Q235钢单层板对弹体抗撞击特性研究

为了分析外来撞击物对单层板结构的撞击特性及机理,以及结构防护特性的影响因素,利用一级气炮进行单层金属板撞击试验,同时利用理论模型对试验结果进行分析。根据试验结果分析,特别地,在理论模型中引入一个因子对靶体厚度进行修正。基于撞击试验数据,通过理论模型研究不同厚度的单层金属板对卵形,平头以及半球形头杆弹的抗侵彻特性,揭示了靶体厚度和弹体头部形状对抗侵彻性能与失效模式的影响。理论模型计算结果与试验数据进行了比较,发现二者吻合得较好。理论模型计算结果试验表明:靶体弹道极限随弹体头部曲率直径比(Caliber-radius-head,CRH)先增大后减小,最后变化趋势比较平缓。在一定的厚度范围内,靶体的弹道极限随其厚度增加而增加。     

冲击载荷作用下齿轮动应力的研究

取整个齿轮，对冲击载荷作用下的齿轮动应力进行有限元分析。研究了齿根应力随时间的变化情况及冲击载荷对临近轮齿的影响，并与静态结果进行了比较，并且分析了不同脉宽冲击载荷对齿根应力的影响。     

弹体撞击角度对TC4薄板抗半球形弹冲击性能影响

为研究TC4钛合金薄板在弹体以不同角度撞击下的抗冲击性能,利用轻气炮系统进行半球形弹高速正撞击TC4钛合金薄板的试验研究,得到了 TC4钛合金的损伤模式和弹道极限速度.基于试验工况,利用Abaqus仿真软件进行仿真模型和材料参数的有效性验证,并进一步分析弹体撞击角度对TC4钛合金抗冲击性能的影响.研究结果表明:TC4钛...     

侵彻过程弹体结构响应频率特性的分析方法

为了研究侵彻过程中弹体结构响应的频率特性,通过建立弹体的有限元模型,利用弹体结构模态分析求解得到弹体的固有频率和振型,并对弹体进行谐响应分析,得到弹体在侵彻阻力作用下达到共振时的频率.针对侵彻加速度信号是非平稳时变信号,采用总体经验模态分解算法对实测的侵彻信号进行分解,找到与谐响应分析获得的共振频率相对应的分量,从而估计出弹体结构响应的对应频率.通过对实测的侵彻4层混凝土靶板的加速度信号分析,分解出的第3阶固有模态函数分量频率与谐响应分析所得弹体结构响应共振频率的相对误差为4·2％,该分量为弹体结构响应加速度信号,从而得到该实验弹在侵彻过程中弹体结构响应的频率.     

混凝土冲击载荷作用下泵车臂架动态特性分析

针对混凝土流动冲击载荷造成混凝土泵车臂架振动的问题,基于流速周期性变化表征函数的混凝土流动冲击载荷的近似数学模型,构建了能够准确反映臂架系统动态特性的模型并进行了模态分析与动态响应分析.以水平工况下动应力、位移和加速度的实车测试数据为依据,对泵车臂架系统的动态响应仿真结果进行了误差计算分析,测试和仿真结果表明:模态计算误差均值为5.7％,危险部位动应力幅误差均值为24.96％,臂架末端振幅误差值为19.3％,臂架末端加速度幅误差值为15.7％,初步形成臂架系统可靠、高效的有限元仿真分析方法,为臂架系统的减振设计及结构动态设计奠定了基础.     

应用有限元方法研究铁路车辆/轨道耦合系统在竖向冲击载荷作用下的动态响应

利用有限元方法研究铁路车辆/轨道动态耦合系统问题,得到车轮和轨道之间的竖向动态接触力与静载之间的关系.作为应用实例,对我国C61型运煤货车,考虑车辆/轨道系统各结构的真实几何形状和边界条件,建立包括车辆和轨道系统的有限元模型,应用大型非线性动力分析程序LS-DYNA模拟车辆通过轨道错牙接头时的轮/轨动态响应过程.通过分析发现,车轮和轨道之间的竖向动态接触力大约是静轮载的2倍,与已有的现场试验结果基本吻合.验证车辆/轨道系统有限元模型的正确性.进一步得到侧向架、钢轨和轨枕的加速度响应,以及轮轨接触区内的弹性应力场.     

航空薄壁结构在随机噪声载荷作用下的振动响应研究

针对飞行器薄壁结构声疲劳问题,研究了具有多模态的薄壁板结构在声载荷作用下振动响应谱的估算方法.选取具有固支边界的金属薄壁板单元作为研究对象,引入结合受纳函数描述结构和噪声的耦合作用,建立了基于正交模态法的动态响应计算模型.以有限带宽随机噪声载荷作输入,按多模态方法计算了该结构的振动响应谱,估算了均方位移和均方应力,并对计算结果进行了讨论.     

断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击的影响

为了解TC4钛合金的抗冲击力学性能,利用一级轻气炮进行了卵形头弹冲击TC4钛合金靶板的试验,撞击速度范围为125.9~240.0 m/s。通过撞击试验获得弹体的初始-剩余速度以及靶板的失效破坏模式,并利用公式拟合弹体初始-剩余速度得到弹道极限速度。利用ABAQUS/Explicit有限元软件建立弹体冲击靶体的三维模型,研究断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击性能的影响,分别采用不同断裂准则进行数值模拟,并将数值模拟预测结果与试验结果进行对比。研究结果表明,从弹道极限和失效破坏模式综合考虑,Hancock-Mackenzie (H-M) 准则预测的结果与试验结果更接近,说明考虑失效应变随应力三轴度的变化关系能提高数值仿真精度。     

夹层玻璃的冲击破坏仿真分析研究

在一特种夹层玻璃铝弹撞击实验的基础上,建立了夹层玻璃及其相关部件的有限元模型,应用非线性有限元软件LS-DYNA,对整个铝弹撞击过程进行了数值模拟.使用相邻单元节点固结和破坏评价方法,再现了冲击破坏过程中玻璃碎片的飞散现象;从夹层玻璃破坏过程和PET材料的变形状况来看,获得了与实验基本一致的仿真结果.     

夹层玻璃的冲击破坏仿真分析研究

在一特种夹层玻璃铝弹撞击实验的基础上，建立了夹层玻璃及其相关部件的有限元模型，应用非线性有限元软件LS-DYNA，对整个铝弹撞击过程进行了数值模拟。使用相邻单元节点固结和破坏评价方法，再现了冲击破坏过程中玻璃碎片的飞散现象；从夹层玻璃破坏过程和PET材料的变形状况来看，获得了与实验基本一致的仿真结果。     

某型车路面冲击载荷作用下瞬态动力分析

在动态环境下,为了预测人-车系统的振动响应特性及车辆乘坐舒适性,根据瞬态动力学原理和路-车-人系统间的相互作用,构建了9自由度汽车乘坐动力学模型。基于路面不平情况下的瞬态冲击载荷而引起的人-车系统不同位置的加速度响应,在ANSYS软件中进行仿真分析。仿真分析结果表明：该9自由度车型在特定的参数匹配下,在路面不平引起的瞬态冲击载荷作用时,传递到人体的加速度能快速的衰减到设计范围内,满足整车乘坐舒适性的设计要求。     

多轴非比例低周疲劳寿命估算方法的研究

利用临界面法、有限元法和实验分析方法对多轴加载条件下低周疲劳寿命估算问题进行了研究。确定了试件在单轴加载、双轴比例加载、双轴非比例加载、三轴比例加载和三轴非比例加载条件下，6种疲劳损伤参量的最大值及临界面位置。在此基础上，估算了试件在不同加载条件下的疲劳寿命，并对损伤模型进行评估。     

循环载荷冲击下滚滑轴承的振动特性

在深入研究其结构和工作机理的基础上,建立一种新型轴承的振动物理模型,运用振动力学的相关理论,建立其数学模型,通过数学模型,得出其固有振动的特征方程及特征解;由系统的固有振动方程得出伴随矩阵,由伴随矩阵求出其主振型,由主振型得出主质量矩阵,由主质量矩阵得出正则振型矩阵,最后得到该新型轴承系统的稳态响应表达式.通过稳态响应表达式分析系统的振型及振幅,并通过计算和试验分析了影响系统振幅的一些因素.研究结果表明:系统的主振型为内圈在x和y方向上作同为正向或同为负向振动和内圈在x和y方向上作正负相反方向振动两种,新型轴承产生共振的影响因素为内圈质量、滚子个数、内圈旋转位置、滚子的横向刚度、滑块与内外圈之间的油楔刚度,当这些因素以一定方式结合且其值等于激振频率时,系统将产生共振,新型轴承产生振动的振幅在内圈转动过程中无变化、与其滚子个数及滚子横向刚度大小成反比.     

冲击载荷下装载井防护装置结构优化设计方法

针对装载井防护装置轻量化设计要求,提出了一种冲击载荷下结构优化设计方法。该方法首先使用拓扑优化方法获取装置内部梁的最优布置方案;然后,在此基础上使用动荷系数放大静力,模拟冲击载荷对最优布置方案进行尺寸优化,获得梁截面详细尺寸;最后,进行冲击载荷验证分析,验证尺寸优化结果是否满足强度和变形要求。结果表明,该方法能够有效地减轻防护装置质量,且缩短了优化设计时间。     

材料重复冲击损伤模型与数值计算方法研究

基于连续介质损伤力学,将有效应力概念和应变等效假设应用于Johnson-Cook本构模型中,建立了重复冲击载荷作用下材料力学性能退化的损伤模型,以及考虑材料性能退化对冲击应力应变响应影响的数值计算方法。首先,推导了基于损伤耦合J-C本构模型的应力应变数值计算关系式,并在ABAQUS中进行二次开发,采用两种方法实现了考虑损伤影响的应力应变数值计算。进一步,建立了试件在重复冲击下损伤累积的计算方法,并采用所建方法对含缺口三点弯试件的重复冲击损伤进行了数值计算,研究了缺口根部应力应变及损伤度,并对试件整体损伤规律进行了分析。进一步开展了缺口三点弯试件的重复冲击试验,通过计算结果与试验结果的对比验证了建立的数值计算方法的可行性和适用性。与无损伤耦合模型计算结果相比,损伤耦合模型更能合理反映出缺口根部材料的力学性能退化过程以及损伤累积与冲击响应之间的相互影响。     

基于离散单元法的铝粉冲击加载过程三维数值模拟

基于离散单元法原理,应用三维离散元软件PFC3D对金属粉末的冲击加载过程进行了模拟,利用分离式霍普金森压杆实验验证了模拟结果。对压制过程中颗粒的运动情况进行了初步研究分析,发现颗粒的速度分布形状为不规则弧形,并存在分布梯度。刚受到冲击时,颗粒以横向移动为主进行重排,随着颗粒速度的增加,颗粒的运动方向逐渐向下偏移,以此规律,逐步传递。上部颗粒的垂直下移与下部颗粒的横向重排是颗粒间产生剪切的主要原因。     

结构强度对低载强化特性影响的初步研究

为了研究结构强度对低载强化特性的影响，对未经过工艺强化的低强度前轴和经过工艺强化的高强度齿轮分别进行了低载强化试验。通过对试验数据的处理，得到了两种结构弯曲疲劳强度的S-N曲线、弯曲疲劳强度和疲劳寿命与强化载荷、强化次数之间的数学关系，以及经过低载强化后弯曲疲劳强度和疲劳寿命提高的最大幅度。随着结构强度的提高，弯曲疲劳强度的提高幅度呈下降趋势，但疲劳寿命的提高幅度呈上升趋势。从宏观和微观上初步分析了结构强度对低载强化特性影响的原因。     

考虑小载荷强化的汽车构件疲劳累积损伤试验研究

给出了材料和结构在累积损伤的同时还具有强化作用的S—N曲线方程，并建立了程序载荷谱下产生损伤的同时还具有强化作用的疲劳累计损伤模型。为了检验所建立模型的正确性和准确性，以某汽车前梁和车架为例，设计了两种不同载荷组合，进行了两级循环载荷疲劳试验。试验结果和所建模型估算结果表明，该模型不但能够估算疲劳极限以下载荷的强化和损伤，还能估算疲劳极限以上载荷的强化和损伤。     

铝双层板结构超高速正撞击后板弹坑分布

利用二级轻气炮发射2017-T4铝合金球形弹丸,对铝合金双层板结构进行超高速正撞击试验研究,从而模拟空间碎片对航天器防护结构的撞击作用.弹丸直径为2.00～6.35 mm,弹丸撞击速度为1.50～6.98 km/s,撞击角度为0°,试验得到不同撞击速度区间内的铝合金双层板结构后板弹坑分布模式.分析铝合金双层板结构后板弹坑分布特性,建立预测铝合金球形弹丸超高速正撞击铝合金双层板结构后板弹坑分布的经验公式.结果表明,在正撞击条件下,铝合金双层板结构的后板弹坑呈圆形区域分布,后板弹坑分布区域随弹丸直径、撞击速度和前后板间距的增加而增大,弹丸的撞击破碎临界速度将影响后板的弹坑分布模式.     

加载条件下零卷吸凹陷油膜分布的试验研究

为探究加载过程中零卷吸工况下油膜的变化情况,使用球-盘光干涉试验机进行PAO100润滑油润滑下的摩擦实验。实验过程中通过伺服电机驱动钢球和蓝宝石盘以等值反向速度稳定转动,同时匀速加载;采用工业相机拍摄球-盘之间的油膜图像,实验后使用双光干涉法测量接触区中截面油膜厚度。实验发现：在加载情况下,当表面速度较低时且载荷较小条件下,油膜规律性不强,只有当载荷增加到一定程度,“温度-黏度楔”效应才会起作用,形成中央凹陷油膜;中央凹陷出现的时间随着表面速度的增加而提前;在速度较高条件下,中央小凹陷会迅速演化为大凹陷;与稳态结果的对比显示,时变效应会延迟“温度-黏度楔”效应的作用。