显著增大,分析认为薄壁板电磁高速胀形成形极限提高的"增塑性"主要与惯性效应与结构效应相关。