固支浅圆拱受子弹撞击的实验研究

本文报导了铝合金固支浅圆拱在子弹撞击下动力响应的实验研究,试验中采用应变片测量并由高速摄影得到试件变形的瞬态记录。实验结果表明,此类浅拱的动力响应不存在失稳现象;但在某一撞击速度区间内,拱的中心位移增加较快,拱的响应前期轴力可以忽略不计,而在后期则必须考虑。     

端部受斜撞击作用悬臂梁的弹塑性动力响应模式

基于大变形动力控制方程并利用有限差分离散分析,研究了斜撞击作用下弹塑性悬臂梁的动力响应．通过对屈服函数以及弯矩、轴力在动力响应过程中分布规律的分析,阐明了斜撞击下恳臂梁的弹塑性动力响应模式和斜撞击的轴向分量对变形机制的影响．研究表明,弹塑性响应过程可划分为四个阶段,对应的变形模式为：“压缩塑性区扩展”模式,“广义移行塑性铰”和“压缩塑性区收缩”混合模式,“驻定塑性铰”模式,“弹性自由振动”模式．与刚塑性分析所假定的两相变形模式比较,弹塑性应响分析证实了响应早期的瞬态轴向压缩模式和梁根部“驻定塑性铰”模式的存在性,肯定了刚塑性分析所假定变形模式的主要特征．斜撞击的轴向分量在撞击发生的瞬时主导了梁的变形,使梁呈现同承受横向冲击明显小同的变形规律．随着响应的深入,轴向分量迅速衰减,其对截面屈服的贡献非常微弱,由横向分量引起的弯曲挠动在大部分时间内主导和控制梁的变形．数值计算结果表明,斜撞击载荷的质量、撞击速度和角度是影响梁动力响应的重要因素．     

受冲击作用弹塑性圆板动力响应的弹性效应

利用有限差分离散微分方程进行计算分析,研究冲击载荷作用下弹塑性圆板的早期动力响应,通过对瞬态径向弯矩分布规律的细致分析,阐明弹塑性固支圆板响应过程中弹性效应对其变形历史的影响.研究表明:弹塑性响应过程可划分为八个阶段,对应的变形模式为:“单铰圆模式”,“双铰圆模式”,“五铰圆模式”,“四铰圆模式”,“三铰圆模式”,“双铰圆模式”,“双驻定铰圆模式”,“弹性振动模式”.与刚塑性分析所假定的三相的变形模式比较,弹塑性响应分析证实了固支边界“驻定塑性铰圆”的存在性.虽然刚塑性分析所假定的第一相位移响应模式并不存在,但第二相和第三相响应模式则得到了证实.由于这两相及相应弹塑性分析的两个阶段持续时间都较长,因而也肯定了刚塑性分析所假定变形模式的主要特征.弹性效应对于板内“移行铰圆”的影响比较大,它不但使“移行铰圆”出现“回退”现象,还使得“移行铰圆”的个数增加到三个;对于圆心处的“塑性铰圆”,弹性效应则使得它的符号出现由负向到正向的反复变化.因此,弹性效应对弹塑性板的变形历史影响十分明显.     

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。     

冲击作用下刚塑性拱的大变形响应分析

本文对受集中冲击作用的深圆拱的刚塑性动力响应进行了理论分析和数值计算，用瞬时构形法得到了问题的全程解，提出发生反向弯曲的必要条件和反向弯曲变形的近似分析方法，确定了反向弯曲出现的临界冲击速度范围，并讨论质量比，能量比和支承条件对结构的响应时间，塑性形区域和最变形的影响。本文理论分析结果与实验数据吻合。     

局部冲击作用下刚塑性平板的动力响应和失效模式

基于理想刚塑性的材料模型假定,同时考虑靶板弯曲塑性变形和剪切滑动,完整地分析了平板受刚性体撞击或受局部压力脉冲冲击的动力响应和失效模式。得到了撞击物侵彻深度、靶板穿透条件、塑性变形范围等特征变形破坏参数的解析表达式。讨论了撞击物速度、压力脉冲的冲量和形状等参量对响应和破坏模式的影响。比较了刚塑性理论分析结果与相关的实验和弹塑性数值计算结果。     

固支及简支圆板在均布侧压作用下的弹脆塑性承载能力分析

圆板是工程中常见的一种结构形式。本文采用弹脆塑性木构模型，对弹塑性载荷作用下固支圆板的弯曲作了详细的分析研究，得出了对应材料残余强度系数不同取值范围的图板的承载能力解析表达式。文中对加载过程中屈服面的变化情况作了探讨。文未还给出了相应的简支圆板的弹脆塑性承载能力表达式。     

圆板在物体撞击下的非线性动力响应

本文在Von Kármán大位移的意义上,利用虚位移原理伽辽金方法建立了圆板在物体撞击下的非线性动力响应的控制微分方程,在研究响应问题时,考虑了冲击载荷与圆板位移响应之间的耦合影响,文中使用时间增量法和奇异摄动理论求解问题的控制方程,获得了固支圆板非线性动力响应的近似解,并且求解了具体算例,绘出了圆板位移、应力响应曲线以及冲击力随时间的变化曲线。     

弹丸撞击圆板的尺度律实验研究

本文对周边固支软钢圆板，用柱形平头弹丸以２４ｍ／ｓ和２８ｍ／ｓ的速度进行撞击实验，研究板变形的尺度律。板和弹的尺寸严格按１、２和４的比例制作，撞击能量只使板产生塑性大变形而不穿孔。实验结果表明，变形偏离经典尺度律，其规律是较大的撞击能量，出现的偏差也较大。经分析，材料的应变律效应是产生偏差的主要原因。     

圆板在物体撞击下的非线性动力响应

本文在Von Kármán大位移的意义上,利用虚位移原理伽辽金方法建立了圆板在物体撞击下的非线性动力响应的控制微分方程,在研究响应问题时,考虑了冲击载荷与圆板位移响应之间的耦合影响,文中使用时间增量法和奇异摄动理论求解问题的控制方程,获得了固支圆板非线性动力响应的近似解,并且求解了具体算例,绘出了圆板位移、应力响应曲线以及冲击力随时间的变化曲线。     

Numerical analysis of large elastic-plastic deformation of beams due to dynamic loading

Numerical calculations were performed for two examples of the response of elastic-plastic beams subjected to dynamic loads. These were a simply supported, axially restrained beam under suddenly applied uniform pressure, and an axially restrained, clamped beam with a central mass that is impacted by a projectile. Large elastic-plastic deflections were considered, and the method of finite differences was used. Two different constitutive equations were assumed: the elástic-perfectly plastic relation, and a special elastic-viscoplastic, strain hardening model. Analysis of the results included examining the interaction between the bending moment and the axial force, the variation of the axial force, bending moment and deflection with time, and the propagation velocities of the various phenomena during motion. Experiments were carried out in which a rifle projectile hit a central mass which had been fastened to a clamped beam. Comparison between the theoretical and experimental dynamic deflections shows good agreement for relatively short response times.     

Dynamic buckling and plastic collapse of rectangular strips under axial slamming impact

The dynamic buckling and plastic collapse of elastic-plastic rectangular strips under axial slamming impact are investigated experimentally. The dynamic response of the specimens is measured by several back-to-back paris of strain gages located at different positions. According to the experimental records, the compressive and bending motions of the rectangular strips are analyzed. The strips exhibit three different critical dynamic conditions: buckling, plastic incipience and plastic collapse. Based on the response characters, three criteria are proposed which completely define the elastic-plastic dynamic behavior of rectangular strips under axial slamming impact with loading durations ranging from 14 to 18 milliseconds. These conditions are estimated by introducing three critical axial compressive strains. Moreover, the effect of geometric imperfection on the dynamic behavior of the strips is discussed.     

大长细比结构弹体侵彻2024-O铝靶的弹塑性动力响应

为研究大长细比结构弹体在撞击典型硬目标早期的结构动力学响应,利用57轻气炮进行了直径1.4 cm、量纲一壁厚0.1和0.15、长细比8和12、头部系数3和4.5的卵形空心弹体对2024-O铝靶的侵彻实验研究,利用高速摄影系统记录了弹体撞靶过程,观察到大长细比弹体垂直撞击硬目标过程中的局部墩粗、塑性屈曲2种结构破坏模式,以及斜侵彻过程中的整体塑性弯曲、弯曲与墩粗耦合、弯曲与屈曲耦合3种结构破坏模式和实时动力学响应过程。基于对指数硬化材料的空腔膨胀理论建立了弹体垂直侵彻模型,给出了在轴向及横向载荷交互作用下计算刚塑性自由梁危险截面屈服函数的控制方程,计算值与实验结果吻合较好。     

大长细比弹体斜侵彻混凝土靶的动力学响应

基于刚塑性自由梁在横向冲击载荷下的动力学响应研究方法,结合空腔膨胀理论给出的弹体载荷分析,给出了弹体作为自由梁在塑性铰出现之前的响应行为,得到了梁内任一截面在横向载荷下剪力和弯矩分布规律以及轴向载荷下的轴力分布规律。计算结果表明,大长细比结构弹体的危险截面在承受较大轴向惯性压力载荷后,对由非正侵彻导致的横向载荷极为敏感。最后基于压弯联合作用载荷分析,给出了动能弹设计的抗弯极限壁厚要求。     

基于最小加速度原理的刚塑性动力问题

应用有限变形的最小加速度原理，推导出了小变形或有限变形构件受到刚性飞射物撞击时的刚塑性运动方程，指出该方法具有直接、简捷和可靠的特点。     

斜侵彻混凝土靶的刻槽弹体的结构响应

基于刚塑性理论和侵彻载荷理论分析,将刻槽弹体简化为空间自由变截面梁,给出了弹体在侵彻混凝土早期的刚体响应行为,得到了弹体任一截面弯矩、剪力以及屈服函数的分布规律。基于此理论分析,得到了刻槽弹体壁厚、材料屈服强度、初速及倾角对弹体弯曲的影响规律。     

冲击载荷下轻质夹芯拱最大刚度拓扑优化及动力响应

基于双向渐进结构优化方法（bi-directional evolutionary structural optimization,BESO）框架,将传统动态载荷优化法中的内外层迭代引入到ABAQUS-MATLAB平台集成优化中,改进动态载荷拓扑优化流程。对初速度为100 m/s的子弹冲击下的夹芯拱结构进行拓扑优化设计和动力学响应分析。优化后夹芯拱芯层的变形模式可分为3个对称的部分,跨中区域的中部和上部主要发生压缩变形,呈现类三角点阵桁架结构,边界区域上部发生拉伸变形,下部发生压缩变形,呈现C形型结构,跨中和边界之间的过渡区域以拉弯联合变形为主,呈现Y形结构。通过与两种等质量的拱结构对比,分析了3种结构在不同初速度的子弹冲击下结构的挠度以及芯层的能量吸收情况。结果表明:在相同的冲击速度下,优化后的结构挠度最小,芯层比吸能最高;当冲击速度较低时,优化后的结构的抗冲击性能优势并不明显;在所研究的冲击速度范围内,冲击速度越高,优化后结构的抗冲击性能越好。对比对称载荷与非对称载荷（冲击点偏移量为100%）下2种优化结构在不同载荷工况下的动态响应,结果表明:载荷工况不同,得到的最终优化结果也略有所不同,但在相同载荷下结构的响应相差较小,每种工况下得到的优化结果在相应工况下所展现的力学性能略优,但均明显优于传统结构。因此,在对称冲击载荷下优化所得的结构具有一定的普遍性。