材料动态屈服应力实验研究与分析

本文在圆柱形弹撞击刚性靶板的实验研究基础上，依据几种理论分别对实验结果进行了分析处理，给出了在实验速度范围内紫铜和D60钢的动态屈服应力随撞击速度的变化曲线．从实验结果得知，两种材料在不同撞击速度范围内其动态屈服应力的敏感度不同．并对实验中试件出现的双锥等现象进行了初步分析，同时提出了进一步的研究意见．     

易碎弹复合材料动态特性数值研究

利用Split Hopkinson Pressure Bar （SHPB）实验装置获取复合材料易碎弹试件的动态力学特性,并应用LS-DYNA软件对SHPB实验过程进行数值模拟.结合SHPB应力波理论,研究不同撞击速度对试件破坏程度、压杆轴向应变波形以及试件动态力学特性的影响.仿真结果表明：试件仿真结果与实验结果基本吻合,说明SHPB实验仿真是可行的;试件的破坏程度随着撞击速度的增大而显著,但压杆轴向应变波形以及试件动态力学特性随着撞击速度的增大变化不明显.     

受外来硬物低速撞击的弹性板撞击接触力的予报公式和实验研究

本文在大量实验的基础上,用半经验、半解析方法给出了受外来硬物撞击的弹性板撞击接触力的计算公式.采用气体发射撞击试验机对三种不同厚度的A_3钢板在1米/秒至4米/秒的速度范围内进行了撞击力测定实验,并对实验结果进行了简单分析.理论予报与实验结果吻合的很好.     

新型撞击流混合器的速度场测试初探

为进一步分析撞击流混合器混合机理,进行撞击流混合器内流体速度场实验研究.利用三维粒子动态分析仪(3D PDA)对撞击流混合器内部速度场进行测量,同时对测量系统装置和测量基本原理及实验方法进行介绍,给出混合器内流场平均流速、脉动速度等的实验结果.结果表明:撞击区外围时均流速、脉动速度等均呈规律性变化,而撞击区速度分布随时间表现为明显的脉动.     

一种超声波加湿器的动态性能研究

一种能应用于小型装置或实验室调节湿度的超声波加湿器,它通过加湿振子激振产生直径几微米的均匀雾状水粒来加湿.在对该种加湿器的工作过程进行了分析后,根据质量平衡原理,推导出加湿器加湿的动态数学模型,并对一个具体的装置进行了动态性能仿真和实验分析.结果表明本文建立的动态数学模型仿真得出的阶跃响应时间常数,及在不同占空比下加湿器出口的相对湿度与实验结果比较接近,能较好地反应加湿器中的加湿过程;另外仿真和实验结果也表明该加湿装置能根据加湿器工作时间占空比的不同,在很宽的范围内控制出口的湿度.     

铝双层板结构高速撞击防护性能实验

采用非火药驱动二级轻气炮发射球形铝质弹丸,对铝双层板结构进行高速撞击实验研究,从而模拟空间碎片对航天器防护结构的高速撞击作用.实验得到了该铝双层板结构的前后板在不同速度区间的高速撞击损伤模式.获得了弹丸撞击速度在0.5~5.0 km/s时该铝双层板结构的撞击极限曲线,并与Christiansen方程的预测撞击极限曲线进行比较,同时分析了后板材料的屈服强度对铝双层板结构高速撞击防护性能的影响.     

球形塑性壳在局部撞击载荷下的动态破坏分析

目的研究球形塑性壳在撞击载荷作用下的动态破坏行为．方法通过引入等度量变换,给出了球壳的变形模态;利用能量平衡给出了壳体在撞击载荷作用下大变形动态破坏的运动控制方程;采用ＲｕｎｇｅＫｕｔａ方法求解了该运动控制方程．结果给出了冲击力,窝陷半径和中心点位移随时间的变化关系以及最大窝陷半径、最大中心点位移和最大冲击力随弹体速度的变化关系．结论本文结果与实验结果有比较好的一致性．     

Ф75mm分离式霍普金森压杆试件长度效应的试验研究

在Ф75mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统上,对不同长径比的C30和C60混凝土试件,以不同的子弹速度对试件进行冲击加载,研究了大直径(Ф75mm)SHPB试验中混凝土试件的长度效应.实验结果表明:对于Ф75mm的大尺寸SHPB装置,当混凝土材料试件长度小于25mm时,摩擦效应对测试结果影响较大;当试件长度大于90mm时,反射拉伸作用明显,不能反映材料真实动态力学性能;当试件长度为(30～75mm),即长径比L/D≈(0.4～1.0),在此范围内实验结果是可信的,能够准确地反映材料的动态力学性能.     

SPCC钢塑性变形中动态再结晶的数学模型与模拟分析

利用热模拟设备Gleeble-1500D,对SPCC钢在不同变形量下的真应力-应变曲线进行了测定,并结合微观组织观察,确定了SPCC钢动态再结晶的数学模型,研究并分析了变形参数对动态再结晶晶粒的影响.通过DEFORM有限元软件对SPCC钢的热压缩过程进行模拟计算.分析了不同变形条件对晶粒尺寸的影响.模拟计算结果很好地与实验结果相吻合,为进一步研究这种钢的动态再结晶提供了一定的参考依据.     

基于动态Allan方差的光纤陀螺动态特性分析

为了研究光纤陀螺的动态特性,提出采用动态Allan方差法对光纤陀螺测试得到的动态误差进行分析.根据动态Allan方差法中窗函数的原理,讨论了不同窗口长度对动态误差分析结果的影响.并且,提供了单一摇摆运动和两种复合摇摆运动的分析结果.从分析图中方差的起伏变化可以看出,动态Allan方差法可以准确地反映动态误差里的突变和周...     

Dynamic fracture behavior of rock under impact load using the caustics method

We studied the dynamic fracture mechanical behavior of rock under different impact rates. The fracture experiment was a three-point bending beam subjected to different impact loads monitored using the reflected caustics method. The mechanical parameters for fracture of the three-point bending beam specimen under impact load are analyzed. The mechanism of crack propagation is discussed. Experimental results show that the dynamic stress intensity factor increases before crack initiation. When the dynamic stress intensity factor reaches its maximum value the crack starts to develop. After crack initiation the dynamic stress intensity factor decreases rapidly and oscillates. As the impact rate increases the cracks initiate earlier, the maximum value of crack growth velocity becomes smaller and the values of dynamic stress intensity factor also vary less during crack propagation. The results provide a theoretical basis for the study of rock dynamic fracture.     

三角形蜂窝的共面冲击动力学

采用有限元方法研究了冲击速度在3-250m／s的条件下,结构参数和冲击速度对三角形蜂窝共面冲击力学性能的影响．三角形蜂窝在不同冲击速度下呈现不同的变形模式,各变形模式间的转换速度随着壁厚边长比和扩展角的增加而增加．当所有结构参数保持恒定时,共面动态峰应力与冲击速度的平方呈线性关系．对于给定的冲击速度,共面动态峰应力与壁厚边长比成幂指数关系,与扩展角的关系可以用一较复杂的数学模型进行拟合．基于有限元计算结果利用最小二乘法拟合得到了共面动态峰应力关于各结构参数和冲击速度的经验关系式．     

应力波在不同界面中传播规律的动光弹研究

采用动光弹实验的方法,对应力波在不同界面结构中的传播规律进行了研究,分析了三种不同界面情况下没有刻槽、刻槽以及完全割断的情况,应力波的传播速度,并进行了比较。结果证实了完全割断时对应力波的传播有明显的阻隔作用。实验表明,钻爆法施工应充分重视爆破应力波对衬砌的影响,可作为隧道设计的依据。     

脆性材料裂纹动态扩展规律的研究

为了研究脆性材料中动态裂纹的扩展规律,本文采用PMMA(有机玻璃)作为试件材料,通过钢板冲击实验和拉格朗日与SPH耦合模拟算法进行研究。在保持其他条件一致的情况下,通过改变冲击速度和初始裂纹角度进行分组实验,然后完全对应实验的冲击条件和试件状态进行分组模拟,最后对比分析。得出主要结论有：脆性材料动态裂纹的扩展形态主要是翼型扩展,还有非翼型的次生裂纹出现,翼型裂纹扩展方向竖直向下,次生裂纹扩展方向趋于水平;动态裂纹的扩展长度随冲击速度以指数趋势增长;试件中次生裂纹的出现,很大程度增加了裂纹扩展长度;翼型裂纹的扩展角度随着初始裂纹角度的增大而减小;拉格朗日与SPH耦合算法,能够逼真显示动态裂纹中翼型裂纹的扩展形态等等。     

应力波在不同介质界面上反射的动光弹实验

本文用动光弹方法研究冲击载荷下不同支撑条件的圆环的动态响应,给出部分实验结果。对内边界受冲击力作用的镶嵌圆环也进行了实验研究,结果表明,应力分布局限在有限范围内。     

冲击载荷下材料动态断裂参数的有限元计算

材料在冲击载荷下的行为不同于静态载荷作用下的行为。然而,由于动态断裂问题的复杂性,即使象三点弯曲试样,也还没有获得裂纹尖端动态应力强度因子的解析表达式。为了满足理论分析和实验工作的需要,采用LS-DYNA有限元软件,对三点弯曲试样在冲击载荷作用下(包括正弦、线性和不规则载荷历程)的动态过程进行了有限元分析,获得了裂纹尖端的动态应力应变场和裂纹尖端区域节点力和位移与时间的关系曲线。基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT),提出了在冲击载荷作用下裂纹结构能量释放率和动态应力强度因子的计算方法,得到了不同冲击载荷下三点弯曲试样的能量释放率GI和动态应力强度因子KId与时间的关系曲线。结果表明:该方法得到的有限元计算结果与实验吻合较好,且具有较高精度,文中提出的方法可用于动态断裂参数的计算。     

混凝土压缩试验的改善及动态损伤

为了探求混凝土动态压缩试验入射波形的改善方法,从而进一步研究冲击荷载作用下混凝土动态损伤及力学性能,采用常规的大直径分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)进行混凝土的动态压缩试验。然而入射脉冲的弥散效应和严重的高频震荡现象会对试验结果会产生较大的误差,所以试件在破坏前应力均匀分布要求且保持恒应变率加载是保证试验有效性及试验结果可靠性的关键。通过黄铜整形器改善入射波形以减小试验误差,然后利用理论公式与试验相结合的方式,通过控制变量,进一步研究气压、冲击次数等对混凝土动态损伤的影响。研究结果表明:较薄的小直径实心铜片整形器可以提高试验准确度;随着重复冲击次数的增加,混凝土损伤度逐渐提高,动态弹性模量减小,抵抗冲击的能力减弱。     

初始应力状态对侧限条件黏土动态压缩过程和力学性能的影响

黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著的影响。本文采用长时、分级、高压固结方式模拟了黏土的原始应力赋存环境,采用SHPB实验装置对侧限条件下的高压固结黏土进行应变率范围为200~800 s_^-1的冲击压缩实验,分析了黏土应力记忆效应、应变率效应和动态压缩过程。实验结果表明,黏土的应力历史影响了其动态压缩过程,试样依次经历压实段—线弹性加载段—线性卸载段,在动载下黏土压实段与线弹性加载段应力拐点的均值为3.8 MPa,与先期固结应力4.2 MPa具有相关性,并且压实段应变均值约为试样破坏应变的33%;采用200 mm和300 mm的短子弹进行冲击加载时,黏土试样未发生稳定的塑性变形,分析应力-应变率曲线发现,黏土的压实过程吸收了一部分动载能量,使其无法持续进行动态压缩行为,但进入动态压缩阶段后黏土受子弹长度影响较小;黏土试样动态加卸载段模量随应变率同步增加,但加卸载模量的比值稳定在0.45左右,表明更高的冲击速度没有造成试样进一步的损伤,这与冲击后的宏观破坏现象及塑性变形分析相互印证。实验结果也说明,针对软弱、松散颗粒体材料,高压固结方式为研究其动力学性质提供了一种思路。     

深沟球轴承动力学有限元仿真分析

摘要：考虑了钢球、套圈滚道和保持架的结构柔性变形和动态接触关系,在ANSYS／LS—DYNA中建立了深沟球轴承的柔性多体接触动力学模型,仿真分析了深沟球轴承的动力学特性,保持架的角速度和动态接触冲击应力的变化规律．将球轴承的保持架角速度、钢球公转和自转角速度等的仿真计算结果与理论计算值进行了对比验证,同时运用球轴承的振动固有频率的试验值验证了仿真结果．仿真结果表明,由于保持架和钢球的接触碰撞和打滑,在球轴承启动阶段,较大的加速度变化引起保持架较大的动态接触冲击应力,降低保持架的疲劳寿命,容易引起断裂失效．计算结果为球轴承动态设计和疲劳寿命提供了参考方法．