受内部冲击弯管的破裂失效研究

受冲击管道的破裂失效研究对压力管道的设计和防护有着重要意义。考虑大变形及应变率对冲击处的影响,基于随动塑性Cowper-Symonds模型,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件结合自主开发的APDL语言建立了内部受半球头弹体横向冲击弯管的模型。分析了受冲击弯管的失效模式及破裂时位移、应变时程曲线,研究了不同厚径比和曲径比下弯管临界破裂动能的变化趋势。结果表明,临界破裂动能随厚径比和曲径比的增加而增加,且厚管破裂时间小于薄管。

金属薄板在圆锥头弹体正冲击下的破裂模式

临界破裂速度下(圆板产生破裂的最小速度),对四种不同材料的薄金属圆板在不同圆锥半角的圆锥头子弹正冲击下的破裂模式进行了试验。研究发现随着圆锥半角的增加,板的破裂模式分别有刺透型、花瓣型和剪切型。通过试验分析,建立了在不同圆锥头子弹以临界破裂速度正冲击下,金属薄板的破裂模式和子弹圆锥半角及金属薄板材料性能的关系。分析中考虑了子弹和板壁接触区域内的局部变形,给出一临界圆锥半角Ψc=arcsinexp(-0.5εf)(εf是金属薄板材料的真实破裂应变)。由此得到:临界破裂速度正冲击下,圆锥半角Ψ≤30°时,薄板破裂由子弹直接刺透板壁引起; Ψ>Ψc且Ψ≥30°时,薄板破裂模式是剪切型;当30°<Ψ<Ψc时,薄板破裂模式是花瓣型。

薄金属圆板在圆锥头弹体正冲击下的破裂模式

在临界破裂速度下(圆板产生破裂的最小速度),对四种不同材料的薄金属圆板在具有不同圆锥半角的圆锥头子弹正冲击下的破裂模式进行了实验研究。发现,随着圆锥半角的增加,板的破裂模式分别有刺透型、花瓣型和剪切型。并且,对一种材料的板,存在一个临界转换半圆锥角,当ψ>ψ cc时,板为剪切型破坏,当ψ<ψ 时,子弹在冲击点处形成小孔。

在圆锥头弹体正冲击下薄壁金属圆板破裂模式的实验研究

报道了四种不同材料的薄金属圆板在不同锥头子弹正冲击下破裂的实验结果 ,实验中测量了薄金属圆板在不同锥头子弹正冲击下的临界破裂速度 ,确定了正冲击下圆板的破裂模式 .

钢质圆柱壳在侧向局部冲击荷载下的变形及失效破坏

基于动力有限元程序LS-DYNA及随动塑性Cowper-Symonds模型,对两端固支钢质薄壁圆柱壳经受半球头弹体侧向局部冲击的非线性动力响应问题进行数值模拟,获得了不同冲击条件下圆柱壳的变形及破坏模态,并研究了弹体在不同周向冲击倾角时壳壁产生穿透性破裂的最小速度(临界破裂速度)。研究表明,圆柱壳破坏模式与弹体冲击倾角θ0、冲击速度V等因素密切相关,将发生局部凹陷、碟形变形及穿透现象,且临界破裂速度随冲击倾角的增大而增大。研究结果可应用于圆柱壳在侧向局部冲击作用下的毁伤预测,从而为圆柱壳结构的安全防护设计提供理论依据。