米字形填充正方形蜂窝异面平台应力

目的研究冲击速度和结构参数对米字形填充正方形蜂窝异面平台应力的影响规律。方法利用ANSYS/LS-DYNA建立该蜂窝可靠的基于胞元阵列的异面冲击分析有限元模型;基于简化的超折叠单元理论推导该蜂窝的准静态平台应力理论公式,理论值与仿真值相吻合验证理论公式的正确性。对不同壁厚边长比的蜂窝,在不同冲击速度下进行异面冲击仿真分析,利用LS-PrePost软件处理得到相应的接触力-位移曲线,进一步处理得到变形模式和平台应力,并以图表的形式加以展示与分析。结果不同冲击速度下结构参数固定的蜂窝表现出LS、MS和HS等3种不同的异面冲击变形模式,从LS模式转变到MS模式再到HS模式的临界速度分别约为20 m/s和150 m/s;壁厚边长比对变形模式的影响可忽略。结论该蜂窝动态平台应力随冲击速度(或壁厚边长比)的增加而增大,且增长速率不断提高。当其他参数固定时,LS模式和MS模式下该蜂窝的动态平台应力与冲击速度呈二次函数关系,HS模式下动态平台应力与冲击速度的平方呈线性关系;动态平台应力与壁厚边长比呈幂函数关系。基于仿真计算结果,得到了该蜂窝动态平台应力的经验表达式。

闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究

目的研究密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料类静态缓冲性能的影响规律。方法基于包装用缓冲材料静态压缩试验法和能量吸收图法,对密度为80、95、106、124和180 kg/m^(3)的闭孔EVA泡沫试样在不同应变率下进行类静态压缩试验,得到应力-应变曲线,基于此进一步处理得到相应的单位体积能量吸收、能量吸收效率、缓冲系数和最大比吸能等曲线,同时绘制试样类静态压缩过程中的能量吸收图。结果闭孔EVA泡沫材料的密度越高,密实化应变越小,最大单位体积能量吸收越大;在压缩应变相同时,应变率越大,应力、单位体积能量吸收、能量吸收效率、最大比吸能越大;得到了5种密度闭孔EVA泡沫材料的本构方程和闭孔EVA泡沫材料的能量吸收图及其斜率与应变率的关系式;通过分析密实化应变与相对密度的关系,得到相关拟合公式。结论密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料的缓冲性能有着非常大的影响,在一定的应力水平下会有一个最佳的密度使得刚好能吸收完能量,并保护产品不破损,该最佳密度受应变率的影响,因此可以通过能量吸收图进行相关的缓冲包装优化设计。

基于间接拉伸模式的沥青混合料内部力链分布特征

为了表征沥青混合料在间接拉伸模式下的力链分布特征,成型3种骨架结构沥青混合料的马歇尔试件,以及旋转压实试件和相应3种类型的沥青砂浆静压试件。利用简单性能试验分别测试不同温度条件下沥青混合料和沥青砂浆的动态模量、相位角,在获取沥青混合料旋转压实试件和马歇尔试件截面图像的基础上,结合数字图像处理技术和MATLAB编程,借助离散元方法重构了3种类型沥青混合料的旋转压实和马歇尔数字试件。对旋转压实数字试件进行虚拟简单性能试验,运用反演算法计算数字试件的细观参数,校验细观模型的准确性和合理性。对马歇尔数字试件开展虚拟间接拉伸试验,提取颗粒间接触力力链信息,以力链概率分布和角度分布作为量化指标进行分布特征分析。研究结果表明:利用离散元方法重构的3种骨架结构沥青混合料黏弹性细观模型具有较高的预测精度,动态模量和相位角的实测与预测最大差异分别为9.64%、0.24°;间接拉伸荷载模式下,3种骨架结构沥青混合料的内部法向压力力链概率分布均随f(接触力与平均接触力的比值)的增大而衰减,强力链(f≥1)的概率分布较小,而弱力链(f<1)的概率分布较大,随着温度的升高,力链的最大概率分布基本呈增大的趋势;不同温度的压力力链角度分布差异较大,呈沿0°-180°水平线和90°-270°垂直线的非对称分布,0°-180°水平线以上分布占主导,随着温度的升高,角度分布均向外延伸,但延伸幅度不大,最大仅为3.954%;不同截面的沥青混合料具有一致的法向力链概率分布和角度分布。研究结果为从细观角度认知沥青混合料的非均匀力学响应及荷载传递演化提供了理论依据。