孔结构金属装甲抗弹能力的数值模拟北大核心CSCD

采用数值模拟方法研究了高速弹体冲击下孔结构金属装甲的抗弹能力,系统讨论了弹体冲击速度、入射角、弹着点、孔径、孔间距等因素对抗弹能力的影响。结果表明,在弹道极限速度附近,随着弹体冲击速度的增加,弹着点效应逐渐变得不明显;弹体垂直入射不对称弹着点时会出现明显偏转,而倾斜入射时即使在对称弹着点上也会出现明显的偏转现象;当弹体入射角度大于45°时,弹体剩余速度和侵彻深度出现较明显的下降,当入射角度大于65°时,出现弹跳现象。     

基于silvaco-TCAD的In0.53Ga0.47As/InP红外探测器的仿真

采用silvaco-TCAD研究In0.53Ga0.47As/InP SAGCM-APD光电探测器,对探测器的结构参数对器件的电场分布、击穿电压和贯穿电压的影响进行仿真分析。研究表明电荷层对器件内部电场起到更好的调节作用,但过高的电荷层面密度会导致APD探测器的击穿电压与贯穿电压之差减小。倍增层厚度的增加使击穿电压先减小后增高,贯穿电压线性增加,同时耗尽层宽度变大,使器件电容减小。当倍增区厚度1 μm、偏压为-5 V时,器件电容密度达到了4.5×10-17 F/μm。反向偏置电压为30 V时,APD探测器在1.31 μm和1.55 μm波长下的响应度分别达到1 A/W和1.1 A/W     

高速钢球在水中贯穿过程的数值计算

本文采用二维有限元数值计算方法对水中高速钢球的侵彻贯穿作用及贯穿通道的形成和发展进行了数值模拟计算,给出了钢球侵彻速度水中压力波和空腔发展,这些结果与实验观察较为吻合。本文的工作说明,数值方法可以作为研究创伤力学的重要手段,有着广阔的应用前景。     

圆管及内充压力介质管道撞击损伤与破坏的研究进展

综述了国内外关于内空圆管及充有压力介质的管道经受局部撞击作用时的大变形与破坏的研究现状,从圆管的侧向撞击凹陷及其对管柱承载能力的影响、管壁的撞击穿透、圆管的斜冲击、内充介质及压力对冲击穿透的影响、分析模型等6个方面介绍了一些重要实验结果和处理该类问题的分析方法与力学模型,讨论并提供了一些在工程应用中有重要指导意义的研究结果.由于内充压力介质管道的冲击穿透破坏涉及内充压力介质与管壁在撞击过程中的相互耦合作用,其变形及破坏机理十分复杂,影响因素除了圆管的几何尺寸、支承形式、材料力学特性、弹体形状及冲击速度等,还包括内充介质密度及内充压力大小等诸多方面.本文对这一问题作了详细评述及讨论,指出了目前的研究结果中的不同结论,同时给出了内充压力介质对临界冲击穿透能量的影响趋势的最新研究结果,最后提出了进一步的研究方向以及采用的相应对策.图2参64     

动能深侵彻弹的力学设计(I):侵彻/穿甲理论和弹体壁厚分析

在作者先前工作的基础上,进一步明确了适合于动能深侵彻弹的撞击函数和弹体几何函数的有效范围,可用于相关弹体结构的力学设计。同时从理论上研究了弹体的抗压/拉和抗弯能力,分别从抗压/拉和抗弯两方面来确定动能深侵彻弹弹体的极限壁厚。针对不同撞击速度的细长中空弹体斜侵彻混凝土靶,分析得到不出现弯曲破坏的弹体最大临界斜角和壳体壁厚下限,并给出弹体抗弯能力的最薄弱位置。对弹体的壳体厚度、局部加固和焊接位置提出建议。     

PERFORATION OF PLASTIC SPHERICAL SHELLS UNDER IMPACT BY CYLINDRICAL PROJECTILES

The objective is to study the perforation of a plastic spherical shell impacted by a cylindrical projectile. First, the deformation modes of the shell were given by introducing an isometric transformation. Then, the perforation mechanism of the shell was analyzed and an analytical model was advanced. Based on Hamilton principle, the governing equation was obtained and solved using Runge-Kuta method. Finally, some important theoretical predictions were given to describe the perforation mechanism of the shell. The results will play an important role in understanding the perforation mechanism of spherical shells impacted by a projectile.     

一种用于软材料测试的改进SHPB装置

本文提出了一种新的、用于测试橡胶、高弹体及高聚物软泡沫材料动态力学性能的SHPB改进装置。该装置取消了常见的入射杆而采用长杆弹直接撞击试件从而实现了持续的长时间加载，使得在相当大的应变率范围内试件的最大应变在一个加载过程中即可达到。配合该装置采用了瞬态响应优良、分辨率良好的光电式位移测试系统来测量试件的变形；为记录微弱的应变信号，在透射杆中使用了半导体应变片。本方案克服了传统SHPB在测试软材料时由于子弹长度限制带来的加载幅度不足及由于阻抗失配导致的应变信号微弱的困难；与采用高聚物杆的SHPB改进方案相比，本方案的测试结果也更为可靠。在试验装置中还运用了加载整形技术以改善试件中的应力均匀性。从测试结果看，该装置能有效地实现大变形范围、近似恒应变率持续加载以及相应的微弱应变信号的测量。     

动能深侵彻弹的力学设计(I): 侵彻/穿甲理论和弹体壁厚分析

在作者先前工作的基础上，进一步明确了适合于动能深侵彻弹的撞击函数和弹体几何函数的有效范围，可用于相关弹体结构的力学设计。同时从理论上研究了弹体的抗压/拉和抗弯能力，分别从抗压/拉和抗弯两方面来确定动能深侵彻弹弹体的极限壁厚。针对不同撞击速度的细长中空弹体斜侵彻混凝土靶，分析得到不出现弯曲破坏的弹体最大临界斜角和壳体壁厚下限，并给出弹体抗弯能力的最薄弱位置。对弹体的壳体厚度、局部加固和焊接位置提出建议。     

光敏液晶高弹体梁光致弯曲的特性研究

光敏液晶高弹体是一类新型智能材料,它兼有液晶和橡胶的特性,可以同时由光、热实现驱动,具有广阔的应用前景.本文着重研究了光敏液晶高弹体梁的光致弯曲特性,根据该材料的一维线性化本构关系,在小变形假设下,用简单梁理论得到了光致弯曲模型.将光照的效应等价为一等效力矩,分析了各种参数对其的影响规律,得到了自由梁弯曲曲率和超静定梁约束反力的解析表达式,并计算了梁内应力分布及中性面的个数.结果表明,各种参量对弯曲的影响相互耦合,显现出非线性性;液晶高弹体光致弯曲存在两个或三个中性面,应力分布与通常的梁弯曲有很大不同.     

Spallation analysis with a closed trans-scale formulation of damage evolution

A closed, trans-scale formulation of damage evolution based on the statistical microdamage mechanics is summarized in this paper. The dynamic function of damage bridges the mesoscopic and macroscopic evolution of damage. The spallation in an aluminium plate is studied with this formulation. It is found that the damage evolution is governed by several dimensionless parameters, i.e., imposed Deborah numbersDe ^* andDe, Mach numberM and damage numberS. In particular, the most critical mode of the macroscopic damage evolution, i.e., the damage localization, is determined by Deborah numberDe ^*. Deborah numberDe ^* reflects the coupling and competition between the macroscopic loading and the microdamage growth. Therefore, our results reveal the multi-scale nature of spallation. In fact, the damage localization results from the nonlinearity of the microdamage growth. In addition, the dependence of the damage rate on imposed Deborah numbersDe ^* andDe, Mach numberM and damage numberS is discussed. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172084, 10232040, 10232050, 10372012, 10302029) and the Special Funds for Major State Research Project (G200077305)