不同失效模式下轴压管状结构的吸能特性比较

圆管、方管等管状结构受轴向的压缩作用,是工程上常见的一种结构受力形式.由于几何尺寸、边界条件和材料特性的不同,管状结构可以发生5种不同的失效模式：渐进屈曲、整体失稳、翻转、膨胀和劈裂.本文综述了近年来管状结构在轴压作用下不同失效模式的理论建模、实验测试和数值仿真研究结果,并对5种失效模式的力学响应、能量吸收特性进行了对比与分析.     

半挂货车内轮差问题改善设想

基于降低货车内轮差安全隐患的考虑,根据已有的研究成果对半挂车内轮差问题改善方向提出设想,基于刚体运动学原理提出具体改进方案,导出转弯时半挂车运动轨迹方程,运用Matlab软件从理论上进行了验证。     

大货车转弯侧翻的影响因素分析

因重心高、载重大,大货车在弯道行驶时,如果速度过高,很容易发生侧翻。针对货车转弯侧翻这一物理现象,本文利用动静法建立了其动力学模型。引入了描述侧翻的两个物理量——倾斜临界速度和侧翻临界速度,在给定参数下对车的受力和运动进行了数值计算,并分析了车重、车的质心高度和转弯半径等因素对转弯侧翻的影响。并对如何避免大货车转弯侧翻,给出了定性的驾驶指导建议。     

自行车上台阶的碰撞模型分析

自行车前车轮与台阶发生斜碰撞以后可能落上台阶,也可能弹回地面,后者容易引发侧翻或倾倒的事故。本文将建立一个基于恢复系数的通用薄车轮台阶碰撞模型,并通过一个实际案例代入具体参数数值,得出此案例下车轮速度大小与速度方向的安全可行域,并讨论台阶高度对可行域的影响。     

恢复系数的不同定义及其适用性分析

本文归纳了恢复系数的速度、冲量、能量3种不同定义方式,并针对质点、刚体、质点系和弹性体4种不同研究对象,在具体的碰撞过程中详细计算了不同定义下的恢复系数数值.通过比较其差别与联系,逐一检验了各种定义方式的适用性.结果表明质心速度定义的恢复系数在非质点碰撞问题中是有缺陷的.     

应变梯度塑性Ⅰ,Ⅱ型平面应力裂纹的有限元解

将塑性应变梯度理论应用于幂硬化材料的裂纹尖端场,得出在小范围屈服条件下平面应力Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的数值解.与现有的渐近解比较发现,Chen等人的文中裂尖附近渐近解的有效范围是0.05l量级(l为材料特征长度),远离此有效范围,有限元计算出Ⅰ型和Ⅱ型问题的应力场都趋向于经典的HRR解.在塑性区内,有限元计算只得到了应力占优的结果.     

球形密闭夹芯结构在内爆载荷作用下的响应分析

轻质夹芯结构在能量吸收领域有很广泛的应用。本文采用数值仿真的方法分析了球形密闭夹芯结构在内爆载荷作用下的动态响应。发现与主要靠夹芯层吸能的平板或曲板结构不同,球形密闭夹芯结构的内壁在能量耗散中起关键作用。与相同质量的均质球壳相比,夹芯层可以有效地降低外壁的变形和应力水平。此外,利用理论分析的方法,得出了几何尺寸对球形夹芯结构能量吸收特性的影响。最后指出,在爆炸容器的设计中,如果充分利用球形夹芯结构的内壁进行耗能,可以显著提高结构的抗爆当量。     

扁担是否真的省力?

围绕传统工具扁担是否省力的问题进行了分析.从刚体的静力学受力可知,扁担可以改变负重的传递路径,使承载时人体参与受力的肌肉和骨骼更少,且腰部所受弯矩很小;挑担行走的过程可以简化为一个弹性系统的受迫振动问题,人体的受力是更舒适的周期性动载荷;扁担的结构和材料本身,也有经验性的优化设计,尽量减少了肩膀处的局部压力.     

脉冲载荷下加筋圆板的各向同性快速等效方法

加筋板在爆炸与冲击防护中应用广泛,而其动力响应的快速求解一直是工程中关注的重点。对于径向均匀加筋的圆板,基于刚度叠加思想,提出了一种将其等效为各向同性平板的方法,用于分析其在脉冲载荷下弹性阶段的动力响应。结合理论推导与数值方法,显式地给出了简洁的等效平板厚度公式。经验证,提出的等效方法建立了加筋圆板与均质圆板间的内在联系,适用于多种加筋尺寸、材料及载荷形式。等效圆板与加筋圆板的最大挠度偏差不超过6%,低阶振动频率偏差不超过10%。相比于直接对加筋圆板进行计算,等效分析方法大大提高了求解效率,且保证了很高的计算精度,在冲击响应预测和结构优化等工程应用中具有重要意义。     

超高速碰撞问题的三维物质点法

简要介绍了物质点法（material point method）的离散原理,通过引入Johnson-Cook材料模型和Mie-Gruneisen状态方程,将其用于超高速碰撞问题的分析中,并编制了相应三维物质点法程序MPM3D。该方法避免了拉格朗日格式因网格畸变产生的数值困难,也克服了欧拉格式材料界面跟踪问题以及因非线性对流扩散项而引起的数值困难。利用该程序对Taylor杆高速碰撞问题和空间碎片防护超高速碰撞问题进行了数值模拟,所得数值结果与实验结果基本吻合,验证了程序的正确性,说明了物质点法在分析超高速碰撞问题时相对于有限元法的优势。