SHPB系统试件恒应变率加载实验方法研究

为了获得材料准确的动态力学性能参数,提出了两种对试件实现恒应变率加载的实验方法:双试件SHPB方法和将圆柱形子弹改变成柱锥形子弹的SHPB方法。对三种金属材料进行了实验,并用数值模拟的手段对这两种方法进行了验证和比较。     

网格型整体加筋柱形曲板的屈曲试验

本文介绍了柱形曲板的屈曲试验方法.试验了铝合金LY12-CZ 整体网格型筋条的36个试件,试验载荷是均匀轴压,均匀剪切,轴压与内压复合以及轴压与剪切复合.在弹性薄壳小挠度理论基础上,运用伽辽金法进行柱形曲板的屈曲分析;与简支整体加筋曲板的试验结果相比较有较好的一致性.     

在均匀横向载荷作用下蜂窝夹层园柱曲板蜂格剪切失稳的实验

蜂窝夹层结构是一种比较好的结构型式。蜂窝园柱曲板在均匀横向载荷作用下,承载能力的问题是飞机设计中常会遇到的实际问题。本报告通过实验,观察了四边滑动简支蜂窝曲板丧失承载能力的现象和过程,又从理论上计算了蜂窝曲板在均匀横向载荷作用下,靠近边界的蜂格壁板剪切失稳的临界载荷,并与实验测得的试件丧失承载能力时的最大载荷(简称流动载荷)进行了比较。结果表明:后者比前者大4倍左右。      

新的圆柱曲板剪切屈曲实验的研究

提出一个用两块曲板以单向加载进行的Ｒ１０００ｍｍ的圆柱曲板剪切屈曲新实验方案。其原理清楚、装置简单紧凑、节省试材、实验进行方便和不需扭转设备等优点，而实验结果和成熟的工作符合良好．     

加筋圆柱曲板的侧压稳定性

本文对四边简支加筋圆柱曲板在侧向压力作用下的弹性稳定问题进行了计算。把加筋曲板作为各向异性曲板处理,考虑加筋位置偏心及筋条抗扭刚度的影响,在经典简支和直边顶住简支两种边界条件下,采甩线性理论。对有关参数进行分析,找出影响临界载荷的主要参数,给出便于使用的曲线。      

中应变率材料试验机的研制

本文全面介绍了自行研制的中应变率材料试验机的基本情况,此试验装置可在0.1s^-1-50s^-1应变率范围内对哑铃状圆柱试件和哑铃状扁平试件进行拉伸及加卸载实验,对圆柱状态 试件进行了压缩及加卸载试验,通过采用液压驱动、分级调速、缓冲撞击等技术产生上升沿陡峭的平衡加载脉冲,从而实现中应变率试验;通过自定心夹具、液压缸的精密共轴保证试验的可靠性;辅以定位装置实现对试件的加卸载;同时通过力传感器及配套研制的高动态应变仪、光学引伸仪完成应力、应变的测量,经实验考评,表明装置是可靠的。     

用光力学和有限元法确定钢壳的动态响应

本文提出了壳体在冲击载荷作用下三维位移分布的光力学方法的实验解和有限元数值解。采用一种新型的电磁脉冲加载装置,实现了对试件施加重复性很好的冲击载荷,利用测得的力一时间关系曲线作为外力边界条件,用逐步积分法对壳体在冲击载荷下的动态响应作了分析。光力学方法的实验解和有限元数值解吻合较好。     

等离子体射流中局部热流密度与局部离子饱和电流密度的测量

我们测量了受等离子体射流绕流的圆柱形探针上的局部热流密度与局部离子饱和电流密度.实验装置如图1所示.等离子体射流发生器采用了切向进气和阳极喷口长径比比较大(30/8毫米)的设计,工作稳定,出口参数轴对     

冲击拉伸实验试件几何尺寸的研究

应用分离式Hopkinson拉伸实验技术研究了圆柱形冲击拉伸试件的长径比(L/D)对实验结果的影响,其中长径比从1到5。研究结果表明:对于LY12材料,L/D2.67的试件满足材料实验的要求,L/D2不能得到准确的材料参数。     

加筋圆柱曲板承载能力计算和实验结果比较

本文用文献[1]的方法,对文献[2,3,7]中的一百多个在轴压、侧压和剪切载荷作用下的加筋圆柱曲板试件,作了承载能力的计算,和所引文献的实验结果作比较表明,在绝大多数情况下,符合良好,说明这种方法有效,具有实用价值。     

功能材料双轴拉伸十字板试件的优化设计

在对Demmerle和Boehler提出的一个基于试件实验区应力标准差的数学判据进行修正的基础上,将这一判据应用于有限元方法中,通过 ABAQUS有限元软件计算出试件实验区的应力分布,结合Powell优化设计方法,实现了对各向同性形状记忆合金材料双轴拉伸十字板试件的最优化设计.优化设计所得试件的应力位移分布图与原有的Kelly试件迸行了比较,结果表明经过优化的试件在满足双轴试验要求方面有了明显的改进.同时验证了在各向同性材料下优化所得的试件同样适用于各向异性材料.最后,对形状记忆合金相变过程在试验区中引起的应力应变变化进行了数值模拟,其结果表明优化试件完全能够满足记忆合金材料双轴实验的要求.     

中面内边界条件对圆柱曲板弹性屈曲的影响

本文利用统一的三角级数,通过待定系数向量将矩形圆柱曲板的屈曲形态离散化,每个边界引入三个弹性边界约束参数,利用位能原理和反迭代法,确定均匀轴压、侧压、剪切及组合加载时曲板的分支屈曲临界载荷和屈曲形态,研究了在一些典型边界条件下曲率参数的影响,以及弹性边界条件时边界弹性参数的影响。     

混凝土材料冲击压缩试验中的一些问题

本文简要介绍了在大直径（φ74mm)直锥变截面式SHPB实验装置上进行混凝土试件冲击压缩实验方法。以及实验过程中出现的试件应力均匀性问题，对于由方波加载造成的试件内应力波反射次数不够，导致应力分布不均匀的问题，我们提出了波形整形的思想。将矩形波改造成三角波，增加试件破坏前的应力作用时间以获得应力均匀;对于由杆与试件接触不平引起的应力分布不均。我们设计了万向头加以消除，在此基础上进行了一系列试验并得出了一些结论。     

软材料和松散材料SHPB冲击压缩实验方法研究

针对采用SHPB装置研究泡沫等软材料和黄土、砂等松散介质的动态特性时存在的实验技术问题,提出利用钢套筒约束试件横向变形的方法,在SHPB冲击加载装置上实现材料准一维应变实验,研究了上述材料在准一维应变条件下的动态力学特性。本文同时指出,可以通过引入一约束系数描述试件一维应变条件的满足程度,并指出钢套筒的横向变形对实现试件一维应变的影响不大。在此基础上,进行了相关实验研究,说明了该实验技术能较好地满足软材料或松散介质力学性能研究工作的需要。     

PMMA反射拉伸动态破坏的数值模拟

利用PMMA等透明材料弹丸撞击靶板可以直观再现和观测金属弹体撞击靶板的某些响应和破坏特性,研究PMMA在冲击载荷作用下的动态性能可为更好的分析和认识PMMA结构的动态响应提供支撑.基于文献中的实验构型,本文运用LS-DYNA开展了柱锥形PMMA试件在压缩入射波加载下动态响应的数值模拟,研究由于应力波在试件锥段的汇聚效应,以及在自由端的反射拉伸效应.分析了柱锥形PMMA试件的动态响应过程以及拉伸破坏特性,数值模拟获得了与实验相一致的试件破坏现象.     

石灰岩冲击损伤实验与破碎特性研究

利用一级轻气炮对石灰岩试件进行冲击损伤实验,采用锰铜压力计对冲击波作用过程进行压力测试,对冲击后的试件进行声波探测和剖切观察,研究石灰岩冲击损伤与破碎特征。实验与分析结果表明,在飞片直径小于试件直径、试件自由面条件较好、碰撞压力在1~1.7 GPa的实验条件下,岩石试件的冲击损伤存在头部核心区、环状裂隙区、中部损伤区、底部破坏区的分区特性,且各区的损伤原理不同。软回收装置为试件的侧向和底部创造了良好的自由面条件,以致拉应力对岩石损伤起到了主导作用。最后用有限元软件LS-DYNA对岩石冲击过程进行数值模拟,分析岩石试件的冲击损伤作用,验证了实验结果的正确性。     

冲击拉伸实验装置的研制及其试验研究

材料动力学试验技术远比准静态力学中的复杂,为了模拟各种速率的冲击加载过程,试验装置设计就成为关键问题之一.特别是针对材料动态拉伸性能的测试,目前的冲击拉伸装置还没有统一标准,因此本文基于一维弹性应力波原理设计了一套双气室间接杆-杆型冲击拉伸试验装置.该装置采用了双气室对称布置的方式,通过气体转换器实现气路的转换,克服了现有气动式冲击拉伸设备结构复杂、密封要求严格的缺点.本文利用该装置对2A12T4铝合金试件的冲击拉伸性能进行了测试,并数值分析了应力波在杆系和试件中的传播效应.通过试验测试和数值分析论证了该冲击拉伸装置实验的可靠性和设计的合理性.     

OPTIMAL SPECIMEN DESIGN FOR LAP SHEAR TEST

在采用搭接剪切试件进行的剪切强度实验中,试件失效往往是由于试件两端的剥离应力过大,而不是切应力造成的,这往往造成错误的实验结果. 通过有限元和光弹实验相结合的方法研究在搭接结构中引入凹槽以使试件所受的切应力均匀分布并减少两端的剥离应力,从而提高实验精度的可行性. 研究表明,只要凹槽的形状和位置合适,完全可以达到上述效果,从而实现了搭接剪切试件的优化设计.     

液压膨胀环动态拉伸碎裂的有限元模拟

液压冲击膨胀环实验平台能有效地实现韧性金属圆环在高应变率拉伸载荷作用下的动态断（碎）裂。本文采用流固耦合的有限元数值计算方法,模拟了实验过程中金属圆环在高压液体作用下的运动、变形和断裂现象。分析了装置和试件的接触应力对试件碎裂过程的影响并讨论了如何实现液压对试件的有效加载。计算结果表明,实验中的初始接触应力和液体的较长时间加载对试件的碎裂过程没有显著影响;在合理的加载条件下,液压膨胀环实验技术是研究固体动态拉伸碎裂的有效手段。     

剪切载荷下加筋板失稳模态的全场数字光学测试

通过全场光学测试和应变测试的方法,研究了剪切载荷下平板、加筋板、含切口加筋板的屈曲模态及极限承载能力。实验采用对角拉伸方式施加剪切载荷,运用全场光学形貌扫描方法对试件的变形形貌和屈曲模态进行实时扫描。实验结果表明:采用光学方法得到的加筋板试件的临界屈曲载荷值(12.44 k N)与应变测量结果(12.65 k N)吻合较好,此方法可用于临界屈曲载荷的测试;平板试件破坏时的屈曲模态沿加载方向对称分布,完整加筋板与中心切口加筋板屈曲模态均呈反对称分布,而侧切口加筋板试件的屈曲模态没有对称性;加强筋的强化和切口的局部损伤会引起屈曲模态的偏移;加筋板试件在发生破坏前的位移-载荷曲线均相近;中心切口会极大地削弱加筋板的极限承载能力。