带有哑铃状扁平形试件的杆杆型冲击拉伸试验系统的三维弹塑性有限元分析

对带有哑铃状扁平形试件的杆杆型冲击拉伸试验系统,建立了含有个物理和几何间断面（包括内部交界面）的三维弹塑性有限元模型,采用动态增量非线性有限元程序ＡＤＩＮＡ对该模型进行了数值分析。在弹塑性框架内初步论证了杆杆型冲击拉伸试验装置一维测试原理有效性及其近似成立的条件,并与文献「１」进行了比较。     

弹塑性材料滤波作用的研究--间接杆杆型冲击拉伸试验装置产生加载脉冲的三维弹塑性动力学有限元分析

本文对旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验装置建立了产生拉伸加载脉冲的三维弹塑性动力学模型 ,使用ANSYS/LSDYNA程序模拟了该装置产生加载脉冲的过程 ,分析了弹塑性材料的滤波作用。数值模拟得到的入射脉冲与实验结果吻合 ,表明该数值模型和方法是有效的。分析结果表明 ,相对于直接连接系统 ,间接连接系统中的前置金属短杆的弹塑性变形直至断裂使锤头与撞块只发生一次撞击 ,即滤去了多次撞击 ,同时滤去了金属短杆与撞块界面扰动力的高幅抖动 ,使扰动力变成幅值较低的平稳脉冲。总之 ,前置金属短杆的作用相当于一个低阈值的低通滤波器。本模型还可为合理确定试验方案以及为改进和设计新的冲击拉伸试验装置提供依据和方法     

杆杆型冲击拉伸试验装置一维试验原理有效性的论证

本文对杆杆型冲击拉伸试验装置建立了简化的含有多个轴向和环向的物理和几何间断面的空间轴对称线弹性动力学系统模型，用二维有限差分法和自编的ＢＢＩＤ－Ⅱ程序进行数值分析，并提出双虚边界法来计算物理间断面上的位移。用多种方法，特别是通过将包含内部界面的非均质变截面二维轴对称圆杆的泊松比退化为零，然后求得其差分数值解，再将此差分数值解与一维等效简化变截面非均质圆杆的解比较的方法，对有限差分方法和有限差分程序ＢＢＩＤ－Ⅱ进行了较充分的考核。数值分析成功地模拟了弹性应力波作用下的冲击拉伸试验过程，在线弹性的框架内论证了杆杆型冲击拉伸试验装置的试验原理成立的基础和条件     

周边切口短圆柱试件的杆杆型冲击拉伸试验系统的弹塑性有限元分析

基于一维试验原理提出了用带有周边切口的短金属圆柱试件进行平面应变型弹塑性动态断裂韧度的测试方法;对该复杂的动力学系统进行了轴对称的弹塑性有限元分析,并计算了动态围道积分;根据对试件功能转换关系的分析和Rice公式的物理意义,提出了用试件两端平均载荷-两端相对位移曲线(-Δ)推广Rice公式计算试件的远场J积分,由此得到的-Δ曲线基本上消除了与裂纹运动无关的质心运动动能的影响.论证了J积分作为裂端的表征参量,且当切口深度比大于70%时,Rice公式有较高的计算精度.为平面应变型弹塑性动态断裂韧度的表征与测试提供了依据.     

一定初缺陷杆在轴向冲击下弹塑性动态屈曲有限元计算

本文用有限元方法分析了一定初缺陷杆受轴向冲击的弹塑性动态屈曲。由变形功相关的屈曲判据求出屈曲时间,计算了初缺陷及冲击载荷形状和大小对屈曲时间的影响。     

摆锤式块杆型冲击拉伸试验装置的动力学系统简化分析

本文对摆锤式块杆型冲击拉伸试验装置进行了较完整的动力学系统简化分析。用差分方法和特征线方法进行了数值分析,并和试验结果进行了比较。结果表明本文的分析方法和计算程序是正确的和可靠的,该试验装置是合理的,可以得到材料在一定平均应变率下的应力应变曲线。本文还用数值分析的结果解释了试验中出现的现象,指出了试验系统的匹配问题,给出了判断试验装置最大打击应力的方法。     

红外瞬态测温装置及其在冲击拉伸试验中的应用

为研究材料在高速变形时的性态和破坏过程以及热力偶合问题,作者自行研制并设计了一套红外瞬态测温装置,同时对它进行了整体动态标定.并利用该装置在摆锤式杆-杆型冲击拉伸试验机上首次获得了三种不同材料的试件在冲击拉伸过程中的瞬态温升曲线,得到了一些颇有意义的结论。     

傅立叶弥散分析在冲击拉伸和冲击压缩试验中的应用

将傅立叶弥散分析方法和程序（ＦＦＴＤＳＰ）应用于冲击拉伸和冲击压缩试验中,分析了输入杆和输出杆中波的弥散效应对试验结果的影响。带有弥散修正的试验结果表明,由于入射脉冲产生方式不同,冲击压缩试验系统中传播的应力波带有显著的弥散效应,而间接杆杆型冲击拉伸试验系统中传播的应力波的弥散效应一般较小。     

直杆碰撞刚性壁弹塑性动力后屈曲有限元分析

利用显式动力学有限元方法对直杆弹塑性动力后屈曲进行了分析,模拟了直杆轴向碰撞动力屈曲的变形及发展过程。分析中在直杆碰撞端局部临界屈曲长度范围内引入半正弦波形式的初始缺陷,计算结果与文献中的实验数据获得了很好的一致。分析结果表明,随着碰撞过程中所产生的应力波逐渐向前传播,后屈曲变形过程中所呈现的多个半波形式的高阶屈曲模态由初始具有单个半波形式的简单屈曲模态迅速演变而成。分析结果同时也揭示了直杆动力屈曲变形发展的机理,以及轴向应力波和屈曲变形的相互作用规律。     

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.     

M-shaped Specimen for the High-strain Rate Tensile Testing Using a Split Hopkinson Pressure Bar Apparatus

An experimental technique is proposed to determine the tensile stress–strain curve of metals at high strain rates. An M-shaped specimen is designed which transforms a compressive loading at its boundaries into tensile loading of its gage section. The specimen can be used in a conventional split Hopkinson pressure bar apparatus, thereby circumventing experimental problems associated with the gripping of tensile specimens under dynamic loading. The M-specimen geometry provides plane strain conditions within its gage section. This feature retards necking and allows for very short gage sections. This new technique is validated both experimentally and numerically for true equivalent plastic strain rates of up to 4,250/s.     

Hopkinson拉杆的入射波波形整形实验研究

目前,分离式Hopkinson杆实验技术已经被广泛用于测试材料在10~2~10~4s~(-1)应变率范围内的动态力学特性。为了抑制入射波的高频振荡,实现恒定应变率加载,本文利用分离式Hopkinson拉杆(SHTB)实验装置,研究了加载金属短杆(2A12T4铝合金)及整形垫片(纸板、PVC软塑料及带磁性胶皮)对入射波波形的影响。实验结果表明,整形垫片降低了入射应力脉冲的高频振荡,获得了比较平滑的入射应力脉冲,延长了上升时间。同时,利用所得的波形整形结果,对2A12T4铝合金进行了拉伸应力波脉冲加载的拉伸和断裂实验测试。     

材料冲击拉伸实验的若干问题探讨

本文提出了一套反射式的分离型Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ拉杆，并对不锈钢材料（１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）进行了冲击拉伸试验，具体讨论了冲击拉伸试验过程中试件螺纹联接部分所引起干扰信号，试验段应变值确定以及试件尺寸和形状所引起的二维效应。     

子午线轮胎接触变形的结构有限元分析

针对195／60R14子午线轮胎建立了三维非线性有限元模型，着重研究了额定充气压力及静载荷作用下帘线承受拉应力和剪应力的基本特征。计算结果表明，接地区域摩擦力呈斜对称分布，反映了轮胎中帘线-橡胶复合材料存在变形耦合效应；冠带层、带束层、胎体帘线应力分布较为复杂，载荷变化对其应力水平和分布影响较大；在胎肩部位应力较高，且随载荷变化局部帘线应力变化剧烈，在承受交变载荷时，易形成层间剥落。分析结果有助于预测轮胎的使用性能，可以针对性地应用于因轮胎结构设计引起的质量损坏，某些对轮胎使用性能不利的受力状态可通过结构的优化设计来克服。     

非均质变截面杆中弹性波的反射和透射

基于一维弹性波理论，本文对应力波在非均质变截面杆中传播问题进行了一维简单波分析，并把分析结果与二维轴对称有限元分析结果进行了比较，表明一维简单波分析是非常有效和实用的。利用一维简单波分析方法，本文还揭示了应力波在非均质变截面杆中的传播规律，特别对含有内部交界面的非均质变截面杆（带有连接段）进行了一维等效简化分析，研究了连接段对应力波传播的影响。     

水流-圆柱-发电机动力相互作用量纲分析及实验装置

涡激振动能量转换装置涉及水流-圆柱-发电机之间复杂的动力耦合问题。本文从圆柱涡激振动、能量传递、电能转换三个方面对涡激振动能量转换装置的工作机理进行理论分析,提取出相关的影响参数,并应用量纲分析方法对水流、圆柱、发电机三者之间的动力耦合作用进行了分析,确定了实验模拟中应满足一致的相似参数。为了研究不同水流条件下涡激振动能量转换装置的工作特性,设计制作了一套实验装置,并对初步实验结果进行了分析。