基于虚拟介质方法数值模拟应力波穿透水舱

将虚拟介质方法推广到应力波与流固界面的相互作用,基于修正虚拟流体方法(MGFM)思想提出一种适用于流固界面应力波折射问题的界面状态计算法则。以此为基础,用Zwas格式和WENO格式分别离散固体和流体控制方程,数值模拟应力波穿透水舱。数值测试表明:虚拟介质方法推广到模拟流固界面上的应力波时,数值误差具有很好的收敛性;该研究提出的计算法则具有一阶精度。一维数值结果与理论解析解能很好地吻合,验证了用虚拟介质方法模拟应力波在流固界面处反射与透射的可行性。应力波穿透水舱的数值结果表明:虚拟介质方法与任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法得到的数值结果相近;水舱加压后,透射波的强度也相应的增加;不同的水舱压力下,应力波在流固界面处的折射规律相近。该结论对舰船的防护设计有实际意义。     

含蜂窝夹层的V型底部复合装甲仿真研究

车辆底部的抗爆炸冲击问题一直是防护型车辆领域的研究重点。为了提高车辆底板的抗爆炸冲击能力,利用LS-DYNA软件,采用任意拉格朗日—欧拉算法(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)对爆炸冲击作用下某车辆台架V型底部结构响应进行了仿真分析。首先通过对比仿真结果与试验结果,验证算法的准确性,然后在V型底部结构中安装单层横向、纵向以及双层横向3种不同形式的蜂窝夹层结构,通过比较不同蜂窝夹层结构在爆炸冲击载荷作用下能量吸收、底板变形量和底板加速度等物理量,分析了不同蜂窝夹层结构的防护性能。结论是:双层横向蜂窝夹层结构吸收能量最多,底板变形和加速度最小,防护性能最好。     

聚脲涂层对装甲钢板抗爆性能影响的试验与数值分析EI北大核心CSCD

为研究聚脲涂层喷涂位置及涂层厚度对钢板抗爆性能的影响规律。对4种不同类型喷涂结构及纯钢板结构进行2 kg TNT(trinitrotoluene)炸药爆炸试验,并采用LS-DYNA仿真软件对试验工况进行数值模拟,比对试验结果验证数值计算的可靠性,同时在理论层面对迎、背面喷涂结构中的应力波衰减特性进行计算分析;在此基础上,进一步研究涂层厚度对背面喷涂结构抗爆性能的影响规律。结果表明:相比于无喷涂、迎面、双面喷涂结构,背面喷涂展现出更显著的抗爆潜力,其形成的大阻抗比结构是有效衰减应力波峰值的重要原因;等钢板厚度条件下,增加涂层厚度能有效提升结构抗力,但提升程度随着聚脲/钢板厚度比的增加而不断降低;等面密度条件下,增加涂层厚度结构呈现加剧破坏趋势。     

功能梯度下肢保护装置设计与优化

针对车辆底部爆炸冲击环境下的乘员安全问题，该文结合试验研究与有限元仿真，研究了乘员下肢在爆炸冲击环境下的运动及受损情况；设计了一种蜂窝铝防雷脚垫作为乘员下肢保护装置，研究了脚垫在爆炸冲击环境下的防护性能；研究了不同梯度结构对车内乘员下肢响应的影响；对蜂窝铝防雷脚垫进行多目标优化设计，得到厚度梯度型蜂窝铝防雷脚垫。结果表明：该文设计的蜂窝铝防雷脚垫可以通过吸收能量、降低冲击强度有效降低乘员下胫骨力，减小乘员下肢损伤；梯度结构相比于均质结构有更好的吸能特性；不同梯度结构对乘员下肢的防护效果不同，厚度梯度对乘员下肢响应的影响最大；与优化之前相比，优化后的乘员下肢保护装置能够使乘员左下胫骨力降低26.35%，右下胫骨力降低24.69%，脚垫总质量降低56.59%。     

军用车辆底部爆炸冲击下载员下肢保护装置设计与优化

针对车辆底部爆炸冲击下载员下肢因地板冲击发生严重损伤的问题,结合柔性地板结构和防雷脚垫结构,设计了车辆载员下肢保护装置。采用整车爆炸仿真对下肢保护装置防护性能进行分析,研究设计参数对防护性能的影响,确定较优的设计;对较优的下肢保护装置进行静刚度分析,确定其能够提供足够的日常支撑力。对下肢保护装置的设计进行多目标优化,获取该优化问题的一个最优设计方案;通过整车爆炸仿真和试验验证设计方案。结果表明,该方案能够有效降低载员下肢所受冲击,显著提高乘员下肢的防护能力。