织物-树脂复合材料层压板的准静态侵彻机理

本文利用MTS得到了芳纶和高强维纶织物复合材料层压板受尖头侵彻体穿孔的准静态侵彻曲线 ,比较和分析了不同类型纤维集合体与热固性树脂和热塑性树脂复合材料的破坏模式 ,并考察了芳纶织物复合材料层压板侵彻的逐步破坏过程 ,揭示了复合材料层压板的准静态侵彻机理。

花岗岩Kong-Fang流体弹塑性损伤材料模型参数研究

岩石类材料的动态力学模型的建立及相应模型参数的确定,对岩石动态力学性能研究及相关仿真计算具有重要意义。以山东五莲地区花岗岩为例,基于Kong-Fang流体弹塑性损伤材料模型(KF模型),通过准静态单轴压缩、劈裂、常规三轴实验及动态分离式霍普金森杆压缩(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验对模型中的强度参数进行了确定,并利用基于分离式霍普金森杆的巴西圆盘(split Hopkinson pressure bar-Brazilian disk,SHPB-BD)实验对应变率相关参数的有效性进行了验证;同时,根据平板撞击实验结果对模型中的状态方程参数进行了拟合。利用实验获得的材料参数值,采用KF模型对花岗岩侵彻实验进行数值模拟,计算得到的弹体侵彻深度及成坑尺寸与实际实验结果误差均小于15%,验证了材料模型及参数值的适用性。

3D打印连续苎麻纤维增强聚乳酸复合材料的准静态侵彻性能

传统成型工艺制造的合成纤维增强复合材料逐渐无法满足低成本、快速制造、环境友好等要求。因此,选取连续苎麻纤维增强聚乳酸(PLA)基生物质复合材料,采用原位浸渍3D打印工艺成型不同铺层方式的样件。利用准静态侵彻测试评估了铺层方式、支撑跨距与冲头直径比(跨距比)及增强材料对侵彻性能的影响,并通过背光法实时监测侵彻过程中复合材料的损伤行为。结果表明,连续苎麻纤维的加入使样件的侵彻强度提升了51.5%(单向)和52.9%(正交);正交铺层的复合材料样件与单向铺层相比,吸收的能量和最大侵彻力分别提升了24.9%、13.1%;打印样件的侵彻力和能量吸收能力随着跨距比的降低而显著增加,跨距比为10时的正交铺层复合材料与跨距比为5时相比,强度提升了202.4%。最后通过样件的多尺度失效特征分析及侵彻机理研究,揭示了3D打印生物质复合材料的铺层结构-侵彻性能的关系。

三维编织复合材料抗侵彻性能——准静态侵彻实验与弹道侵彻有限元计算的对比

用钢制圆柱锥体对四步法三维编织芳纶/环氧复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试,得到准静态侵彻载荷一位移曲线,并由此计算得到侵彻功一位移曲线。在对复合材料侵彻破坏的细观观测中发现,复合材料主要以拉伸断裂方式为主并在受侵彻面伴有压缩和剪切破坏。由于弹道侵彻破坏很难测量侵彻过程中的侵彻功随侵彻位移的变化,这里用有限元程序LS-DYNA960并结合由准静态得到的破坏判据、复合材料力学性质常数模拟动态侵彻,对比准静态侵彻功一位移曲线和弹道侵彻模拟曲线,两者有较好的一致性,表明用该类复合材料的准静态侵彻性能模拟弹道侵彻性能有一定的可行性。

填经纱对三维角连锁结构复合材料准静态侵彻性能的影响

为研究填经纱对三维角连锁结构增强复合材料准静态侵彻性能的影响,以玻璃纤维为原料制备4种经向截面结构具有不同填经纱层数的三维角连锁结构机织物,并以真空辅助成型工艺获得复合材料,采用集中准静态压痕试验方法获得侵彻位移载荷、位移瞬时能量吸收量曲线,分析材料在准静态侵彻下的力学响应历程及特性。结果表明,在立体织物的经向增加填经纱,各组填经纱在复合材料的位移瞬时能量吸收量曲线中均对应有明显的能量吸收区,使复合材料所能承受的最大侵彻载荷和能量吸收能力增加,但复合材料的破坏位移却减少。

高速长杆弹侵彻半无限混凝土靶的理论分析

为了从理论上确定混凝土材料的靶板阻力,采用三段式线性状态方程和考虑拉伸破坏与剪切饱和的Mo-hr-Coulomb屈服准则描述混凝土材料,将半无限混凝土靶在高速冲击下的响应分为弹性区、开裂区、孔隙压实区和密实区,建立了混凝土材料的准静态空腔膨胀理论,确定了靶板阻力,运用A-T模型进行了长杆弹高速侵彻半无限混凝土靶的理论分析.算例结果表明,侵彻深度的理论分析结果与实验结果具有较好的一致性.

Kevlar层合材料准静态侵彻特性实验研究

利用MTS 81 0材料试验机开展Kevlar纤维层合板准静态侵彻特性的实验研究 ,着重分析侵彻载荷 位移曲线以及层合板的破坏模式 ,比较了侵彻体的头部形状以及层合板的纤维铺设方式对载荷 位移曲线和破坏模式的影响 .实验结果表明 ,准静态侵彻下 ,层合板整体弯曲变形非常显著 ,是其吸能的主要模式 ;纤维铺设方式的差异使得织物铺层板的整体弯曲变形远高于角度铺层板 ,因此具有更好的抗侵彻能力 ;弹形对层合板的破坏模式有明显影响 。

不同松动程度下古建筑透榫节点抗震性能试验研究

现存古建筑木结构中均存在不同程度的残损,榫卯节点的松动属于其中典型的一种.为研究不同程度的节点松动对透榫节点的抗震性能影响,参照清《工程做法则例》以1∶3.2缩尺比,制作了6个透榫节点模型,其中1个完好节点和5个不同松动程度节点.通过低周往复加载试验,得到了完好节点与不同松动程度节点的破坏形态、弯矩-转角滞回曲线与骨架曲线、强度与刚度退化曲线、变形及耗能能力等力学性能.结果表明:透榫节点榫颈截面处木材纤维拉断,出现裂缝并斜向榫头端部延伸,发生弯曲破坏;各节点滞回曲线形状均由S形过渡到Z形,且随着松动程度增大,捏拢效应越明显;松动节点的转动弯矩、刚度和耗能能力均比完好节点低,且随着松动程度增大不断降低;各个节点的变形能力均较好,但松动节点的极限转角要大于完好节点,并随节点松动程度的增大而增大.

层压复合材料靶板的准静态侵彻性能研究

利用MTS测试系统对层压复合材料靶板的准静态侵彻性能进行了试验。考察了Twaron、PVA(TS)、PVA(TP)3种靶板的靶板阻力和穿孔能量与靶板厚度或面密度的关系;对不同厚度层压板构成的靶板组合体的测试结果表明:靶板中分层的存在,将降低靶板的最大侵彻阻力和能量吸收能力,预置分层的靶板结果却有所不同,主要原因是由于两者对侵彻的响应行为有很大差异;试样的尺寸对准静态侵彻过程中能量的吸收有着很大的影响,证实了靶板的整体响应是能量吸收的重要途径。

弹体高速侵彻超高性能混凝土靶机理

为研究弹体高速侵彻超高性能混凝土的现象和规律,对钢纤维体积分量为1.0%的C120超高性能混凝土和钢纤维体积分量为2.5%的C160超高性能混凝土开展准静态单轴压缩试验、劈裂抗拉试验和弹体高速侵彻试验。采用修正的美国国防研究委员会(NDRC)经验公式和量纲分析得到的经验公式,对侵彻超高性能混凝土试验中的弹体侵彻深度进行计算分析。计算和试验结果表明:相比于普通混凝土,超高性能混凝土有着较高的拉压比和优越的抗靶体表面破坏的能力,试验后靶体的表面开坑面积较小,开坑直径大约为8~12倍弹径;向外沿径向产生的裂纹较小且短,平均裂纹数量为4条;随着超高性能混凝土的强度从120 MPa提高到160 MPa,靶体表面开坑直径减小,开坑深度降低,钢纤维的加入提高了靶体的韧性,从而降低了靶体的表面开坑直径;相比于普通混凝土,超高性能混凝土的侵彻深度较小,但随着超高性能混凝土靶体的强度从120 MPa提高到160 MPa,其侵彻深度没有明显的下降;修正后的NDRC经验公式可以很好地预测弹体高速侵彻下超高性能混凝土的侵彻深度,利用量纲分析得到的侵彻深度公式可以为后续的试验预测提供参考。

考虑柱脚纵筋滑移的平面框架拟静力试验数值模拟

目前对于钢筋混凝土框架的数值模拟大多没有考虑柱子底部纵筋的滑移。基于OpenSEES平台对一榀三层三跨的带有翼缘板的混凝土框架多点位移控制的低周反复加载试验进行模拟。通过在柱纤维单元下串联一个零长度截面单元来模拟底层柱脚的应变渗透现象,用bond-slip材料定义柱底纵筋的粘结滑移关系。数值模拟结果表明:考虑柱底纵筋滑移模型较不考虑柱底纵筋滑移模型与实验结果吻合更好,但是后期模拟值略小于实验值。因此,柱底纵筋应力滑移模型仍需进一步试验研究和验证。

双轴向纬编针织复合材料准静态侵彻性能及有限元模拟

本文使用双轴向纬编针织复合材料,利用MTS得出材料准静态侵彻实验的载荷-位移曲线,并计算得出侵彻功-位移曲线。运用有限元方法,模拟整个破坏过程,通过计算得出理论上的载荷-位移曲线和侵彻功-位移曲线。将模拟结果与实验结果进行比较,表明两种分析结果具有较好的一致性,并揭示双轴向纬编针织复合材料准静态侵彻机理。

三维编织复合材料准静态侵彻性能实验研究

本文研究不同厚度的三维编织芳纶 /环氧树脂复合材料在不同侵彻角下的准静态侵彻情况 ,分析准静态侵彻载荷—位移曲线及其破坏机理 ,比较不同厚度的三维编织复合材料在相同侵彻角下的位移—载荷曲线 ,和相同厚度的三维编织复合材料在不同侵彻角下的位移—载荷曲线 ,为深入研究三维编织复合材料的准静态侵彻性能和动态侵彻性能打下一些基础。

一种用于准单站配置的步进频探地雷达建模方法

探地雷达是一种被广泛使用的无损检测技术。利用探地雷达对分层媒质进行全波反演时,构建精确的探地雷达正演模型具有十分重要的意义。该文提出一种可用于准单站配置的步进频探地雷达的建模方法。在该模型中,探地雷达系统及其与分层媒质间的相互作用被表示成线性方程,天线对雷达信号的影响被表示为只与频率有关的传输函数。为验证模型准确性,该文在实验室条件下搭建了准单站配置的步进频探地雷达系统,并对已知厚度的石膏板和木板的雷达测量信号进行全波反演。反演结果表明:石膏板和木板的厚度估计误差均不超过0.3mm,验证了所提出的正演模型具有高准确度。利用石膏板和木板搭建分层模型,该文进一步比较了准单站配置和单站配置步进频探地雷达系统对介电常数差异较小的分层媒质的反演性能。实验结果表明:准单站配置探地雷达能获得更精确的反演参数。通过对分界面反射信号的信噪比估计可知,准单站配置比单站配置探地雷达系统能获得高出约10dB的信噪比,因此具有更好的反演性能。

新型卷边部分外包组合柱-钢梁端板连接组合框架层间抗震机理研究

为进一步研究新型卷边部分外包组合柱(PEC柱)-钢梁组合框架层间抗震机理,以新型卷边PEC柱-钢梁端板预拉对穿螺栓连接组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行水平低周往复荷载下抗震性能的有限元分析。基于计算数据整理,分析试件结构的承载力与抗侧刚度、节点连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点域传力机理和破坏模式等抗震性能。研究结果表明:试件结构具有较高的承载力和初始抗侧刚度;新型卷边PEC柱平均分担试件层间水平剪力;预拉对穿螺栓具有部分自复位功效;梁端连接具有较大的转动刚度,相应限制了其转动能力的发挥;试件最终破坏模式为所有梁端端板附近截面形成塑性铰的塑性机构,而相应层间剪切角和节点连接转角均超过设防烈度地震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗震倒塌性能。