复合材料结构用高锁螺栓的动态复合加载失效特性

为研究复合材料结构用高锁螺栓的动态复合加载失效特性,基于高速液压伺服材料实验机设计专用的实验支持装置,提出碰撞式实验加载方法。实现中国商用飞机有限责任公司紧固件工艺标准CFBL1001-6-6/CFNT1003CY6抗剪型高锁螺栓在0.01 m/s、0.10 m/s、1.00 m/s加载速度及纯拉伸、30°拉伸-剪切耦合、45°拉伸-剪切耦合、60°拉伸-剪切耦合、纯剪切状态下的失效测试,并基于实验结果拟合得到高锁螺栓的失效参数。结果表明：提出的测试方法能够有效获取高锁螺栓的动态失效参数;CFBL1001-6-6/CFNT1003CY6高锁螺栓的失效模式和失效载荷受加载方式影响较大,受加载速度影响较小;拟合获得的失效方程可较好地表征高锁螺栓的失效特性。     

平面编织复合材料薄板的高速小质量冲击性能

为了研究平面编织复合材料薄板在高速小质量弹丸冲击作用下的响应及动态力学性能,本文基于ABAQUS软件平台建立了相应的有限元分析模型,该模型选用修正后的Hashin准则和最大应变准则进行单层板面内的损伤判断,利用Cohesive界面单元模拟层间分层损伤,并根据不同失效模式折减相应的材料参数。通过与试验对比发现:有限元模拟结果与试验结果吻合较好,说明该模型能较好地预测平面编织复合材料薄板的冲击响应及性能;高速小质量弹丸冲击是由弯曲波和剪切波控制的动态响应问题,接触力与挠度的变化是不同步的,且应力波在传播过程中不断衰减;复合材料薄板在冲击过程中有明显的失稳现象,因此变形区域的动能和应变能在吸能中占据了较大的比例;复合材料薄板冲击后的凹坑会在两小时内发生一定程度的回弹,之后则保持稳定。     

2024-T42铝合金低中应变率力学性能及本构关系

为研究2024-T42铝合金的低中应变率力学性能和本构关系,采用电子万能实验机和高速液压伺服材料实验机,进行常温下2024-T42铝合金准静态、低中应变率拉伸实验,得到材料在不同应变率下的应力-应变曲线。考虑颈缩对真实应力-真实应变的影响,采用仿真反演方法对颈缩后的真实应力-真实应变曲线进行修正,并基于Johnson-Cook本构模型进行拟合。结果表明:2024-T42铝合金在低中应变率范围的率敏感性较弱;但具有较强的应变硬化效应;基于仿真分析的反演修正方法能较好重构材料颈缩点后的真实应力-真实应变曲线;并通过铝管压溃实验和仿真分析,验证了反演修正方法的合理性和所获本构模型参数的准确性。     

S580B钢中低应变率动态拉伸试验方法及本构表征研究

以S580B钢为研究对象,利用高速液压伺服材料试验机开展了其在中、低应变率范围的动态拉伸试验。提出了一种借助静态标定试验来间接测量动态载荷的方法,通过数字散斑相关方法测量应变场,获得了不同应变率下的真实应力-应变曲线,试验结果显示此材料具有明显的应变硬化效应和应变率敏感性。基于试验数据,采用Johnson-Cook模型拟合得到了S580B钢的动态本构方程,以其作为试验件有限元仿真的材料参数,仿真结果验证了拟合的动态本构方程能够较为准确地表征S580B钢的动态力学特性。     

材料中应变率力学性能测试数据处理与表征方法

针对材料的中应变率力学性能测试数据,为数据处理与本构表征设计专用的分析软件。给出了载荷测量和应变测量方法,梳理了从测试数据到本构参数所历经的数据处理流程和方法,按照逻辑程序和功能模块化设计,基于MATLAB GUI平台编制了数据处理软件。利用该软件处理了S580B合金钢的测试数据,得到3种动态本构模型对应的应变强化参数和应变率敏感性参数,结果表明,Johnson-Cook模型相对于Cowper-Symonds模型和塑性随动模型更适合反映S580B合金钢的动态力学性能,拟合曲线和试验结果较为吻合。利用该专用软件,处理手段和过程完整可追溯,本构参数更容易获得,很大程度地提高了中应变率动态力学性能测试工作的效率和规范性,为冲击动力学数值仿真提供了重要的数据支持。     

基于旋转内凹六边形的负泊松比结构力学性能研究

为提升负泊松比结构的力学性能，基于旋转刚体结构与内凹多边形结构的变形机理，将常规内凹六边形旋转一定角度，得到旋转内凹六边形负泊松比结构。首先，推导了该结构的相对密度、等效弹性模量、等效泊松比等等效性能的理论公式，并通过仿真计算加以验证。利用有限元软件LS-Dyna进行模拟计算，对比分析了旋转内凹六边形与常规内凹六边形在不同冲击速度下的动力学特性，讨论了旋转内凹六边形负泊松比结构的吸能特性与胞壁厚度、旋转角度、夹角等结构参数之间的关系。结果表明，该结构的名义应力-应变曲线具有多段平台应力特征，与同质量的常规结构相比，该结构平台应力段更长，能量吸收性能更优异。该研究为提升多胞结构的抗冲击动力学性能提供了思路。