中高应变率下泡沫金属动态拉伸有限元模型研究

泡沫金属单轴动态拉伸加载时往往会发生边缘局部破坏的现象,导致有限元模型结果不能准确地反映动态拉伸力学性能,本文基于三维(three dimensional, 3D)Voronoi立方体模型开展了泡沫金属单轴动态拉伸数值仿真实验,采用改变加载路径与边缘胞壁加厚倍数两种方法,有效地避免了高应变率动态拉伸条件下泡沫金属边缘破坏的现象发生,提出了适用于高应变率下泡沫金属动态拉伸力学性能测试的方法。

中高应变率下EPS泡沫的冲击压缩实验

用SHPB装置对三种密度的发泡聚苯乙烯(Expanded Polystyrene,EPS)材料进行了从300/s至1400/s共五个中高应变率下的冲击压缩实验。实验中采用波分离技术有效延长应力-应变曲线的测量范围,并简要介绍了其原理和具体实施办法。所有应变率下均获得了含有弹性段、平台屈服段和压实段完整三阶段的应力-应变曲线。曲线的重复性较好,应变率基本恒定。实验结果表明,相同密度EPS泡沫应力-应变曲线的屈服平台段长度随应变率的增加而增加,且趋于平缓。在相近应变率下,随EPS泡沫的密度增加,屈服应力增加,而变形及吸能能力减弱。

中高速应变率下页岩应力-应变关系实验研究

采用直径120mmSHPB实验装置对页岩进行霍普金森压缩试验,研究了页岩在冲击荷载下的动态压缩性能,分析验证了实验结果的有效性和试样中的应力均匀性问题,得到了页岩在中高速高应变率范围内的动态应力-应变关系。研究表明,页岩内部缺陷的存在对其应力-应变曲线形态有较大影响;页岩有较强的应变率效应。

树脂基复合材料动态力学性能及应变率效应研究

基于一维应力波理论,采用分离式Hopkinson压杆和拉杆技术对铺层树脂基复合材料进行了中高应变率下的动态力学性能研究,获得了不同应变率下不同加载方向树脂基复合材料的应力应变曲线,并就应变率效应对材料失效模式和强度极限的影响进行了进一步研究。研究发现:树脂基复合材料的压缩强度表现为较为明显的正应变率效应,而压缩模量表现为负应变率效应;拉伸强度及拉伸模量几乎不受应变率影响;纬向方向拉伸强度高于压缩强度,经向方向拉伸强度低于压缩强度;纬向方向抗拉和抗压能力均高于经向方向;试样的失效模式均未表现出应变率相关性,且与加载方向无关。所采用的试样设计方法与测试方法可为复合材料动态力学性能的研究提供参考,得出的结论可为树脂基复合材料结构的设计与抗冲击的有效数值模拟提供支撑。

高速动态ZnS玻璃力学性能测试及分析

ZnS玻璃作为重要的红外光学材料,在高速动态下其力学性能会有不确定性,无法直接用正常参数进行计算和分析。本文通过设计试验对玻璃样件进行了模拟力学性能的测试,完成了试验数据的分析,得出具体的材料力学性能参数。该分析结果能使红外光电设备的力学仿真分析更加接近真实状况,并可以有效的缩短产品的研制周期。

基于不同强度等级混凝土的动力学特性研究

基于TAW-2000D电液伺服岩石三轴仪和直径75 mm的霍普金森压杆试验装置,得到了C25,C35和C45混凝土在静、动载荷作用下的应力-应变曲线,探讨了混凝土强度等级、动态峰值强度、峰值应变和应变率之间的变化规律。结果表明:混凝土准静态应力-应变曲线和动态应力-应变曲线在形态上存在明显差异,动态应力-应变曲线的峰值点随应变率的增大向右上方移动,线弹性阶段各曲线斜率变化不明显;动态峰值应力、动态弹性模量和峰值应变均存在不同程度的率相关性,并且混凝土材料的应变率敏感性随其强度等级的提高而增强;混凝土C45的各力学指标对应变率的敏感性最强,C35次之,C25的应变率敏感性最弱;推导了应变率与强度等级和冲击速率之间的经验公式,三者之间存在非线性变化规律。