强动载荷下金属材料塑性变形本构模型评述

爆炸、高速冲击等强动载荷作用下金属材料塑性流动的本构模型研究是冲击动力学领域备受关注的课题。近几十年来的研究成果极大地推动了冲击波物理、冲击动力学、材料科学等领域的发展.本文对金属材料塑性变形动力学数值计算中重要的、得到普遍应用的本构模型进行了回顾和评述,进一步明确其适用范围、优点和不足,为冲击载荷下材料响应的数值模拟对本构模型的选取提供参考.其中最新的、适用范围最广的PTW本构模型应给以特别地关注,其研究方法及应用前景都值得我们借鉴和期待.

强动载荷下结构的柔性防护和刚性防护

通过研究柔性防护和刚性防护方面的实例,结合作者的研究结果,对应力波效应和材料动态特性效应如何影响强动载荷下的结构安全防护进行了分析和讨论。研究表明,在研究强动载荷下的结构安全防护时,不论结构承受的是爆炸冲击波还是弹体的直接撞击,都应该考虑结构与周围介质中的波传播效应与材料的应变率效应,以及这两者之间的互相联系和互相耦合。

含稳定缺陷的简支梁在均布强动载荷作用下的刚塑性响应

本文分析了中间截面含缺陷的轴向可移简支梁在均布阶跃、脉冲和冲击载荷作用下的刚塑性动力响应,给出了整个响应过程封闭形式的完全解,讨论了耗散能量分配与缺陷参数的关系.本文的结果对确定结构的动态失效准则是有重要参考价值的.

强脉冲载荷作用下结构塑性大变形的最大挠度直接预测

经过多年的研究,由中国学者提出和研发的膜力因子法和饱和分析方法已被证明是分析和预测冲击、爆炸等强动载荷作用下梁、板等结构件的塑性大变形行为的有力工具.在这两套理论工具相结合所获得的一系列最新成果的基础上,文章提出一种对梁和板在强脉冲作用下的最大挠度的直接预测方法.考虑了膜力和弯矩相互作用的准确屈服条件,同时假定位移场近似地按照与准静态破损机构相似的模态发生变化,该方法直接从膜力因子的表达式出发,依据外载作的功与塑性耗散相等的能量条件,只需要求解初等方程就可以简单明晰地得到梁和板在矩形脉冲作用下的最大挠度,极大地简化了数学推导.与同时考虑准确屈服条件和瞬态响应阶段的完全解以及具有上下界的模态解相比,这一方法能够同样准确但更简单地计入膜力对结构大变形承载能力的效应,为工程设计提供比完全解更简明、比模态解更精准的梁和板最大塑性变形的估算公式;再同改进的脉冲等效技术相结合,这种直接预测方法有望进一步拓展到更复杂的结构件,获得广泛的工程应用.

花岗岩的动态力学性能、本构模型与状态方程研究

为研究强动载荷条件下花岗岩的动态力学性能、本构模型与状态方程,分别采用分离式霍普金森压杆和轻气炮系统进行了压杆试验和飞片撞击试验,以获得不同条件下花岗岩的动态力学参数。压杆试验结果表明,花岗岩在应变率为80~320 s-1范围内呈现明显的应变率效应,其强度和应变率近似呈指数关系。飞片撞击试验表明,随着飞片速度的增大,冲击波传播速度呈现明显的三折线变化趋势,而试样的可压缩性则随着加载速度的提高先逐渐增强然后再次降低。最后,根据试验数据,给出了强动载荷条件下花岗岩的HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型、Gruneisen状态方程以及动态屈服强度参数。

关于结构塑性动力失效若干问题的研究进展

重点分析常见工程结构元件（如梁、板、圆柱壳、圆环和夹层及复合材料结构）在强动短时载荷下塑性动力失效的研究方法、进展及尚待解决的问题，这些结构元件的失效模式及分析方法具有普遍意义，建议借用无量纲数──损伤数（ｄａｍａｇｅｎｕｍｂｅｒ）──来统一表征结构塑性动力失效的判据，最后以海洋平台和桁架为例简单介绍工程中复杂结构动力失效分析的情况。

自由梁在中点受到质量块撞击的剪切失效

剪切失效是强动载荷作用下结构失效的重要模式 ,从自由梁在中点受到质量块撞击后发生剪切失效的无量纲判据的分析表明 ,在初始速度间断面上是否发生剪切失效取决于质量块无量纲初始动能。