双层环肋圆柱壳受多个物体撞击下的结构动响应

针对双层环肋圆柱壳受到多个物体的撞击问题,采用MSC.Dytran软件对受撞过程中的结构损伤变形、撞击力变化和能量转换进行数值模拟,并与模型试验相对比后发现:双层环肋圆柱壳结构同时受多物体撞击是一个瞬态动响应过程,在巨大瞬时冲击载荷作用下,受撞区壳板会迅速超越弹性变形而产生塑性变形;多物体撞击会造成外壳板一定区域的损伤变形,撞击力会相互干扰,导致其非线性特征更明显。结果表明,双层圆柱壳的外壳能对内壳起到较好的防护作用,在外壳没被撞穿的情况下,其结构变形会吸收绝大部分的撞击动能,可以通过优化外壳的吸能效率来达到双层壳体结构物内壳防撞的目的。     

蜂窝夹芯雷达罩结构的鸟撞数值分析

运用非线性动力学有限元软件PAM-CRASH对鸟撞击蜂窝夹芯结构雷达罩的过程进行了数值分析。在有限元建模中对材料模型的选取做了详细的讨论。根据适航标准,使用1.80 kg的鸟体进行鸟撞分析。在不考虑材料应变率强化作用的情况下,计算了鸟体对结构上21个不同位置的撞击,给出了雷达罩结构吸收冲击能量随撞击位置的变化规律。对玻璃纤维面板材料的应变率强化作用进行讨论,对比分析了应变率强化作用对计算结果的影响,数值模拟结果可为雷达罩鸟撞实验提供参考。     

受轴向撞击破坏的玻璃-环氧圆柱壳的等效模型

将圆柱壳受轴向撞击破坏简化为一维问题,应用一维应力波传播的理论分析了破坏过程,由此计算了圆柱壳的吸能能力。结果表明,模型计算与撞击试验符合较好。     

受轴向撞击破坏的玻璃─环氧圆柱壳的等效模型

 将圆柱壳受轴向撞击破坏简化为一维问题,应用一维应力波传播的理论分析了破坏过程,由此计算了圆柱壳的吸能能力．结果表明,模型计算与撞击试验符合较好．     

鸟体姿态对结构抗鸟撞性能的影响

低于现行标准规定能量的大量鸟撞事故中,航空结构仍然发生实质性破坏的情况,说明只考虑鸟体的质量和速度不足以保证飞机安全。本文中针对弹性平板、雷达罩及机翼前缘等飞机典型结构,开展了不同姿态鸟体的鸟撞分析研究。分析结果发现,鸟体姿态对结构的抗鸟撞性能有比较显著的影响,不同的结构特点反映的响应规律也不同:对吸能结构,姿态角越大,吸收的能量越多,被保护的结构就越安全;而对承力结构,姿态角越大,高应力区域越大,结构就越危险。因此,在结构的抗鸟撞安全性评估中,除了完成特定姿态鸟体的鸟撞实验,针对危险工况还应通过数值分析评估不同鸟体姿态的结构撞击响应,进一步确保结构的抗鸟撞能力。     

超高速撞击厚靶过程的能量分配研究

超高速撞击过程的能量分配研究,对于解决动能撞击、发展导弹拦截技术、判定空间飞行器被撞事件及评估碰撞破坏程度具有重要的理论意义。本文在总结前人关于超高速撞击过程能量分配的基础上,将超高速撞击厚靶过程中弹丸的动能分配归纳为靶板的变形能、弹丸与靶板作用过程应力波传播使靶板内能的增加、撞击产生碎片的崩溅能和产生电磁辐射的辐射能,并结合理论推导、实验和数值模拟对撞击速度为2.61km/s且正碰撞2A12铝靶的能量分配进行了定量计算。研究结果表明：无论在弹坑的形貌、尺寸还是辐射温度等方面,实验测量结果、理论推导结果与数值模拟的结果均基本吻合。该研究成果在解决行驶中的车辆碰撞问题以及航空飞行器遭遇鸟撞等领域亦有重要的参考价值。     

基于PAM-CRASH的鸟撞飞机风挡动响应分析

结合显式动力分析有限元软件PAM-CRASH及其提供的SPH算法,建立了鸟撞飞机风挡数值分析模型。对某飞机风挡进行了动响应分析,计算了风挡中轴线上四点位移时间曲线;鸟撞击过程的仿真结果表明,SPH鸟体模型能有效模拟撞击时鸟体溅射成碎片的情形;建立了鸟撞击作用下风挡破坏判据,对风挡在试验条件下是否破坏进行了模拟计算。计算结果和试验结果吻合较好,表明本文建立的鸟撞飞机风挡数值模型是有效的。     

超高车辆与箱梁立交桥碰撞简化计算模型评估分析

为了考察受超高车辆撞击装配式钢筋混凝土箱梁跨线桥的冲击动力和破坏行为，以一起近来发生的实际工程事故为案例进行精化有限元数值分析，并提出了双质量-并联弹簧（double mass-parallel spring, DM-PS）简化车辆模型，以有效地模拟超高车辆与桥梁的非对心碰撞行为。所建议DM-PS简化模型的有效性通过与两种广泛使用的车辆模型包括全尺（full scale, FS）模型和简单刚体（simple rigid, SR）模型的比较而得到充分地评估。计算结果表明：采用FS模型可得到与事故现场照片基本一致的跨线桥撞击区域破坏特征；SR模型高估结构的局部破坏，弱化结构的整体变形；DM-PS模型对于预测结构破坏具有较高的准确性。因此，所提出的DM-PS模型为超高车辆撞击桥梁结构防护设计提供了一个简单有效的分析手段。在此基础上，利用DM-PS模型进行了详细的结构行为参数分析，深入考察了车辆撞击速度、撞击质量、撞击位置以及结构形式等效应。所得到的结论为：相比撞击质量，结构的冲击动力行为对于撞击速度有更高的敏感性；跨中受撞和边跨受撞的变形和破坏模式有较大差异，边跨受撞对于单侧支座损伤更严重；...     

飞机圆弧风挡抗鸟撞试验研究

进行了某型飞机圆弧风挡抗鸟撞试验研究,为了解风挡边界及相关附件的影响,实验系统包括飞机前舱较大范围的部件。采用高速摄像系统记录了风挡动力响应变形的全过程,得到了该机型圆弧风挡抗鸟撞极限速度的范围及响应过程中关注点的位移、应变-时间曲线等数据。分析了风挡关键点位移随撞击速度的变化规律,给出了撞击临界速度与应变之间的变化规律,同时计算了风挡受鸟撞时的动态应力值,为进一步设计研制具有高抗鸟撞能力的风挡提供了有价值的数据。     

典型梁-缘结构鸟撞破坏的有限元分析

以某特种飞机机身处典型支撑结构为对象,建立了鸟撞击多层间隙梁-缘结构的三维有限元分析模型。在给定的三种工况下,运用大型非线性动力学有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA的ALE-Lagrange耦合运算功能,计算得到了鸟撞击关键部位的数值结果及结构的鸟撞临界速度,考察了不同撞击点对结构动响应的影响,分析了结构鸟撞破坏机理,经与全尺寸实验结果比较,不论是结构的变形量还是破坏模式,两者均吻合较好,从而证明了本文方法及模型的正确性。     

构型弹体跌落冲击载荷及结构响应特性

为深入认识跌落冲击条件下构型弹体内部的载荷传递规律及结构响应特征，促进战斗部装药安定性评估和结构设计，结合数值模拟和应力波分析手段，研究了构型弹体在跌落过程中的冲击响应特征，主要关注内部药柱的变形和损伤特性，并讨论跌落姿态、装药构型和跌落高度等因素的影响。结果表明，在跌落冲击条件下，构型弹体装药的变形并非由药柱同壳体的直接撞击作用主控，而主要受到弹体内部应力波传播的影响。装药结构最大变形和损伤区域并不位于药柱外侧同壳体相接触的位置，而位于内部区域。冲击应力波在壳体和药柱之间的透射特征、在壳体和装药内部的反射和叠加特性等决定了药柱的主要变形区域及其变形程度。跌落姿态对药柱的响应特征和变形形貌具有重要影响，导致装药安定性风险从高到低排序的跌落姿态依次为尾部向下垂直跌落、水平跌落、头部向下垂直跌落和倾斜跌落。药柱构型也具有重要作用，其中药柱分段界面容易使得药柱变形程度增大，但对装药过载以及变形分布特征的影响相对较小；隔板结构则容易增大装药过载，同时导致药柱的局域变形位置和变形程度均发生改变。跌落高度对药柱变形区域分布特征的影响较小，对载荷幅值、变形程度和分布范围大小等则具有重要作用，随跌落高...     

盒形结构在碰撞下的能量吸收能力

用盒形结构保护产品是最常见的包装方式之一。本文对盒形结构在碰撞载何作用下的大挠度变形模式和能量吸收能力进行了实验研究;在同时考虑弯曲和膜力消耗塑性功的基础上,用能量平衡法给出了一个近似理论分析。理论与实验结果基本一致,可望用于盒形结构的耐撞性设计。     

Upper bound analysis of thick wall tubes extrusion process through rotating curved dies

In this study, extrusion process of thick wall tubes through rotating curved dies is investigated by the method of upper bound. Total deformation region is divided into four deformation zones and a velocity field is developed for each deformation zone. The twist moments generated on container and mandrel surfaces are calculated and by equating them with the twist moment exerted by rotating die, the twisting length of tube inside the container is determined. Then, the internal powers, the powers dissipated on frictional and velocity discontinuity surfaces for a rigid-perfectly plastic material are evaluated and they are used in upper bound model. By optimizing the total power with respect to the slippage parameter between die and the tube material, the required relative extrusion pressure for a given process conditions and die angular velocity is determined. The results of finite element simulations are also presented and satisfactory agreement between the calculated and FEM results are demonstrated.     

储液容器跌落冲击动力学神经网络建模

运用LS-DYNA程序中的ALE算法模拟储液容器在不同的跌落角度、跌落高度、壳体厚度下的跌落冲击过程,获取神经网络预测模型的训练样本集;利用BP神经网络建立储液容器结构参数、跌落冲击参数与接触点最大应力之间的映射关系预测模型,并将各种参数下的接触点最大应力网络预测值与仿真值比较,两者差异较小,表明该方法是有效的,可以为实际生产过程中参数选择提供理论依据.     

Experimental and numerical investigations into collapse behaviour of thin spherical shells under drop hammer impact

A study of the collapse behaviour of hemi spherical and shallow spherical shells and their modes of deformation under impact loading are presented in this paper. Aluminium spherical shells of various radii and thicknesses were made by spinning. These were subjected to impact loading under a drop hammer and the load histories were obtained in all the cases. Three-dimensional numerical simulations were carried out for all the tested specimen geometries using LS-DYNA^®. Material, geometric and contact nonlinearities were incorporated in the analysis. The uni-axial stress–strain curve for the material was obtained experimentally and was assumed to be piecewise linear in the plastic region. The results from impact experiments are used for the validation of the numerical simulations. Three distinct modes of deformation, namely local flattening, inward dimpling and formation of multiple numbers of lobes were analysed and influence of various parameters on these modes is discussed.     

多孔金属材料应力/力增强现象的研究

多孔材料由于具有高比刚度、高比强度、强的吸收能量的能力等优点使其作为包装材料、防撞材料以及汽车工业等领域大量使用。本文经过数值模拟和实验研究发现在冲击荷载作用下多孔金属材料中会出现以下几种应力增强现象:1） 在较小冲击载荷作用下出现的应力增强,其原因是多孔材料胞孔形状的不规则性引起的。2）多孔材料完全密实化以后出现的应力增强,其原因是多孔材料变成致密的固体后,材料性质发生根本变化引起的。3）多孔材料未完全密实化时出现的应力增强,其原因是多孔材料产生塑性变形以后,塑性波速随应变增大而增大,即在加载过程中高幅值扰动的传播速度大于其前方的低幅值扰动的传播速度,从而出现应力增强。4）冲击端出现的应力增强。这与众所周知的冲击理论相一致,冲击端的应力随着冲击速度的增加而增加。在以上几种应力/力增强现象中,第三种应力增强现象在使用多孔材料作为防撞性目的时需特别注意,此时会对被保护物体造成更严重的伤害。本文可以为多孔材料防撞性设计与运用提供一定的参考。     

Investigation on mechanism of plastic deformation by digital speckle pattern interferometry

An experimental scheme of digital speckle pattern interferometry using two electromagnetic shutters and a three-frame color image board is presented to measure two in-plane components of incremental displacement field of diffuse objects. The deformation of the entire process from initial elastic deformation to fracture can be observed by using a Magneto Optical (MO) disk that has enough memory to record the image data of the entire process. By this system, some tensile experiments are achieved to investigate the mechanism of plastic deformation. The experimental results show that plastic deformation of tensile deformation is nonuniform. The material deforms in the distribution of domains. In the domains, the main deformation is uniform shear and rotation. At the boundary of the domains, the deformation is very large normal strain. With load, both the range and mode of domains are changing. At the end of plastic deformation, only two domains become dominant, and fracture happens at the boundary of the two domains.     

矿用防冲吸能支护构件的数值分析与实验研究

煤矿冲击地压会造成围岩剧烈震动、变形或突发破坏,从而对支护体产生破坏性冲击作用。基于快速吸能让位防冲击支护理念,研制了一种具有特殊形状的防冲击吸能支护构件,可应用于巷道防冲吸能液压支架中。其机理在于利用构件的快速变形让位与吸能过程,缓解支架受到的超额冲击,保护支架不受损坏,从而防止支护体系以及巷道围岩的失稳破坏。文中提出了吸能构件的承载力与吸能量简化公式,采用Abaqus软件计算分析了构件参数设置的可靠性,得到了理想的力-位移曲线、吸能量曲线和屈曲变形模态,并通过实验室准静态压溃试验进行了一定的验证,试验得到吸能构件承载力达2660kN,吸能量达375.56kJ,与预期值非常接近。此构件的设计与研制,为支架的现场应用以及进一步的优化设计提供了一定的参考依据。     

回转体高速倾斜入水的流场特性及结构响应

回转体高速入水过程涉及液体和固体的耦合作用，是一个复杂的非线性、非定常过程。为研究回转体高速入水的结构动响应及流场演变规律，本文中基于STAR-CCM+和ABAQUS平台，建立了回转体高速入水的双向流固耦合数值模型，开展了不同入水速度的回转体高速倾斜入水流固耦合数值计算。结果表明:数值计算的入水速度、位移曲线和空泡形态与实验结果良好吻合，验证了流固耦合方法的有效性；回转体倾斜高速入水的载荷先集中在触水部分边缘处，后集中于回转体底部中心处；流固耦合方法的入水冲击载荷峰值小于刚体的，弹性回转体的载荷曲线产生明显波动；撞水阶段，回转体空泡呈现不对称形态，随着入水加深，空泡不对称性变弱；入水速度60 m/s下，空泡发生表面闭合，回转体入水初速度越快，空泡表面闭合越晚；冲击载荷与入水速度有关，入水速度越大，峰值出现越早，震荡越明显，速度超过100 m/s时，回转体产生塑性形变。