基于太赫兹光谱的平面应力测量方法

本文提出了一种基于太赫兹光谱技术的平面应力状态测量方法。该方法在传统的太赫兹时域光谱系统中引入起偏镜和检偏镜,实现了对太赫兹脉冲偏振态的调控。针对该实验系统,建立了试件所受应力与穿透试件的太赫兹波相位延迟之间的定量关系,并提出了根据实验所测太赫兹波相位延迟计算平面应力状态三个应力参量的数据处理方法。将该方法得到的实验结果和应变仪测量的结果作对比,发现两种方法有很好的一致性,证明此实验方法合理可靠。     

核爆X光辐照铝靶产生的脉冲应力波的简化解析估算

高空核爆炸大约有７０％的能量以Ｘ射线形式向外辐射，高能通量密度的Ｘ射线辐照在空间结构物上，在其表面的能量沉积将产生脉冲应力波（通常又称为热击波），这样的脉冲应力波可造成壳体材料的动力学破坏。对于试验研究人员来说希望采用简化解析模型对于其参数作出直观、快速的预测。并以简化模型估算了核爆Ｘ射线谱的特征、Ｘ光辐照铝靶产生的脉冲应力波的初始参数及其沿铝靶厚度的衰减特性。     

平面应变各向异性本构关系及在应力波传播模拟中的应用

为了研究平面应变条件下各向异性材料中应力波传播的特点,利用各向异性弹性Hooke定律、 Tsai-Hill屈服准则、经典塑性流动理论,引入修正的物态方程计及高压下的体积压缩非线性,建立了平面应 变条件下正交各向异性复合材料的弹塑性本构关系,并且分析了二维问题中材料变形引起的主轴旋转及客 观应力率修正问题。最后采用动态显式有限元方法自行编写程序模拟某种纤维增强复合材料碰撞过程中平 面应力波的传播,模拟结果显示,在平面应变条件下应力波在该材料的传播过程中表现出明显的二维效应、各 向异性特点及弹塑性特点。     

冲击载荷下,铝和不锈钢层裂破坏的实验研究

冲击载荷作用所引起的材料层裂破坏是一种重要的力学效应。以平面碰撞为例,当平板正碰后,在飞片与靶内产生一对反向压缩波。当此压缩波传至两边的自由面时,又产生两束相向而行的中心卸载波。此两束卸载波如果在靶内相遇,则靶材料将由压缩状态进入拉伸状态。当拉伸应力达到靶材料的断裂强度时,将在靶的自由面后剥落下一层薄片,即层裂片。     

圆柱杆侵彻过程及应力波传播分析

研究了初始侵彻速度为１０００ｍ／ｓ～２０００ｍ／ｓ的圆锥杆对半无限厚水泥靶的垂直侵彻过程及其应力波传播。针对初始侵彻速度范围内的撞击特点，发展了计算撞击力的刚体－流体撞击模型和计算靶体变形的法向膨胀理论。模拟动量定理和功能守恒定律，建立了圆锥杆垂直侵彻半元限厚水泫靶时的动力学模型。结非线性动力学方程的数值解，确定了撞击力。在些基础上，根据牛顿第二定律建立了圆锥杆的波动方程，研究了应力波在圆锥中的传     

密度梯度柱壳链的弹性波传播特性研究

均匀圆柱壳链可以调控弹性波传播, 引入密度梯度有望进一步提高波形调控能力. 通过建立密度梯度柱壳链的细观有限元模型和连续介质模型, 研究了密度梯度柱壳链的弹性波传播特性. 通过将密度梯度柱壳链等效为变密度连续介质弹性杆, 建立了其在应力脉冲作用下的控制方程. 运用拉普拉斯积分变换方法, 考虑杆中密度遵循线性分布, 获得了方程的解析解. 以三角形应力脉冲作用为例, 通过与细观有限元模拟结果比较, 发现解析解可以较好地预测梯度柱壳链中载荷的演化趋势. 正梯度链中载荷峰值随着波传播逐渐增大, 负梯度链中载荷峰值随着波传播逐渐减小. 正梯度链支撑端峰值载荷高于均匀链, 负梯度链支撑端峰值载荷低于均匀链, 这表明相较于均匀柱壳链, 密度梯度柱壳链可以在更大范围内对波形进行调控. 线性密度梯度参数对梯度柱壳链的波形调控能力影响较大, 梯度参数越小, 传递到支撑端的峰值载荷越小; 相反, 梯度参数越大, 支撑端的峰值载荷越大. 建立的理论模型及其解析解为研究梯度柱壳链中应力波传播规律及揭示载荷调控机理提供了理论基础.      

脉冲强流源干扰场的估算及抑制方法研究

本文介绍了用激光引爆炸药过程中,测量炸药在靶内引起的应力波历史时,激光器的冲击大电流在周围空间引起强烈的电磁干扰.文章中估算了周围空间的场强,说明了编织网电缆线、缝隙、孔洞,对电磁场的泄漏,需要采用全封闭型的屏蔽,才能较好地抑制干扰,获得比较理想的屏蔽效果。     

反射全息干涉和反射光弹性方法应用于应力波传播

在应力波传播过程中,半无限平面的聚酯模型在一个截面上的主应力分布解被实验所确定。应力波由摆式重锤的冲击所产生。应用两个外部适当的触发装置触发一个双脉冲红宝石激光器(0.5焦耳/每脉冲)。模型的一个表面做成全反射面,利用对这个表面的反射式全息干涉法和通过模型的另一表面的反射式光弹性法可以记录冲击后不同时间延迟的等和线与等差线条纹图。     

初应力对单向复合材料圆柱板周向波的影响

基于“增量变形力学”理论,研究了径向和轴向均匀初应力作用下单向复合材料圆柱板中周向波的传播特性,应用Legendre多项式方法求解了耦合波动方程。讨论了单向复合材料纤维方向分别为周向和轴向时,初应力对圆柱板中的周向类Lamb波和SH波的影响。数值分析结果表明初应力对周向类Lamb波和周向SH波的影响是非常不同的;轴向初应力对频散曲线、位移和应力分布的影响与径向初应力的影响也不相同。     

无氧铜平面冲击波实验的横向应力测试及屈服强度确定

为直接确定平面冲击波实验中无氧铜的流动应力,测量了试件中的纵向应力和横向应力,得到了试件中流动应力随时间的变化。采用构建的7种本构模型对无氧铜平面冲击波实验进行数值模拟,比较了实验结果与理论计算结果。研究指出,由SHPB等确定的中等应变率本构并不能拓宽应用于平面冲击波实验。     

FAE炸药跌落撞击安全性数值分析

提出了冲击载荷作用下燃料空气炸药(FAE)的三相混合物材料模型. 在模型中, FAE炸药被模型化为具有一定的微观结构, 其液体组分及气体组分填充于金属固相颗粒互相搭结构成的骨架孔洞内. 另外, 材料模型中引入了气体的绝热压缩模型, 使得整个模型可以给出在冲击加载条件下FAE炸药中各组分的应力状态及温度场, 从而为合理地判定FAE装药的安全性提供了条件. FAE三相混合物材料模型作为用户自定义子程序嵌入到动力学程序AUTODYN中. 最后, 应用FAE炸药材料模型对某FAE战斗部从20\,m高处垂直跌落至钢质地板的撞击过程进行了数值模拟. 基于FAE装药在这种跌落撞击过程中的应力和温度状态,对其安全性进行了评价.      

爆炸应力波作用下裂纹与孔洞的动态焦散线分析

将高速摄影技术与动态焦散线方法相结合，研究了爆炸应力波对裂纹、空孔的作用历史，记录了环绕它们的动态焦散斑图，给出了爆炸应力场中裂纹尖端复合应力强度因子的时间依赖关系以及空孔周围应力场分布的瞬态变化过程，为固体介质的爆破机理研究提供了新方法。     

The propagation of elastic stress waves in a conical shell under axial impulsive loading

The propagation of elastic stress waves in a conical shell subjected to axial impulsive loading is studied in this paper by means of the finite element calculation and model experiments. It is shown that there are two axisymmetrical elastic stress waves propagating with different velocities, i.e., the longitudinal wave and the bending wave. The attenuation of these waves while propagating along the shell surface is discussed. It is found in experiments that the bending wave is also generated when a longitudinal wave reflects from the fixed end of the shell, and both reflected waves will separate during the propagation due to their different velocities. Southwest Institute of Structural Mechanics     

各向异性介质中SH波引起的圆孔附近的动应力集中

本文利用复变函数方法求解无限的各向异性介质中入射的SH波对圆形孔洞的散射问题,指出动应力集中系数与入射波波数K_σ和圆孔半径r有关,最后给出了圆孔附近动应力集中系数的数值结果。     

Laplace变换法及其在粘弹性波中传播的应用

针对波传播分析理论的发展历程进行了简要的综述，详细介绍了几种处理粘弹性波传播问题的分析方法，重点讲解Laplace变换法以及Laplace变换在粘弹性波中的应用，对比分析几种方法在各自应用上的优劣，由于Laplace变换法能准确地描述应力波在任意时刻、任意点的波动情况，在处理大尺寸混凝土类构件中应力波传播问题时具有其独特的优势。     

Dynamic crack growth behaviour during explosive treatment

On the basis of mixed mode fracture as well as dynamic fracture mechanics crack growth behaviour related to the stress wave during the explosive treatment is studied experimentally and theoretically. The effects of the incident wave, the reflected wave and the stress wave duration on the crack growth behaviour are discussed. A method for restricting crack growth by using an energy absorber has been tested and recommended.     

SCATTERING OF THE HARMONIC STRESS WAVE BY CRACKS IN FUNCTIONALLY GRADED PIEZOELECTRIC MATERIALS

The present paper considers the scattering of the time harmonic stress wave by a single crack and two collinear cracks in functionally graded piezoelectric material （FGPM）. It is assumed that the properties of the FGPM vary continuously as an exponential function. By using the Fourier transform and defining the jumps of displacements and electric potential components across the crack surface as the unknown functions, two pairs of dual integral equations are derived. To solve the dual integral equations, the jumps of the displacement and electric potential components across the crack surface are expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical examples are provided to show the influences of material properties on the dynamic stress and the electric displacement intensity factors.     

地震波作用下埋地管道截面应力偏移效应研究

PE管广泛应用于城镇燃气、水和浆体等输送领域，地震灾害下埋地管道易发生失效。为此，提出了一种地震波作用下埋地PE管-土耦合数值建模方法，研究PE管力学特性，探究管道内压、地震烈度、围土和覆土厚度等对其力学响应影响规律。结果表明，地震波作用下管道截面应力出现偏移效应，而非0°,90°,180°和270°位置；内压作用下管壁应力增加；管道环向应力随着地震烈度增加而增大，且应力偏移效应更加显著。研究结果可为PE管道敷设和安全评价等提供理论依据。     

不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破的数值模拟

在采矿工程、地下交通工程和水利水电工程等岩体开挖工程中,爆破法仍是一种主要的破岩方法. 实际天然岩体中存在的裂隙、节理等不连续面和所处的地应力场环境,都会对爆破荷载传播过程和最终的破碎效果产生重要影响. 本文把岩石爆破视为爆炸应力波动态作用和爆生气体压力准静态作用两个独立的先后作用过程,同时考虑初始应力场的静态作用,建立岩石爆破的力学模型. 基于渗流方程描述爆生气体在爆生裂纹中的传播过程,进而基于流固耦合理论实现爆生气体准静态压力对裂纹尖端的力学作用. 爆炸应力波主要在孔周引起压碎区和径向微裂纹区,随后爆生气体压力楔入径向裂纹尖端,促使裂纹进一步扩展,形成径向主裂纹. 数值模型可以再现孔周压碎区、径向微裂纹区、径向主裂纹区萌生、扩展的完整演化过程. 针对不同节理角度和地应力条件下岩石双孔爆破过程的数值模拟结果表明,初始地应力场的压应力作用不利于爆生裂纹的萌生与扩展,但节理的存在对裂纹的扩展具有明显的导向和促进作用,有利于爆生裂纹沿节理面方向的扩展.      

The bifurcation problem of columns caused by elastic-plastic stress wave propagation

In this paper, the dynamic buckling of an elastic-plastic column is studied. Let its dynamic buckling under step load be reduced to a bifurcation problem caused by the propagation of axial elastic-plastic stress wave. The critical buckling condition is given and the reflection of the elastic-plastic stress wave is taken into consideration. In the end, numerical computation and conclusions are presented and obtained. Foundation item: the National Natural Science Foundation of China (19672038)