圆板动力反直观行为实验研究

对受子弹正向撞击的铝合金圆板进行了动力反直观行为的实验研究。描述了不同撞击速度下板的响应模式,发现了圆板中的反直观现象,即板的最终变形与子弹撞击方向相反,并记录了板在整个变形过程中典型点的位移历史曲线,进一步证实了结构动力响应的反直观行为是一种客观存在的弹塑性动力行为。     

铁路车辆/轨道耦合系统在竖向冲击载荷作用下动态响应的计算机模拟研究

车辆与轨道的动态相互作用,是铁路轮轨接触式运输系统中最基本的问题之一,它直接制约着铁路运营速度的提高和运载重量的增加,也影响着铁路安全运行。本文采用有限元方法,对我国C61型运煤货车,按照车辆/轨道系统的实际几何形状、材料性质和边界条件建立了包括车辆和轨道系统的有限元模型,应用大型非线性动力分析程序LS-DYNA3D来模拟车辆通过轨道错牙接头时的轮/轨动态响应过程。计算结果表明车轮和轨道之间的竖向动态接触力大约是静轮载的2倍,与已有的现场试验结果基本吻合。因此应用有限元方法研究车辆/轨道耦合系统是可行和可靠的。     

混凝土类材料动态拉伸强度的微观力学模型

基于水泥砂浆试样动态劈裂拉伸实验,研究了不同加载速率下水泥砂浆材料动态劈裂时的裂纹发 生和扩展规律,提出一个微观力学模型。结果表明,微裂纹惯性是混凝土类材料动态拉伸实验中测量到的动 态拉伸强度随应变率的增加而提高的一种微观机制。     

梯度蜂窝夹芯板在爆炸荷载作用下的动力响应

利用弹道冲击摆锤系统对分层梯度蜂窝夹芯板在爆炸荷载下的动力响应进行了实验研究，分析了梯度蜂窝夹芯板在爆炸荷载作用下的变形失效模式，并与传统非梯度蜂窝夹芯板的抗爆性能做了对比。通过一维应力波理论，分析了应力波在梯度芯层中的传播规律。应力波透射系数在梯度试件中比非梯度芯层中小，而且相对密度递减的芯层组合有最小的应力波透射系数。综合考虑结构变形失效模式，后面板挠度，芯层压缩量以及应力波传播特点得到:分层梯度蜂窝夹芯板的抗爆性能明显优于传统的非梯度夹芯板，在所研究的荷载范围内，芯层相对密度从大到小排列试件的抗爆性能相对较好。     

爆炸载荷作用下具有可折叠芯层夹芯梁的动态响应

基于目前研究最广泛的刚性折纸(Tachi-origami)样式，通过改变其初始折叠角度构建出4种不同的蜂窝胞元，并且通过排列分布将其组成夹芯梁。采用商用有限元软件Abaqus/explicit对准静态和爆炸载荷作用下可折叠芯层夹芯梁的力学响应进行研究，分析可折叠芯层的泊松比变化规律、夹芯梁背板挠度以及能量吸收机理；并将夹芯梁与等质量的实体梁进行对比。采用后面板最大挠度作为抗爆性能的评价，结果发现:可折叠芯层在准静态载荷下具有一定的负泊松比效应；夹芯梁的抗爆性能优于实体梁，曲边蜂窝的初始折角对其作为芯层夹芯梁的抗爆性能有较大影响，随着初始折角的逐渐增大，其抗爆性能逐渐下降；当初始折角为直角时对应于方孔直边蜂窝，其抗爆性能最差。     

撞击载荷下泡沫铝夹芯梁的塑性动力响应

应用泡沫金属子弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯梁和等质量实体梁的塑性动力响应。 采用激光测速装置和位移传感器测量了泡沫子弹的撞击速度和后面板中心点的位移-时间曲线,研究了加载 冲量、面板厚度和芯层厚度对夹芯梁抗冲击性能的影响。给出了泡沫铝夹芯梁的变形与失效模式,实验结果 表明结构响应对夹芯结构配置比较敏感,后面板中心点的残余变形与加载冲量、面板厚度呈线性关系。与等 质量实体梁的比较表明,泡沫铝夹芯梁具有更好的抗冲击能力。实验结果对多孔金属夹芯结构的优化设计具 有一定的参考价值。     

离散多层绕带容器在爆炸载荷作用下动力响应的数值模拟研究

运用LS-DYNA3D对不同缠绕角度的离散多层绕带容器在内部中心爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟。模拟结果与实验结果、理论分析以及单层圆柱高压容器的动力响应作了比较。研究结果表明，内部中心爆炸载荷作用下，容器绕带层应力分布比较均匀；相同炸药当量条件下，缠绕角度越大，最外层绕带中心的最终位移越大。结果还表明，离散多层绕带容器具有只漏不爆的良好抗爆性能，是单层结构容器不具备的。计算结果可为构建爆炸容器的工程设计标准提供参考。     

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。     

LS—DYNA3D等非线性结构动力响应分析程序的局限性

通过理论分析和数值算例研究了采用LS－DYNA3D等非线性动力响应分析有限元程序于具有较大刚体转动的结构时,可能出现错误的应力和应变计算结果。主要原因是采用增量形式的应力修正时,其客观性被破坏。这是此类工程软件亟待改进的问题之一。     

Al2O3陶瓷材料应变率相关的动态本构关系研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线。结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系,在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大。基于损伤力学的基本理论,给出了Al2O3陶瓷的一维损伤型线性弹脆性本构模型。根据SHPB实验结果确定模型中的参数,得到了Al2O3陶瓷应变率相关的损伤型动态本构方程。