基于FBG传感的CFRP层合板低速冲击响应监测

运用有限元分析软件ABAQUS对碳纤维复合材料(CFRP)层合板在低速冲击作用下的响应进行了模拟,发现了冲击过程中随着冲击能量的增大,层内最大应力随之增大的现象.实验利用光纤光栅(FBG)传感器受到应力作用后光栅中心波长随应力增大而增大的特性,对埋有FBG传感器的CFRP层合板进行低速冲击响应监测实验,并对解调仪采集的中心波长值进行分析,得到冲击能量与中心波长偏移峰值的关系.实验结果表明:埋有CFRP层合板中的FBG传感器能准确捕捉到瞬间冲击信号,并且FBG传感器中心波长偏移峰值能反映冲击能量的大小,随着冲击能量增大,中心波长偏移峰值增大,层内最大应力也随之增大.     

轮胎充气压力对车轮应力分布影响的数值模拟

为了实现在设计阶段能正确预测车轮力学性能的目的,通过有限元分析方法,分别采用动态响应和静态分析方法对冲击试验下车轮的应力分布进行分析,确定对冲击试验进行静态分析的合理动载荷系数;利用静态有限元分析方法,分别对车轮在充气压力、冲击载荷、径向载荷、充气压力加冲击载荷、充气压力加径向载荷作用下的应力分布逐一进行分析,着重研究轮胎充气压力对车轮应力分布和最大应力的影响.研究结果表明,冲击试验分析模型可以不考虑充气压力,但径向载荷试验分析模型必须考虑充气压力,这为下一步深入研究冲击试验和径向载荷试验有限元分析模型做了准备.     

单轴循环冲击下花岗岩力学特性与损伤演化机理

为研究循环冲击荷载下黑云母花岗岩的动态力学特性,利用改进的分离式霍普金森压杆,选取4种不同的入射波应力幅值对花岗岩试样进行等幅循环冲击,并对相关机理和试验现象进行探析.结果表明:入射波应力幅值为110.57和90.48 MPa时,随着冲击次数的增加,岩样的峰值应力逐渐降低,最大应变、平均应变率和损伤值均呈现增大趋势;入射波应力幅值为70.82 MPa时,花岗岩的峰值应力随着冲击次数的增加表现出先增强后降低的特性,而最大应变、平均应变率与损伤值则表现出相反规律;入射波应力幅值降为50.69 MPa时,岩样的力学性质基本不变,岩样未见明显的损伤.此外,研究还发现基于岩样静态压缩应力-应变曲线推求的静态裂纹起裂应力,经强度增长比例系数放大后可得到动态裂纹起裂应力,籍此能较好地解释上述循环冲击试验中所观测到的现象.     

非晶态碳材料的冲击波响应试验研究

研究了非晶态碳材料板碰撞下的一维应变动态响应.利用在碰撞材料样品和非晶态碳样品上的石英压力传感器测量了样品中的应力历史和冲击波速度.对试验测得的速度及应力历史进行了分析处理.在4.0 GPa的冲击条件下,非晶态碳材料的冲击响应波形是简单稳定的,其一维应变条件下为非线性弹性响应,在试验冲击应力范围内没有发现非弹性变形.试验数据显示材料的Hugoniot曲线是上凸的,与熔硅材料相似.试验结果表明非晶态碳材料冲击状态下内部传播的不是一个冲击波而是一个压缩波.     

基于压电薄膜传感器的圆钢管砂柱内部应力监测

为研究圆钢管石英砂柱在冲击荷载下内部应力变化过程和工作机理,利用聚偏氟乙烯(PVDF)作为测试传感器,通过落锤冲击试验机对PVDF传感器进行标定,根据PVDF传感器输出电压最大值和钢管内部石英砂最大应力计算出其灵敏度,并将PVDF传感器植入钢管内的石英砂中,对圆钢管内石英砂在冲击荷载作用下的三维应力进行监测.试验结果表明,PVDF传感器的输出电压与输入荷载呈良好的线性关系,各个传感器的灵敏度基本一致并具有良好的动力响应,基于PVDF传感器能够监测钢管内石英砂的三维应力,研究成果可为PVDF传感器监测冲击荷载下钢管混凝土的三维应力提供参考.     

联方网壳及其弦支结构的冲击性能

应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立50m跨度的单层联方球面网壳及其相应的弦支网壳的有限元模型并进行数值模拟分析,得到联方单层球面网壳及其相应弦支网壳的冲击力、位移及杆件应力随着冲击速度和冲击体重量变化的时程曲线变化规律.通过分析表明联方网壳及其弦支结构的冲击过程相类似,可以分为冲击阶段、稳定相持阶段和衰减阶段3个阶段;网壳杆件突然断裂会导致冲击力发生突然的变化;弦支结构相对于联方单层网壳而言,在相同的冲击速度和冲击重量的作用下,弦支结构可显著减小网壳的最大位移,增加网壳的抗冲击能力;弦支结构索力的增加可适当减小冲击产生的位移,但减小效果有限;径向杆件和环向杆件的冲击应力距离冲击点越远,冲击应力峰值及残余应力也越小.     

光斑直径对激光冲击强化铝合金腐蚀性能的影响

为研究不同光斑直径对激光冲击强化6061-T6铝合金电化学腐蚀性能的影响,测量了表面粗糙度和残余应力,进行了截面金相和电化学腐蚀实验.结果表明:激光冲击强化使材料的表层晶粒细化、表面粗糙度增大且产生残余压应力.未冲击试样、2 mm和3 mm光斑直径激光冲击试样的腐蚀电流密度分别为:154.5 μA/cm2、14.70 ...     

冲击的可靠性设计

用能量法求冲击应力和冲击变形．并将应力强度干涉模型运用于冲击问题，讨论了冲击的可靠性设计．     

基于贝叶斯压缩感知的大型工程机械结构冲击载荷辨识

为提高对机械结构冲击载荷的准确识别能力,提出基于贝叶斯压缩感知的大型工程机械结构冲击载荷辨识方法.在栅格单元中采集力学信息,结合受力参量估计模型构建冲击载荷结构模型,然后采用动应变及屈服响应监测方法对机械结构的冲击载荷进行应力特征检测.根据应力参数和动态预警阈值分析工程机械结构的冲击力与位移的变化关系,结合特征检测结果...     

不同冲击荷载下花岗岩力学和能量耗散特性

为探究不同冲击荷载条件下花岗岩的动力学特性,采用分离式霍普金森压杆分别对花岗岩试样进行单次和重复冲击荷载试验,并对试样的应力-应变响应、应变率曲线特征、能量耗散特性以及破坏形态进行综合分析.结果表明:单次冲击下,试样动态抗压强度与比能量呈现对数函数关系,试样破坏程度随着比能量的增加而逐渐增大；随着入射波峰值应力的增加,应力-应变曲线峰后段的回弹现象逐渐减弱,应变率曲线呈现出愈加明显的“双峰”特征,其第2波峰逐渐高于第1波峰.重复冲击作用下,当试样未破坏时,应力-应变曲线基本经历弹性加载、损伤演化和峰后回弹3个阶段,当试样经历最后一次冲击时,应力-应变曲线峰后段形状与试样的破坏程度有关.此外,试样破坏时的累积比能量越大,其破坏越严重,应变率曲线由“单峰”逐渐向“双峰”过渡.