复合材料管状结构的能量吸收性能

复合材料结构作为防撞结构的能量吸收元件,已经逐步得到工程领域的广泛认同。复合材料结构的能量吸收能力是一种特殊要求的力学性能,它的研究目标和研究手段有其独特之处。综述了近年来复合材料管状结构能量吸收性能研究的最新进展,以及有待进一步研究的问题。     

蜂窝纸板异面动态冲击性能的实验分析

目的以六边形蜂窝纸板为研究对象,研究厚度对其异面冲击性能的影响。方法通过动态冲击实验来分析接触力、最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能与单位厚度冲击能之间的关系,研究厚度为30,40,50和60 mm等4种蜂窝纸板的异面冲击力学性能。结果当冲击能一定时,随着蜂窝纸板厚度的增加,接触力逐渐减小,接触时间逐渐变长;当单位厚度冲击能一定时,厚度与最大位移和吸收能成正比例关系,厚度与接触力、最大接触力、最大应变成反比例关系;对于任一厚度的蜂窝纸板,最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能随单位厚度冲击能的增加而增加,且与其呈线性关系。结论当冲击能相同时,不同厚度蜂窝纸板的吸收能几乎相同,可知蜂窝纸板吸收能量的能力与蜂窝纸板的厚度无关,取决于冲击能量的大小。     

内含气体对蜂窝纸板异面动态冲击性能的影响

目的以六边形蜂窝纸板为对象,研究内含气体对其异面冲击性能的影响。方法通过动态冲击实验分析内含气体对接触力、最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能的影响,得出不同孔隙率时,蜂窝纸板的接触力-时间曲线,最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能与冲击能曲线和吸收能-孔隙率曲线。结果在给定冲击能的情况下,最大接触力与吸收能随着孔隙率的增大而减小,最大位移及最大应变随着孔隙率的增大而增大。在孔隙率一定时,最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能随冲击能线性增大。此外,冲击能越大,接触力达到峰值的时间越短,接触持续时间越长。结论在动态冲击实验中,内含气体使蜂窝纸板吸收冲击能的能力明显增强,并且当冲击能一定时,孔隙率越大,蜂窝纸板越容易被压变形,吸收能越少。     

玻璃-环氧圆柱壳的撞击吸能分析

玻璃-环氧圆柱壳(管) 的撞击试验表明它的破坏是渐进过程。根据一维应力波传播理论,提出了圆柱壳受轴向撞击破坏的简化模型, 分析了这一破坏过程中的能量变化。结果表明本文中所提出的模型能较好地描述圆柱壳受轴向撞击吸能过程。      

结构冲击屈曲准则讨论

结构冲击屈曲准则是进行结构冲击屈曲分析的基础。然而正是这个基础存在着许多问题,使得完善的结构冲击屈曲理论未能建立起来。本文全面地介绍了诸多学者提出的冲击屈曲准则,讨论了主要存在的问题和适用范围。针对完善结构线弹性冲击屈曲问题的分析,本文提出了瞬时线性分叉准则。     

例说黄金分割定律在平面设计中的应用

目的 旨在分析现代视觉平面设计中黄金分割定律的应用研究.方法 以黄金分割概念和种类为基础,对于13种黄金分割图例结合几种常见的黄金分割应用(如黄金线段分割、黄金矩形、黄金螺旋线、根号矩形、斐波那契数列),理解分析其应用原理在视觉平面设计中的应用.结果 使平面设计作品在视觉上得到最佳呈现,客观设计思维与逻辑达到和谐与平衡.结论 通过学习黄金分割理论与知识,结合现代设计灵活运用黄金分割原理,认识设计的造型规律、比例关系,在各类设计中发现其设计关系的黄金比例之美,认识黄金分割所蕴含的设计美学意义,并理解这种美学意义在自然界中的客观与合理性,并将这种客观规律充分利用在现代设计当中,从而认识现代设计的客观理性思维.     

E玻纤环氧树脂基复合材料面向和侧向抗冲击性能的研究

由面向和侧向冲击试验获得E玻璃纤维环氧树脂基复合材料在5.24m/s冲击速度下的载荷-时间曲线,通过对面向和侧向抗冲击能力的比较及断口形貌分析,研究其各自的断裂机制。结果表明:侧向冲击试样冲击损伤门槛值P1及峰值P2均明显高于面向冲击试样;冲击试验后面向冲击层合板试样存在明显的裂纹和层间分离,而侧向冲击试样不存在层间分离,其原因是层间本身结合力较小,面向冲击试样层间所受剪应力与板面平行,易发生层间分离,而侧向冲击试样所受剪应力与板面垂直,不易发生层间分离。由于层间分离削弱了材料的比强度和比模量,因此侧向抗冲击性能比面向抗冲击性能好。     

成层式铝蜂窝夹芯结构冲击响应试验研究

以牺牲层设计为背景,提出一种成层式铝蜂窝夹芯结构。通过两种能级的落锤冲击试验,得到不同组合试件的局部冲击响应结果。根据能量吸收、荷载峰值、冲头位移和背板挠度的对比分析,得出以下结论:结构在相对较低能级(17~83J)的冲击作用下,除了永久塑性变形,也伴随着一定的弹性变形;同时,在芯层质量相同的前提下,可优先选择胞元较小、高度较低的蜂窝作为单层结构的芯层;全贯穿临界值应当介于83~119J之间,在设计牺牲层时,局部冲击的极限能量设计值应当低于该临界值;芯层的相对密度对抗局部冲击性能的影响较为明显;根据牺牲层的设计标准,在本文的局部冲击试验研究范围内,AB、BA、ABA型结构在综合指标上具有相对优势。研究结果可为成层式铝蜂窝夹芯结构在防护工程中的应用提供参考。     

落锤冲击作用下充液半球壳的实验和数值分析

采用数值仿真方法对单层内空、单层充液和双层充液不锈钢半球形薄壳在冲击荷载下的动力学响应进行了研究并实验结果进行了比较,验证了数值模拟的有效性。利用验证的模型对落锤冲击三种壳结构的变形模态及其变形特点和能量吸收进行的比对研究。分析发现:内空半球壳在冲击作用下产生镜面反射式的下凹变形,冲击结束后没有明显回弹,壳体横截面没有发生扩展;而对于内充液体的壳体,由于内部液体的作用其反射下凹边缘有了较大的过渡区,在\"棱区\"边缘伴有向外扩展,如果冲击能量足够,冲头会对镜面反射下凹边缘区产生熨平作用,冲击结束后有明显的回弹。单层内空壳体具有较好的吸能能力,但会使壳体产生较大的顶点位移,极大的压缩了壳内的有效防护空间。双层充液半球壳可以在产生不大的变形情况下吸收较大的冲击能量,并在内壳形成一定的防护空间,而单层充液壳体其吸能及变形情况与双层壳的外壳基本一致。     

金属薄锥壳冲击响应行为及载荷特征研究进展综述

目的 系统总结薄锥壳冲击试验方法和数值模拟方法,并分析其响应行为和载荷特征,以发展基于薄锥壳塑性变形的冲击载荷等效加载技术。方法 全面调研国内外关于薄锥壳结构冲击响应的工作,总结其冲击试验加载技术和数值模拟方法,主要利用冲击块加速度变化以及载荷-位移曲线对薄锥壳力学响应及能量吸收特性进行表征,并结合弹塑性应力波进行理论分析。结论 金属薄锥壳冲击试验加载方法主要有落锤冲击、化爆脉冲加载和气压推动质量块进行撞击等,数值模拟中通常采用刚性板挤压金属壳单元的方法进行验证。除对薄锥壳轴向加载外,还有斜向加载、引入刻槽、泡沫材料填充和复合材料夹层等试验设计。该领域研究仍处于初期发展阶段,今后有必要结合试验测试与数值模拟分析,全面而深入地研究薄锥壳参数变化对其冲击响应行为和载荷特征的影响规律及其物理机制。     

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。     

不同预拉力和冲击能量下BFRP筋的横向抗冲击性能

为研究玄武岩纤维增强树脂基复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的低速冲击性能,通过落锤冲击试验测试了不同预拉力比值(2％、10％、20％和30％)和不同能量(12.76-31.90J)作用下BFRP筋的低速冲击响应,同时测试了未完全断裂试件的残余拉伸承载力.结果 表明:...     

发泡聚丙烯材料的动态力学行为研究

目的研究发泡聚丙烯材料的厚度对其冲击性能的影响。方法对4种不同厚度的发泡聚丙烯材料进行动态压缩试验,分析其接触力、最大位移、最大应变以及吸收能,研究动态条件下发泡聚丙烯材料的力学性能。结果当冲击能一定时,增加发泡聚丙烯材料的厚度,其接触力会逐渐减小,接触时间会逐渐增加;冲击能和厚度一定时,厚度与最大位移、吸收能成正比例相关,但对最大接触力和最大应变无明显影响;任意厚度的发泡聚丙烯材料,其冲击能和厚度的增加会导致其最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能的增加。结论在研究的冲击能量和厚度范围内,吸收能不受发泡聚丙烯材料厚度的影响,由冲击能决定。     

SHPB横向冲击法研究AF/ ZF 混杂纤维复合材料吸能特性

采用SHPB 冲击试验装置, 对AF/ ZF(Aramid Fiber/ Zylon Fiber) 混杂纤维防弹复合材料进行了横向冲击试验, 获得了不同混杂比的混杂复合材料的载荷历史与位移历史, 进一步分析了其破坏过程和能量吸收特性。所得结果与不同混杂比的AF/ ZF 混杂纤维复合材料实弹靶试吸能特性变化趋势相似。结果表明, 进行不同混杂比AF/ ZF 混杂纤维复合材料的横向冲击试验对预测实弹冲击的破坏吸能有参考价值。      

Impact energy absorption characteristics of composite structures

The tensile and compressive tests of glass–epoxy composites with 1–200 s⁻¹ strain rates which are typical strain rate range during automobile crash accidents were performed in order to measure the strength variation with respect to strain rate. The tests were performed using both a horizontal type pneumatic impact tester and a conventional dynamic universal test machine with strain-rate-increase mechanisms. Also, the impact energy absorption characteristics of glass fiber reinforced composites were estimated using the newly proposed progressive impact fracture model. From the experiments and predictions, it was found that the proposed method predicted relatively well the experimental results.