钢管柱整体稳定与局部稳定的研究

长细比和径厚比都比较大的薄壁圆管柱在轴压下可能产生整体弯曲失稳与局部屈曲的相互交织。本文描述了焊接薄壁钢圆管柱整体失稳和局部失稳相互影响的发展过程,分析了初始缺陷的影响,提供了钢柱的极限承载力和荷载—位移曲线。     

爆轰波对碰驱动下加环紫铜圆管对碰区变形特性研究

针对爆轰波对碰驱动下金属圆管对碰区易出现过早断裂的问题,以加环紫铜（T2）圆管作为研究对象,利用高速分幅摄影、脉冲X光照相、VISAR三种测试技术,对其在爆轰波对碰驱动下的变形及破坏过程进行了观测。实验结果显示:在紫铜圆管对碰部位增加保护环结构,可以有效推迟该部位圆管的破裂时间。但同时也发现:加保护环后圆管对碰区会出现射流状超前突起现象。由高速摄影结果与X光照相结果对比分析证实:射流状超前突起物质为圆管表面微喷颗粒与空气冲击波混合形成的雾状结构。另外,采用DYNA3D程序对实验模型进行了模拟,计算结果与实验结果符合较好。最后,利用DYNA3D程序就保护环倒角变化对金属圆管对碰区壳体破裂的影响特征进行了初步分析。     

超重力作用下软材料薄膜失稳的有限元分析

软材料在自然界和工业应用中无处不在，其显著特点是对外界刺激极其敏感，相对于传统材料其弹性模量更小，容易发生表面形态的失稳现象．现有研究主要把光、声、电等作为诱导材料失稳的因素进行研究，而重力往往作为常量考虑．本文通过有限元模拟，建立超重力作用下环向受限的圆柱状软材料薄膜失稳模型，探究了薄膜材料的密度、厚度、半径、剪切模量等材料和几何参数对失稳临界超重力和临界失稳模态的影响．结果表明，触发薄膜失稳的超重力随薄膜厚度和密度增大而减小，随剪切模量增大而增大，随着薄膜半径增大快速减小并迅速趋于常数．另外，当径厚比R/H较小时，无量纲临界超重力随着径厚比增大而单调减小，但当径厚比R/H大于3 时，此量为一个常数．超重力作用下软材料的临界失稳模态与密度、剪切模量等参数无关，随径厚比R/H增大，临界失稳模态波数增大、波长减小．     

冲击拉伸实验试件几何尺寸的研究

应用分离式Hopkinson拉伸实验技术研究了圆柱形冲击拉伸试件的长径比(L/D)对实验结果的影响,其中长径比从1到5。研究结果表明:对于LY12材料,L/D2.67的试件满足材料实验的要求,L/D2不能得到准确的材料参数。     

壳体的稳定性理论及其应用

本文针对壳体的失稳现象,提出了二个新的概念,即文中所定义的“扰动失稳”和“弯曲失稳”。文中按照这两个新的概念对近代的壳体非线性稳定理论及近期它们在工程中的应用现状进行了较详细的总结、回顾及评述。     

2D C/SiC复合材料细观损伤机制及氧化对其影响的研究

为了观察分析C/SiC陶瓷基复合材料的细观损伤机制,利用划片切割机去除表面涂层,采用扫描电镜和配套的原位加载装置探究其细观损伤机理,以此结合宏观现象对其作出解释。本文以四点弯实验为基础,利用搭建的高温加热系统在不同高温环境下氧化材料。随着氧化的发生,得到C/SiC陶瓷基复合材料细观形貌以及破坏机制的变化规律。随着氧化程度的加强,发现材料基体以及纤维出现不同程度的烧蚀,界面层遭到破坏,弯曲强度逐渐降低。同时纤维的拔出、裂纹的萌生以及扩展方式发生了改变,从而导致不同破坏断口的出现。     

泡沫铝填充薄壁圆管的三点弯曲实验的数值模拟

泡沫金属填充薄壁结构的应用日趋广泛,建立合理的数值计算模型对结构设计和工程应用非常重要.该文通过对泡沫铝填充薄壁铝合金圆管的三点弯曲实验的数值模拟,研究了它的力学行为.采用ABAQUS软件,建立了空管和泡沫铝全填充管的有限元模型,并对这两种结构在三点弯曲下的力学行为进行了数值模拟,所得结果与实验结果符合得较好.通过数值模拟分析了结构的承载机理和不同压头直径对结构承载能力的影响.此外,还研究了泡沫铝部分填充圆管的三点弯曲行为,分析了不同填充长度对结构承载能力的影响.     

泡沫铝在SHPB高温动态下的变形过程研究

利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置研究轻质泡沫铝在动态压缩下的温度相关性,重点设计了一种基于SHPB的可视化高温炉,在此基础上通过高速摄影观测泡沫铝试件在高低温且动态压缩下的变形过程。动态加载下的实验结果表明：常温下,胞壁在变形过程中易于观察到屈曲失稳、撕裂、弯曲等现象,且在压缩的过程中碎片飞溅;高温下材料软化较明显,呈现出更多的塑性弯曲现象,但是屈曲失稳与撕裂的现象并不显著,变形过程中并无碎片产生。     

圆柱壳纯弯曲时塑性失稳临界曲率半径模型

薄壁管材在等曲率矫直生产中,塑性失稳临界曲率半径作为重要的工艺参数,直接决定了设备结构和产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,亟待建立针对性的临界曲率半径数学模型以指导生产。在力学建模和分析时,就是确定具有初始曲率的圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳的临界曲率半径,为此从旋转壳体一般几何方程出发,基于J2形变理论和能量理论,运用里茨法建立了圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳时的临界弯矩,以此确定了临界曲率半径模型,并给出了数值解法。应用ANSYS/LS-DYNA进行了有限元动态仿真试验,证明了模型是近似正确的,并通过仿真对比分析证明了轴向起皱先于截面畸变是圆柱壳体在纯弯曲条件下塑性失稳的主要模态。     

均匀外压圆柱薄壳弹性稳定性的实验研究

本文提供十个精车圆柱薄壳在全面外压作用下弹性稳定性的实验研究结果.着重于描述壳体的失稳过程,基于实验现象,讨论了结构稳定性特征和弹性失稳概念. 实验给出“前波”现象的大致规律,并确认,应用渐近线准则,可以不破坏而又精确地确定临界载荷. 实验发现了“飘移”,“吃波”,“反跳”以及“超临界压力”等现象.O7试件在临界压力下稳压半小时,观察到应变飘移,波形相继长大以至最终崩溃的“慢放”全过程. 理论计算和实验结果的比较表明,对于精加工的中等长度壳体而言,较小的初挠度对临界压力并无显著影响.