串联装药中隔板材料对后级装药影响的研究

为研究破-破型串联战斗部中不同材料隔板对后级装药的影响,采用三维数值模拟的方法,研究3种不同材料隔板对后级爆炸成型弹丸(简称EFP)速度及成型的影响。结果表明,在隔板相同厚度的情况下聚氨酯隔板的影响最小,酚醛树脂次之,泡沫铝最大。     

卵形弹体冲击铝合金泡沫夹芯板失效特性研究

利用一级气炮系统发射卵形弹冲击无黏合铝合金-泡沫-铝合金夹芯板,获取靶板的弹道性能及挠度.对比分析两种工况下靶体的弹道极限速度和失效模式,揭示聚甲基丙烯酸亚胺(PMI)泡沫芯体对夹芯板失效机理的影响规律.结果表明:卵形弹冲击泡沫夹芯板弹道极限高于双层铝合金板,泡沫芯体对双层铝合金板抗冲击性能的影响随弹体冲击速度增加而减小.泡沫芯体在夹芯板中减缓两层金属板间相互作用力,使前金属板的变形挠度小于后金属板.     

空中爆炸载荷下梯度波纹夹层板抗爆性能仿真研究

通过有限元软件Autodyn模拟了梯度波纹夹层板在空中爆炸载荷下的动态响应,分析了芯层排列顺序对其响应模式和抗爆性能的影响;在此基础上,选择抗爆性能最优的芯层组合填充聚氯乙烯泡沫,研究了填充方式对其抗爆性能的影响;分析了夹层结构的吸能特性。结果表明：芯层壁板厚度从迎爆面到背爆面逐渐减小的组合具有最优的抗爆性能,且只在第一层填充泡沫的梯度波纹夹层板的下面板变形最小;从迎爆面到背爆面单层填充时,聚氯乙烯泡沫的吸能不断下降;随着填充层数增加,下面板变形以及聚氯乙烯泡沫和下面板的吸能逐渐增大。     

铝泡沫夹层结构抗爆炸性能仿真分析及优化

对6种铝泡沫夹层结构的抗爆炸性能进行了有限元分析,从变形模式、运动响应和吸能特性等方面对比研究了6种夹层结构的动态响应特性。结果表明铝合金-铝泡沫-高强度装甲钢夹层复合结构的抗爆炸性能最优,且铝泡沫芯体密度对夹层结构的动态响应有较大影响。应用自适应响应面方法,建立了典型夹层结构的基于动力有限元分析的优化设计模型,对夹层结构的面板、背板、芯体厚度进行了整体优化,使铝泡沫夹层结构的抗爆炸性能明显改善,这对抗爆炸结构的工程设计具有一定指导意义。     

网状聚氨酯泡沫爆轰试验及数值模拟

针对网状聚氨酯泡沫中氢氧爆轰力学响应特性问题,采用试验和数值模拟相结合的方法,分析了密闭容器内无填充材料、填充孔径20PPI及40PPI网状聚氨酯泡沫三种条件下的爆炸温度及压力值,阐述了网状聚氨酯泡沫作为填充材料防火抑爆的机理.结果表明:多孔泡沫的孔结构对可燃气体爆轰波具有抑制作用,导致温度和压力明显降低,且材料的孔径越小,爆轰波受到的抑制作用越大;数值模拟与试验结果吻合较好,表明计算结果可靠.     

整体中空夹层复合材料隔声性能的有限元研究

采用有限元软件 ABAQUS 研究了整体中空夹层复合材料的隔声性能,根据材料的细观结构特点将其等效为加筋双层板,建立了相应的有限元模型计算了整体中空夹层复合材料的隔声量,通过试验数据的对比,验证了计算的准确性,同时对有限元方法、传统质量定律以及传递矩阵法进行了比较;研究了芯材厚度和夹层填充材料对整体中空夹层复合材料隔声性能的影响;研究表明：提高整体中空夹层复合材料芯材厚度或者采用泡沫作为夹层填充材料均能提高整体中空夹层复合材料的隔声性能。     

泡沫铝部分填充铝管的弯曲性能研究

对泡沫铝合金部分填充方形铝管三点弯曲性能进行研究。研究发现:泡沫铝部分填充管承受的弯曲载荷和吸收的能量与空铝管相比有显著的提高,变形模式从单褶皱模式变为多褶皱模式;泡沫铝部分填充管承载能力和能量吸收能力随着泡沫铝孔隙率的减少而提高,但是达到极限载荷的位移变短;与全填充管相比,泡沫铝部分填充管仍然可以承受较高的载荷,同时有效降低结构的总质量,只有当填充长度大于有效填充长度时,泡沫铝提高铝管承载能力的作用才能充分发挥;部分填充管对空铝管的弯曲载荷相对提高量随铝管壁厚减小而增大。     

泡沫夹层对自冲铆接头力学性能的影响

为探究泡沫夹层对自冲铆接头力学性能的影响,制备以AA5052铝合金为基板,泡沫镍、泡沫铜为夹层的自冲铆接头;通过拉伸-剪切试验研究接头的静失效载荷、失效位移及能量吸收能力,分析接头的失效形式及宏观失效机理;运用MATLAB对接头的静失效载荷和失效位移进行分析。结果表明:泡沫夹层对接头的成形质量影响显著,可增大接头的钉脚张开度,改善应力分布;1 mm泡沫镍夹层使接头静失效载荷增加8.9%;随着泡沫镍夹层厚度的增加,夹层结构自冲铆接头的抗拉强度呈降低趋势,但能量吸收值相对提升;泡沫铜夹层相对降低了接头的失效位移和能量吸收值,且其厚度对自冲铆接头的静失效载荷影响显著,泡沫铜夹层越厚,接头静失效载荷越低。泡沫夹层结构自冲铆接头的失效模式为铆钉脱离下板。     

高冲击下泡沫铝填充结构压溃吸能研究

为研究铝壳厚度和泡沫铝密度对填充结构压溃吸能特性的影响,运用LS-DYNA有限元软件,对不同厚度、不同密度的填充结构在幅值为30 000g、脉宽为160μs半正弦加速度冲击下进行数值模拟,提出载荷效率、比吸能、隔冲效率以及最大加速度响应4个指标评价结构的压溃吸能特性。研究表明,结构的缓冲效果主要由壳的厚度决定,而能量吸收过程中壳和泡沫铝相互影响、共同作用。综合上述4个因素,在不同组合的填充结构中S0.6F0.7缓冲吸能特性最好。     

陶瓷/金属复合靶板抗弹性能数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元分析软件对陶瓷/钢复合靶板和陶瓷/铝合金复合靶板抗7.62mm穿甲子弹性能进行了研究。基于试验和数值模拟结果,在靶板面密度相同和靶板配置相同（厚度相同）时,分别研究2种靶板抗弹性能的差异;陶瓷面板厚度、金属背板厚度及陶瓷面板和金属背板厚度对2种靶板抗弹性能的影响,得出2种靶板的最优厚度比范围。     

陶瓷/泡沫铝/铝合金抗线性射流侵彻性能分析及结构优化

为探讨新型复合装甲抗侵彻性能,根据应力波传播特性对陶瓷/泡沫铝/铝合金复合结构进行了理论分析,并从不同组合的面、背板厚度比和泡沫铝夹芯厚度两方面,研究了该复合装甲能量吸收规律、应力波衰减规律。结果表明:同一厚度比下,随着泡沫铝厚度的增大,复合装甲背板质点速度与应力波峰值都呈负指数规律减小;同一泡沫铝厚度下,厚度比增大时,泡沫铝及装甲结构吸收的能量先增加后减小,泡沫铝厚度为2.4 mm、厚度比为1.25时,复合装甲结构抗射流侵彻性能最好。     

破片与冲击波联合作用下多孔泡沫铝夹芯复合材料板的防护性能

多孔泡沫铝钛合金板不仅克服了传统防护结构质量大、运输不便等缺点,还具有耐疲劳、比强度高等优点,对抗爆防护材料轻质化、高效化具有十分重要的意义。采用有限元仿真分析软件LS-DYNA,对夹芯复合材料板在冲击波与破片联合作用下的失效模式和防护性能展开了数值模拟,对比分析了不同排列方式下泡沫铝夹芯结构对背板变形程度的影响。结果表明：在40 cm爆距下,破片会先于冲击波对靶板进行作用,且破片载荷强度远大于冲击波载荷强度;当厚度方向的结构按照“1 mm厚钛合金面板+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚纤维+1 mm厚钛合金背板”排列时,背板变形位移最小,结构总内能最高,分别为13.9 mm和52.7 kJ,此工况可以更有效地降低结构整体变形程度,吸收面板变形所产生的能量。     

陶瓷/泡沫铝/铝合金复合装甲抗射流侵彻性能

为研究泡沫铝复合装甲抗侵彻性能,根据应力波传播特性对陶瓷/泡沫铝/铝合金复合结构进行了理论分析。从不同泡沫铝夹芯厚度、相同厚度复合装甲下不同前后板厚度及布置方式和复合装甲倾角三方面研究了该复合装甲能量吸收规律、射流头部剩余速度以及不同倾角下装甲的防护性能。结果表明,泡沫铝作为夹芯层可充分降低复合装甲背板质点速度。同一倾角θ下,随着泡沫铝厚度的增大,复合装甲背板质点速度减小。泡沫铝厚度为2.4 mm时,射流头部剩余速度最低,复合装甲能量吸收最多,抗侵彻性能最优。同一泡沫铝厚度下,随着t_1/t_2值的增大,接触式复合装甲与间隔式复合装甲的射流头部剩余速度均先降低后增加。t_1/t_2=1时,间隔式复合装甲的抗侵彻性能最优。当仅布置方式不同时,间隔式与接触式复合装甲抗射流侵彻性能的差别较小。随着倾角θ的增大,复合装甲的防护性能先增强后降低。倾角为20°时,复合装甲抗射流侵彻性能最优。     

大尺寸铝合金车轮挤压成形工艺

为实现大尺寸铝合金车轮整体挤压成形,利用空心坯料省力成形和无余料分流降载措施降低了工件成形载荷,用镦粗预制坯和去除不变形区铸造组织技术提高工件的组织均匀性。综合考虑尺寸、载荷、性能,制定了大尺寸铝合金车轮的整体挤压成形工艺。在此基础上设计、制造相应的成形模具,完成车轮的试制,验证了工艺的可靠性,为类似工件的成形提供工艺参考。     

泡沫铝/改性环氧树脂复合材料压缩力学性能的试验研究

为实现功能结构一体化,提高泡沫铝复合材料的力学性能和吸能性能,制备硅橡胶改性环氧树脂的高分子材料填充泡沫铝的复合材料。静态压缩试验表明,填充改性环氧树脂的泡沫铝的平台屈服阶段明显抬升,改善泡沫铝的力学性能,提高泡沫铝的吸能能力。     

铝合金车体抗冲击能力的动态有限元仿真

在满足结构强度要求下,严格控制车体重量是空降特种车辆总体设计中需要把握的重要设计准则。通过试验研究简化了着地冲击过程仿真,建立了铝合金车体和焊缝的有限元模型;采用大位移、非线性、动态有限元方法,对于车体着陆过程进行了瞬态有限元结构强度分析和模态分析,得到了不同着陆状态下,车体位移、应力和应变的瞬态分布结果;验证了该有限元模型和分析方法的有效性,为车体结构的优化设计提供了可靠依据。     

泡沫铝填充结构汽车车架的动态特性模拟研究

以某型号轻型皮卡车的车架为研究对象,设计了泡沫铝填充结构汽车车架,并应用有限元分析软件分别对其填充前后的动态特性进行分析,得到两种车架的自由模态和约束模态的振型图、各阶模态的固有频率和最大位移。结果表明,泡沫铝填充结构车架具有优越的动态性能,对提高汽车的舒适性具有重要意义。     

泡沫铝的动态压缩性能和吸能性研究

通过测量泡沫铝在动态和准静态压缩条件下的应力 -应变曲线 ,研究了泡沫铝的准静态和动态压缩行为以及不同应变条件下的吸能性 ,并对其应变率效应进行了分析。结果表明 ,在高应变速率和准静态压缩下 ,泡沫铝的σ -ε曲线均表现出弹性变形段、平缓段和密实段三阶段特征 ;泡沫铝的压缩性能具有明显的应变速率敏感性 ,随应变速率的提高 ,流动应力上升 ,吸能性升高     

搅拌摩擦焊在海军装备上的应用

概述了搅拌摩擦焊的工作原理及其特性，搅拌摩擦头材料与设计，被焊接工件的固定，模拟和模型技术的应用，以及它在船舶和两栖突击车上的应用可行性。试验结果表明，这种先进的固相焊接技术十分适合船用5000、6000和7000系铝合金与两栖突击车用2195铝合金，船体结构钢（DH-36，EH-36，未来航空母舰和水面战斗舰艇使用的HSLA-65高强度低合金钢），双体船用无磁不锈钢AL-6XN，推进器用Ni-Al铜合金等材料的连接。着重叙述了该技术的试验研究取得的成果与需要进一步探讨和解决的重大技术问题。