刚性卵形头弹撞击角度对编织复合材料层合板侵彻特性的影响

利用一级气炮发射卵形头弹撞击2 mm厚度的编织复合材料层合板,撞击角度分别为0°、30°和45°,通过高速相机记录弹靶撞击过程,并获得弹体速度数据。基于拟合公式处理试验数据,计算获取弹道极限,分析撞击角度对弹道极限、靶板能量吸收率及其失效模式的影响规律及机制。结果表明：弹体撞击角度为45°时,靶板弹道极限最高,其次为0°,撞击角度为30°时最小。随着冲击角度增加,层合板损伤形状从菱形逐渐转变为椭球形,损伤面积随冲击速度增加而增大,且45°冲击时层合板损伤面积最大,0°和30°冲击时损伤面积近似相等。弹体初始撞击角度对靶体失效模式存在影响,弹体撞击角度为0°时,纤维断口主要是剪切应力导致的横截面。撞击角度为30°时,纤维断口主要是剪切应力和拉伸应力导致的斜截面。45°斜撞击时,纤维断口主要是拉伸应力导致的横截面。     

Q235钢单层板对平头刚性弹抗穿甲特性研究

采用撞击实验和理论模型对单层金属板的抗侵彻性能进行了研究,分析了靶体厚度对抗侵彻性能的影响。通过对比撞击实验和理论模型计算结果,验证了理论模型和参数的有效性。结果表明,采用合适的理论模型能够有效地预测靶板在弹体撞击下的弹道极限。此外,分析了靶体在弹体撞击下的塑性变形总耗能,包括靶板局部变形和整体变形的耗能,同时考虑了靶体材料的应变率效应。在平头弹撞击厚靶的工况中,引入了一个修正函数对靶体厚度进行修正。     

弹体低速撞击下蓄液结构毁伤特性研究

为了研究蓄液结构在弹体低速侵彻作用下的损伤失效特性,利用轻气炮结合高速摄影技术对蓄液结构进行了两种不同形状弹头的低速撞击实验。对两种弹体入水后的速度衰减及空泡扩展分别进行了分析,进而获得了蓄液结构内空泡扩展及溃灭的典型作用过程及蓄液结构前后面板的典型失效模式,并在此基础上讨论了弹速及弹头形状对结构损伤的影响。研究结果表明:相同速度条件下,半球形弹在水中的速度衰减及产生的空泡半径均弱于平头弹,平头弹对蓄液结构造成的毁伤程度更大,在该研究速度范围内,靶板的局部变形量与弹速成线性关系。     

单层网球壳节点刚性反应的研究

本文引入α系数模拟球节点的刚性反应，采用空间梁单元有限元法，按照《钢结构规范》要求，对联方型和凯威特型单层网悫进行杆件内力计算分析，得出了单层网壳由刚性连接到趋于柔性连接整个过程的内力变化规律，为空间单层球面网壳的优化设计提供了参考。     

单层A3钢薄靶在不同头型弹体斜撞击下的失效模式和防护性能研究

利用轻气炮设备对平头、卵形弹进行了以5种角度撞击2 mm单层A3钢薄靶的斜穿甲试验,得到了不同头型弹体在各个角度撞击单层靶的初始-剩余速度曲线及靶板的弹道极限,获得并对比分析了弹体头部形状、撞击角度对靶板的防护性能及失效模式的影响。结果发现,平头弹在各个撞击角度下较卵形弹更容易击穿靶板,撞击角度较大时卵形弹较平头弹更容易发生跳飞现象;靶板的防护性能与弹体造成的靶板损伤和失效模式紧密相关,随着斜撞击角度变大,平头弹造成的靶板局部穿孔毁伤模式逐步由剪切冲塞失效转向以拉伸撕裂失效为主,同时整体结构弯曲和膜变形减小,而薄板在卵形弹斜撞击下的失效模式则以局部斜形非对称花瓣开裂为主。     

金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的数值研究

基于验证的数值模型从弹体侵彻深度、弹坑直径、局部破坏情况和能量变化等方面对金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的冲击响应进行参数化研究,涉及的参数包括:金属网布置形式、金属丝丝径、金属网孔径和金属网层数.研究表明:在素混凝土遮弹层中加入金属网可以有效降低弹体侵彻深度和剩余速度、减小弹坑直径、改善局部破坏情况、加快弹体初始动能...     

单层空间网格结构刚性节点优化设计方法研究

单层网格结构中的节点不仅须传递轴力,也须传递两个方向上的弯矩。因此,单层网格结构中的节点为受力复杂的刚性节点,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。同时,单层网格结构节点连接复杂、高空施工难度大,节点与杆件应有可靠、方便、通用的连接方式。该文提出了单层网格结构刚性节点优化设计方法：通过构造设计节点端,实现节点与杆件的连接;通过对受力复杂的节点核进行拓扑优化,开发高效的受力节点形式。在优化模型中,通过与外荷载无关的自平衡力系表示节点弯曲刚度,使得优化后的节点在任意方向上均有良好的弯矩传递能力。为避免拓扑优化中将力直接施加在设计域而导致的应力奇异问题及节点形式受限的缺点,通过施加加速度场,以体积惯性力等效集中荷载,降低了优化结果对边界条件的敏感性,获得了稳定、可靠的优化结果,解决了刚性节点拓扑优化中的关键技术难点。并以一个实际结构中的节点为例进行优化设计。通过分析节点端连接性能、力学性能以及与传统节点进行对比,验证了将拓扑优化和构造设计相结合的刚性节点优化设计方法。     

分层对TC4钛合金板抗平头弹撞击失效特性的影响

使用Abaqus/Explicit有限元分析软件,开展平头弹撞击不同厚度双层TC4钛合金板数值模拟,研究双层TC4钛合金板撞击失效特性与失效模式随厚度变化规律及机理.通过对比撞击试验与仿真结果,验证数值模型和参数的有效性.在此基础上与等厚度单层TC4钛合金板的抗侵彻性能进行对比,结果表明,对于12.68 mm直径的平头...     

掺杂对单层二硫化钼吸附砷烷分子特性的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂的单层二硫化钼(MoS_2)对砷烷分子(AsH_3)吸附特性。讨论了砷烷分子在本征二硫化钼上不同位置对吸附特性的影响。针对本征二硫化钼对砷烷吸附较弱,对单层二硫化钼进行掺杂,通过硅原子(Si)取代晶胞中的硫原子(S)来实现吸附增强。计算结果显示,相比于本征二硫化钼层,掺杂Si的二硫化钼对砷烷分子具有更优良的吸附特性;具有更小的吸附高度,更小的吸附能,更显著的电荷转移,以及与砷烷分子间更强的相互作用。这些研究结果为单层二硫化钼在对环境气体的吸附应用提供了理论基础。     

弹体头部形状对碳纤维层合板抗冲击性能影响实验研究

为研究弹体头部形状对碳纤维层合板抗冲击性能的影响,利用一级气炮发射卵形头弹、半球形头弹和平头弹,对2 mm厚碳纤维层合板进行了冲击实验。利用公式拟合处理实验数据,揭示弹体头部形状对靶板弹道极限与能量吸收的影响,并且分析靶板冲击损伤形貌及机理特征。研究结果表明:平头弹弹道极限最高,半球形头弹次之,卵形头弹最低。弹体在低速度冲击时,弹体头部形状对靶板能量吸收率的影响更为显著。平头弹冲击时,靶板迎弹面受到均匀分布的环向剪切力,纤维同时被剪切,基体发生大面积剪切破坏。半球形头弹冲击时,靶板迎弹面受到非均匀分布的剪切力和挤压作用,纤维发生剪切断裂和拉伸断裂,基体发生剪切破坏和挤压破碎。卵形头弹冲击时,纤维发生单一的拉伸断裂,而基体则发生挤压破碎。弹体头部形状对靶板损伤的影响主要集中在迎弹面和中部纤维层。     

单层索网体系非线性自振特性研究

刚性结构通常采用“Rayleigh法”的线性化方法近似计算结构的基频，但是单层索网体系属于非线性预应力体系，其自振频率会随着振幅发生变化。通过分析结果表明，当节点质量较大时，用假定惯性荷载的方法计算的误差较大；“Rayleigh法”计算索网频率是基于微幅振动的假定，不能反映其振幅较大时的自振特性。本文采用连续化理论，推导了单层索网体系第一、二阶非线性自振频率近似公式，并将计算结果和瞬态分析结果进行对比，两者吻合较好。非线性自振特性的研究对于单层索网体系在风荷载作用下的响应分析具有十分重要的意义。     

刚性弹体对素混凝土厚靶侵彻响应的LDPM数值模拟研究

基于一种新的细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model(LDPM),该研究建立了刚性弹侵彻素混凝土厚靶的数值仿真模型。对LDPM基本假设和细观模型构建简单介绍,结合三轴压缩响应曲线,对23 MPa强度素混凝土进行LDPM参数标定。通过对比弹体减速度和侵彻深度试验值,验证数值模型对于混凝土厚靶侵彻问题的适用性。LDPM模拟弹体恒定速度侵彻混凝土厚靶,获得侵彻行程中侵彻阻力变化曲线,结合Forrestal阻力公式得到靶体静态阻应力。仿真结果表明,尖卵形弹头不同CRH值以及侵彻速度对靶体静态阻应力基本没有影响;弹径为最大骨料直径3倍、6倍和8倍的弹体受到靶体静态阻应力分别为260 MPa、175 MPa和163 MPa。该结果对混凝土侵彻缩比实验研究具有重要的实际工程意义。     

单层紧密排列刚玉球砼抗弹丸冲击特性分析

本文利用ANSYS／LS－DYNA有限元软件，首先对弹丸在混凝土中的侵彻过程进行了数值模拟分析，并将计算结果与经验公式给出的结果进行了对比，两者吻合较好，表明模拟计算中材料参数的选取是合理的，计算方法是正确的。在此基础上，对弹丸在单层紧密排列刚玉球混凝土中的冲击侵彻情况进行了数值计算，结果表明，刚玉球混凝土能够有效地使弹丸偏转，减小弹丸侵彻深度，降低弹丸的冲击破坏效应，与已有的试验现象和试验结果相近。     

薄靶板受叶片形弹体撞击的数值仿真研究

为研究航空发动机薄壁机匣包容高速飞断平板条叶片的能力,数值模拟了平板条叶片以不同偏航角和初始速度垂直撞击矩形靶板的过程。数值仿真采用Johnson-Cook本构模型和失效准则以考虑应变率、应力三轴度和温度对材料性能的影响,分析了叶片形弹体的偏航角和初始速度对弹体和靶板变形、失效模式及能量损耗过程的影响。结果表明:随着偏航角的增大,靶板的主要失效模式从绝热剪切带破坏过渡到撕裂破坏,破坏及变形区域增大,弹道极限速度提高;平板条的主要变形则为撞击头部的镦粗过渡到整体的弯曲。研究结果对于揭示机匣受断叶冲击破坏机理和改善叶片包容能力设计方法具有指导意义。     

金属板热红外偏振的方向特性研究

热红外偏振探测有利于从背景中识别金属目标.通过分析热红外偏振探测方法,根据现有条件研制了一种热红外成像偏振探测仪.利用该系统,研究了金属板热红外偏振度和观测角之间的关系.实验中采用的金属板分别为铝质和钢质,表面都进行了抛光处理.实验结果表明,金属目标板热红外偏振度和其自身的热辐射亮温值没有直接的关系.在观测角大于20°时,随着观测角度的增大,金属目标板热红外偏振度的数值也增大.但在观测角小于20°时测量,金属目标板热红外偏振度和观测角之间的关系并不遵循上述原则.     

一次撞击过程中刚性质量对变截面梁的多次弹塑性撞击

该文考虑多次撞击和分离过程,将局部弹塑性接触变形模型推广应用于多次弹塑性撞击问题,采用有限差分方法求解动力学方程组,研究了钝圆柱头刚性质量水平撞击变截面简支梁的过程。研究结果表明,该撞击过程实际上是一个复杂的多次弹塑性撞击过程,包含两个以上的明显撞击区,每个撞击区包含了形式多样的复杂的次撞击过程。计算结果表明,剩余撞击区与第1撞击区的撞击冲量和剩余撞击过程与第1次撞击过程的撞击动能损失均相当,因此,多次撞击过程将对变截面梁的撞击物理行为产生重要的影响。另外,计算结果还表明,改变梁截面的高度参数,会引起撞击区的伸缩和第2撞击区的前后移动。     

表面增韧层对层板、夹芯板撞击行为的影响

本文对层板和夹芯板受硬物低速撞击的撞击力进行了计算和测量.本研究的目的是比较层板和夹芯板的耐撞击行为并确定表面增韧层对其低能量撞击行为的影响.     

表面增韧层对层板,夹芯板撞击行为的影响

本文对层板和夹芯板受硬物低速撞击的撞击力进行了计算和测量。本研究的目的是比较层板和夹芯板的耐撞击行为并确定表面增韧层对其低能量撞击行为的影响。     

碳纤维层合板弹体冲击仿真方法研究

为了研究碳纤维增强复合材料层合机匣对高速撞击碎片的包容能力,通过LS-DYNA对圆柱弹体撞击BMS8-212层合增强复合材料进行动态仿真计算。有限单元计算模型中,层板材料采用连续损伤材料本构模型,层间采用固连失效接触模式。通过与试验结果的比较,验证了数值仿真方法的可靠性。发现,纤维增强复合材料层合板在弹体的横向高速撞击下主要的失效形式为纤维剪切、纤维和基体挤压、分层破坏、拉伸失效。     

混凝土板受刚性弹撞击的贯穿系数研究

根据侵彻混凝土介质时弹体表面的应力表达式,得到弹体在侵彻过程中的阻抗力,并建立弹体的运动方程.临界贯穿情况发生时,贯穿块表面刚好达到剪切破坏应力,利用这一条件并结合贯穿系数的定义,推导出混凝土板受刚性弹撞击的贯穿系数计算公式.通过计算分析表明:混凝土板的贯穿系数随弹体侵彻深度hq值的增大而减小,随弹体直径d的增大而增大,并且将计算结果与国内外经验公式的结果进行对比,验证了文中贯穿系数计算方法的可靠性.