基于数字图像相关性方法的脆性材料拉氏反分析实验技术

利用分离式Hopkinson压杆作为加载系统，借助超高速数字图像相关性分析方法，发展了长杆试件拉氏反分析实验技术，并用于研究脆性材料在小变形条件下的动态本构特性。通过超高速相机实时拍摄冲击加载下长杆试件变形的散斑图像，再对散斑图像进行数字图像相关性（digital image correlation，DIC）分析，获得长杆试件表面速度场和应变场。随后，以脆性材料PMMA（polymethyl methacrylate）为例，从DIC分析得到的速度场中提取出不同拉格朗日位置上质点速度时程曲线，构建路径线连接整个速度场，再结合零初始条件，数值求解得到了试件中的应力时程曲线，消去时间参数后，获得了脆性材料PMMA的动态应力-应变曲线，并与Hopkinson压杆实验和准静态压缩实验的结果进行了对比，揭示了PMMA材料在小应变条件下的黏弹性本构响应特征。     

用改进的基于质点速度测量的拉格朗日分析方法研究尼龙动态力学特性

采用改进的基于质点速度波形测量的拉格朗日分析方法,研究了率型材料的动态力学性能.首先用高磁感应强度的钕铁硼强滋材料研制出新型磁电式粒子速度计,其性能高于前人文献所报道的性能.其次,在理论分析和数值模拟的基础上得出,用实测的质点速度波形来求应力波形时,实测的应力边界是不可缺少的.在实际研究中,要同时测得质点速度以及应力量...     

线性黏弹性球面波的特征线分析

基于ZWT黏弹性本构方程建立了体现高应变率效应的黏弹性球面波的控制方程组,包含5个偏微分方程,解5个未知量v、σr、σθ、εr和εθ。采用特征线法,问题转化为解3族特征线上的5个常微分方程,物理上图像清晰,数学上易于求解。特征线数值分析显示,黏弹性球面波的衰减和弥散效应超过线弹性球面波。球面扩散引起的环向拉应力是导致介质拉伸破坏的主因。进一步还针对强间断黏弹性球面波得出其衰减特性的解析表达式,表明这种更强的衰减特性是几何扩散效应和本构黏性效应两者共同作用的后果。     

基于ZWT方程的线黏弹性球面波分析

针对时间尺度为1~100 s的爆炸冲击加载，忽略低频Maxwell体的松弛效应，同时为简化分析，忽略非线性弹簧效应项，推导了三维应力状态下的线黏弹性ZWT本构关系。基于球面波的基本动力学方程，结合ZWT线黏弹性本构关系，得到了以位移u表征的三阶波动方程。利用该方程分析固体介质中线黏弹性球面波传播过程中的吸收和弥散现象，得知:高频球面波的衰减因子趋于常数，相速趋于高频下的纵波速度；低频球面波的衰减因子和圆频率的平方成正比，其相速趋于低频下的纵波速度；低频球面波的纵波波速低于高频球面波的纵波波速，两者的比值和介质的泊松比、弹性模量及Maxwell体弹性模量相关。     

高聚物计及损伤演化的动态变形和断裂

实验结果表明：高聚物在高应变率下的率相关的变形过程通常伴随着内部损伤的演化，这种演化导致了高聚物的最后断裂．采用改进了的熔丝网络模型及蒙特卡罗随机方法进行的数值模拟以及基于热激活机理所作的分析，得出了率相关的损伤演化律．相应地导出了计及损伤的率相关的非线性粘弹性本构关系，以考虑损伤弱化效应．进而提出了一个动态断裂判据，其同时与应变、应变率相关。采用SHPB技术与反向传播神经网络相结合的新方法，进一步证实了上述主要结果．     

冲击动力学研究中实测波信息的解读分析

分析了多点测量技术在解读和分析实测冲击波信息时的重要性和难点,提出了将Lagrange多点测量反分析与Hopkinson压杆技术相结合的新方法,解决了在同一个Lagrange位置上难以同时测量应力和质点速度波形的难题,对试样上不同Lagrange位置处实测质点速度波形进行了解读分析,由n个实测质点速度波形信息得到了各Lagrange位置处的动态应力-应变关系。以有机玻璃和水泥砂浆两种粘弹性试样为例,进行了数值计算,验证了该方法的可行性和有效性。