基于多级径向节流与柱状波纹压溃的碰撞盒研究

针对汽车碰撞盒容易出现欧拉失稳导致吸能特性劣化问题,研究了一种柱状波纹压溃与胶泥流动产生压差缓冲的碰撞盒。通过实验研究了所用胶泥材料的Oswald-de Waele冥律流体本构模型,得出了胶泥的模型参数;采用落锤冲击实验方法研究了柱状波纹压溃件的冲击力传递特性;建立了胶泥在多级径向通道中流动的连续性方程和控制微分方程,推导了不同径向位置的径向速度分布表达式和压力梯度;采用平均惯性法分析了惯性效应对于压力梯度的影响,得到了胶泥在碰撞盒中非稳态流动缓冲力计算方法。为验证理论计算的合理性,设计制作了胶泥多级径向流动节流与柱状波纹压溃共同作用的碰撞盒样机,利用落锤冲击试验机和力传感器构建了冲击测试平台,并对缓冲装置进行了两种不同高度的冲击实验,比较了不同冲击能量下的胶泥缓冲器传递冲击力的测试值与理论值,分析了产生误差的原因。     

非接触爆炸冲击载荷对防盗门作用数值模拟研究

为实现反恐行动中非接触爆炸冲击波破门目标,针对金属防盗门实际条件建立数值仿真模型,重点研究了防盗门在非接触爆炸冲击载荷作用下塑性变形破坏过程及规律。结果表明：相同爆炸冲击载荷作用下,实际转动条件防盗门板塑性变形动力响应时间延长,最大变形量远大于四边固支条件下门板变形量;爆炸中心与防盗门距离过近,门板受爆炸产物和空气冲击波共同作用,只出现局部破坏,不能实现门板整体塑性变形;拟合了防盗门板在非接触爆炸冲击载荷作用下变形量计算式,可为反恐破门弹药设计提供依据。     

非连续粗糙多界面接触变形和能量损耗特性研究

非连续多层叠加结构的粗糙界面接触形变与能量损耗特性一项研究较少的难题。本文在单一界面能量损耗特性研究的基础上,通过建立“多层粗糙金属板--刚性平面”的多界面模型,采用有限元方法,对加载与卸载过程中,具有不同界面形貌、不同塑性变形行为和界面摩擦的多层叠加模型粗糙多界面的接触力和变形进行计算,研究了多层叠加结构粗糙界面上的接触力-变形关系,以及由塑性变形与界面摩擦引起的能量损耗特性,构造了描述粗糙多界面上接触力-变形关系表达式,计算了多层粗糙界面的能量传递损耗率,分析了多层叠加结构的非连续粗糙多界面接触变形机理和能量损耗特性。     

壁面与自由液面联合作用下气泡动态特性实验研究

壁面与自由液面联合作用下，气泡的动态特性与单独一个边界条件作用时相比要复杂很多，难于从理论角度分析探讨。为深入探究壁面与自由液面联合作用下的气泡动态特性，采用安全性高且实验效果理想的200V直流电压电火花气泡发生装置生成气泡，依次改变气泡发生位置距壁面及自由液面的距离，同时采用高速运动分析系统对不同工况下的实验结果进行采集与分析，得到了壁面与自由液面联合作用下的气泡形态变化，同时通过对大量实验数据的总结归纳，得到壁面与自由液面联合作用对气泡脉动周期、迁移轨迹及气泡内射流方向的影响规律，从而为相关的理论与数值研究提供参考。     

透水沥青混凝土单轴冲击压缩特性研究

为研究透水沥青混凝土的动态力学特性,采用74 mm钢质分离式霍普金森压杆装置对不掺纤维和掺0.3%聚酯纤维的透水沥青混凝土进行了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究表明,透水沥青混凝土具有明显的应变率效应,试件压缩率随着应变率的增大而提高,掺聚酯纤维透水沥青混凝土的压缩率是不掺纤维的1.2倍左右;透水沥青混凝土的动态应力-应变曲线可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段和破坏阶段。从试件的破坏形态可以看出,集料的断裂是透水沥青混凝土破坏的主要原因。在透水沥青混凝土中掺加聚酯纤维能够延缓裂缝的出现和开展,提高材料的冲击抗压强度,增幅最大为45.1%。     

动力系统非连续单一叠加结构界面变形与能量损耗特性

振动与其能量通过多层叠加结构的非连续界面的传递机理和损耗特性是一项研究较少的难题,考虑其结构界面粗糙度影响的更少.通过建立"单层绝对光滑金属板一刚性平面"和"单层粗糙金属板一刚性平面"的单界面模型,采用有限元方法,对加载与卸载过程中,具有不同界面形态、不同塑性材料特性和界面摩擦的单层模型界面的接触力和变形进行计算,研究了单一界面上的接触力一变形关系,以及由塑性变形与界面摩擦引起的能量损耗特性,获得描述单一界面能量损耗与接触变形的关系表达式.为研究振动和能量在多层叠加结构的非连续粗糙多界面上的传递机理和损耗特性提供了基础.     

三角形蜂窝在面内冲击荷载下的力学性能

摘要：通过数值计算研究规则排布和交错排布的三角形铝蜂窝在面内冲击荷载下的变形模式、承载能力以及能量吸收特性。结果表明两种蜂窝的变形均随着冲击速度的增加或胞壁厚度的减小而向冲击端集中,规则排布的蜂窝沿着局部变形带逐行压溃直至密实,而交错排布蜂窝的变形模式可分为4种。铝蜂窝吸收的能量绝大部分转化为变形所需的内能,动能所占比重较小。随着冲击速度的提高,两种排布方式的蜂窝均表现出更强的承载能力和能量吸收能力,但内能在总能量中的比重减小,动能比重增加。规则排布的蜂窝比交错排布的蜂窝具有更高的承载力和能量吸收能力,该差别主要是由于二者内能的不同所引起,且该差值在交错排布蜂窝“核区”形成后逐渐减小。     

地质聚合物混凝土的冲击力学性能研究

摘 要：以矿渣与粉煤灰为原材料,制备地质聚合物混凝土（geopolymeric concrete, GC）。采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）装置研究了不同强度等级的GC的冲击力学性能,包括抗压强度、变形及能量吸收特性的应变率效应问题。结果表明：GC的冲击力学性能呈现出显著的应变率相关性,强度的应变率敏感值为42.7 s-1;随着强度等级的提高,GC的变形能力反而降低。GC属于准脆性材料,相对于单一的强度或变形特性,GC的能量吸收特性更值得关注。     

钨塑性变形抗力数学模型的研究

利用Gleeble-1500热模拟试验机对钨板塑性变形抗力进行试验研究.通过实测不同变形温度、应变速率和变形程度与变形抗力的关系,建立了钨板塑性变形抗力的数学模型.通过对理论计算与试验数据进行对比,证明此模型具有良好的曲线拟合特性.     

圆柱体入水空泡壁面运动特性与空泡演化关系实验研究

为了获得入水空泡壁面的运动特性与空泡演化之间的关系,进而对入水空泡演化过程开展定量划分研究。采用高速摄像的方法对低弗劳德数条件下的圆柱体入水开展实验研究。通过对比具有水平速度的圆柱体以不同倾角入水空泡,分析了入水空泡壁面运动特性与空泡演化过程的关系,并基于空泡壁面运动特性划分空泡演化各阶段,分析了空泡演化在各阶段的流动机理。实验研究结果表明:空泡壁面的运动特性与空泡演化过程紧密关联,根据空泡壁面位移和运动速度变化规律可定量划分空泡演化阶段。空泡的闭合形式对于具有水平速度的圆柱体入水所形成的空泡的演化过程有显著影响,若空泡发生表面闭合,则空泡演化包含了空泡敞开、空泡体积膨胀、空泡拉长以及溃灭后四个阶段,无量纲分界时间分别为T=2.8、T=5.4和T=6.9;若空泡发生深闭合,则其演化过程仅包含空泡敞开、空泡闭合以及空泡溃灭三个阶段,并以时间T=2.8和T=8.4为分界。根据空泡壁面的运动特性划分空泡演化各阶段的时间特性非常明确且没有相互重叠。