应力波载荷作用下CFRP、GFRP层板动态拉伸性能的实验研究

介绍了Hopkinson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,推导了应力、应变的计算公式。利用Hopkinson杆加载装置对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同应变率下CFRP、GFRP层板的应力、应变(бε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变等力学参数,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理有一个初步的认识。     

弹头形状对Hopkinson杆校准系统高g值加速度波形的影响(英文)

自由式Hopkinson杆是一种主要的高g值加载设备,已经被广泛应用于高g值加速度计校准和其它高冲击环境中。介绍了自由式Hopkinson杆校准的加速度计试验,应用一维应力波理论和ANSYS/LSDYNA软件以及试验手段,分析了子弹头部形状,加速度计安装座长度等因素对加速度波形的影响。结果表明:自由式Hopkinson杆产生的加速度持续时间等于理想半正弦应力波前沿,并与安装座长度无关;子弹头部形状对加速度波形影响较大,头部锥度小的子弹产生的加速度幅值较低、持续时间较宽。     

子弹长度对SHPB测试影响的研究

分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)是广泛用于测试各种工程材料在高应变率下单向压缩应力-应变关系的重要技术.根据一维应力波初等理论,加载在输入杆的压力脉冲与子弹长度有关.文中基于一系列不同长度子弹,以相同速度打击A16061-T6铝合金试样的SHPB实验,采用非线性动力分析程序LS-DYNA3D对实验过程进行三维有限元模拟,得到试样的应力-应变关系.与实验结果对比,两者吻合较好,验证SHPB有限元模型的正确性.模拟结果也表明,子弹长度越长,试样的最大应力和塑性变形越大.     

弹载常用芯片在高g值冲击下的失效分析

针对弹体高速侵彻硬目标过程中存在的弹载电子仪器在高g值加速度冲击作用下的失效问题,设计了一套电子器件抗冲击实验装置.采用Hopkinson杆加载技术,将被考核的芯片与Hopkinson杆尾部紧密相贴,根据一维应力波理论,得到界面质点的速度,从而得到考核芯片的速度及加速度.通过模拟高g值冲击实验研究了电池的抗冲击性能以及常用的2种晶振EXO3、KSS和可编程逻辑器件在灌封和未灌封状态下不同冲击方向(平行和垂直)的抗冲击性能和失效机理.研究结果对弹载电子仪器的抗高冲击设计和正常使用具有一定的参考价值.     

冲击载荷下20CrMnTi钢动态应力响应与考虑绝热温升修正J-C本构模型研究

为研究20CrMnTi钢的动态应力响应,利用拉伸试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对20CrMnTi钢进行准静态拉伸和不同应变率下的动态压缩实验。结果表明:20CrMnTi钢具有应变率效应和增塑效应。但在动态压缩实验中20CrMnTi钢对应变率变化不太敏感。考虑绝热温升的影响,对J-C本构模型进行修正。结果显示修正后的J-C本构模型可很好的描述20CrMnTi钢在动态冲击加载下的力学性能,为20CrMnTi钢在高速重载机械零件上的应用提供重要参考。     

高量程加速度计动态线性校准系统

设计了双弹头霍普金森杆用于精确标定高g值加速度计的动态线性参数。基于一维应力波传播理论和弹性波叠加原理,分析了双弹头霍普金森杆为不同尺寸时对获取所需激励加速度信号的影响。利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件对不同设计条件下双弹头霍普金森杆的冲击效果进行了仿真分析。通过对不同影响因素的对比,确定了结构参数,设计了直径为30mm,长度为1 200mm的双弹头霍普金森杆,即高量程加速度计动态线性校准系统。利用设计的双弹头霍普金森杆对高量程加速度计进行了动态线性校准和试验验证,结果显示加速度计动态线性误差在5%以内,证明了设计的装置可对高量程加速度计进行动态线性校准,校准结果基本满足冲击校准的要求。     

两端弹性约束时点焊箱型薄壁构件的翘曲扭转特性研究

主要研究了在两端受到弹性约束时,点焊双帽箱型横截面薄壁构件的扭转特性,并得到一些有用的结论:当对杆端的翘曲进行约束时,剪力主要会通过构件中部的焊点来承受;扭转刚度比会随着焊点间距的增加而增加;扭转刚度与截面形状(有焊点边长与无焊点边长的尺寸比b/a)有关,具有焊点的边长大于没有焊点的边长的构件时,其扭转刚度较大。另外,刚度比与弹性翘曲约束系数具有一定的关系,弹性约束系数越大,其刚度比也越大。在对实际点焊薄壁结构进行设计时,圣维南扭转刚度和翘曲扭转刚度是点焊薄壁构件的两个重要指标,对它的研究会对此类构件的设计和利用打下理论基础。