梯度多胞材料耐撞性设计的简化模型和渐近解

多胞材料具有很强的吸能特性,并被广泛应用于结构耐撞性设计领域,其力学响应与密度分布息息相关.因此可以通过对多胞材料密度分布的设计达到对材料的宏观力学响应的有效控制,以满足实际应用中的耐撞性要求.基于非线性塑性冲击波模型可以实现对密度梯度的反向设计,但其求解较为困难.本文利用级数法获得了耐撞性反向设计理论的渐近解,针对常冲击力的耐撞性要求给出了一个具有足够精度的近似解.利用二维随机Voronoi技术构建了细观有限元模型,并运用有限元软件ABAQUS/Explicit进行了数值验证,结果表明密度分布的反向设计理论的渐近解对于指导梯度多胞材料的耐撞性设计是有效的,且二阶渐近解已提供足够的设计精度.基于冲击波模型的反向设计方法为主动设计梯度多胞材料提供了重要依据.     

考虑微结构的固体力学的进展和若干应用

1.引言经典连续介质力学基于所有物体都具有连续分布的密度这一基本假设,认为所有的守恒定律对物体的任一部分,不管它多么小,都是适用的,而物体内任一点的状态仅与该点的一个无限小邻域有关。因此,在经典连续体力学中,材料的本构关系中并不出现特征长发,然而,实际上任何材料都有一定的微观结构,从而存在着某个或某些内特征长度。例如,晶体      

低速冲击下泡沫金属填充薄壁圆管的弯曲行为

采用实验方法研究了低速冲击下泡沫金属填充薄壁圆管的弯曲行为,详细说明了实验方法和原 理。通过与准静态实验结果的比较发现,冲击加载使泡沫金属填充圆管跨中截面的局部压入变形增大,跨中 截面高度变小,结构下缘拉裂破坏延迟。由于结构的惯性效应,锤头总冲击力高于准静态加载时的对应值。     

Dynamic behaviour of axially moving nanobeams based on nonlocal elasticity approach

In this article, transverse free vibrations of axially moving nanobeams subjected to axial tension are studied based on nonlocal stress elasticity theory. A new higher-order differential equation of motion is derived from the variational principle with corresponding higher-order, non-classical boundary conditions. Two supporting conditions are investigated, i.e. simple supports and clamped supports. Effects of nonlocal nanoscale, dimensionless axial velocity, density and axial tension on natural frequencies are presented and discussed through numerical examples. It is found that these factors have great influence on the dynamic behaviour of an axially moving nanobeam. In particular, the nonlocal effect tends to induce higher vibration frequencies as compared to the results obtained from classical vibration theory. Analytical solutions for critical velocity of these nanobeams when the frequency vanishes are also derived and the influences of nonlocal nanoscale and axial tension on the critical velocity are discussed.     

泡沫铝夹芯双方管结构准静态轴压性能的实验研究

对几种泡沫铝夹芯方管结构的准静态轴压性能进行了实验研究。结果表明,较空管及泡沫铝夹芯单管结构,泡沫铝夹芯双管结构的承载能力及能量吸收效率明显得到增强。双管夹芯结构中外管撕裂模式的结构行程利用率和能量吸收效率高于相应的外管周期折叠模式。而泡沫铝四角填充方式提高了双管夹芯结构相同变形模式下的能量吸收效率和结构变形的稳定性。同时研究了内管管壁及材料强度对泡沫铝夹芯双管结构的影响。随着内管壁厚增大,双管夹芯结构的能量吸收效率提高,而内管材料强度影响不明显。     

铝蜂窝结构单向压缩、失稳和破坏机制研究

采用结构代表胞元模型数值模拟了在没相对密度范围的单型铝蜂窝结构在单向压缩过程中的变形、失稳和破坏现象。我们推广了转角刚度方法,并结合数值模拟结果分析了结构失稳和破坏的三种不同特征及相应 拗观力学机制,计算了结构代表胞元开始失稳分岔时的宏观应力σT,其值与有限元数值计算和实验得到的结构宏观极限应力σu一致吻合。     

椭圆柱壳链的波形弥散特性研究

椭圆柱壳链可以引起波形弥散，从而可以调控应力波的传播.本文通过3D打印、冲击测试、细观有限元模拟和理论分析，研究了在质量块冲击加载下，单胞纵横比、冲击质量和速度对椭圆柱壳链中弹性波传播弥散行为的影响.结果表明，冲击过程中，椭圆柱壳链结构中的速度峰值随着波传播逐渐减小，纵横比越大或冲击质量越小，速度峰值衰减越剧烈，而冲击速度对椭圆柱壳链的波形弥散行为几乎无影响.相关研究对新型波形控制器的设计和精确有效地调控弹性波传播具有重要意义.     

动高压下拉格朗日声速的测定及其应用

 通过实时记录冲击加载—再加载和冲击加载—卸载波的粒子速度剖面,得到了再加载和卸载波在93W合金中传播的拉格朗日声速。通过拉格朗日声速从准弹性到纯塑性的转化,获得了材料在一次冲击终态时的剪应力、剪切模量以及考虑了剪应力修正后的93W合金的冲击绝热关系。     

列车分布式吸能系统的波传播特性和参数分析

建立了考虑车厢中弹性波传播影响的列车分布式吸能系统的简化理论模型。基于一维应力波理论,对碰撞过程中各吸能器的响应进行了理论分析,得到相关的控制方程并求解。观察到各吸能器界面上典型的阶段性、平台样的速度响应,并分析了其机理,进而对如何合理设置和排布吸能器进行了分析。结果表明:对于相邻的吸能器,碰撞前端吸能器的压垮强度应高于后端,否则后端吸能器无法同时发挥作用;各吸能器的平台应力的大小和排布是决定吸能系统作用效果的控制参量,能够决定各吸能器的吸能时长和吸能总量。具体分析了相邻吸能器的平台应力分布对系统吸能性能的影响,得到了在所研究的情况下使总吸能量最大的优化设计参数。该研究可为列车分布式吸能系统的优化设计提供理论指导。