斜撞击角度对铝合金薄板失效特性影响研究

为研究斜撞击下6061-T651铝合金薄板的失效机理,利用一级轻气炮进行半球形弹以不同撞击角度(0°、15°、30°、45°)斜撞击单层铝合金薄板的冲击试验,获取对应的靶板的弹道极限速度和失效特性。结果表明:在弹体及靶板尺寸形状相同的情况下,随着撞击角度的增大,靶板的弹道极限先减小后增大,撞击角度为15°时,铝合金靶板的弹道极限最低,靶板的失效模式也逐渐由花瓣开裂过渡为拉伸撕裂破坏。此外,在同一撞击角度下,靶板的损伤情况也会受到弹体速度大小的影响。

导弹撞击角度与飞行时间两阶段控制制导律

为了实施饱和攻击,需要对撞击角度与飞行时间同时进行控制。通过一种导弹撞击角度与飞行时间两阶段控制制导策略实现导弹撞击角度与飞行时间控制。第一阶段:基于切换滑模思想在纵向通道内对导弹飞行时间进行精确控制,侧向通道制导指令采用传统的纯比例导引律。第二阶段:切换到含重力补偿轨迹调节最优制导律对撞击角度进行精确控制,与显式制导不同,该制导律显式包含重力补偿项。设计数值仿真验证撞击角度与飞行时间两阶段控制制导方法的有效性,仿真结果表明,所给出的撞击角度与飞行时间两阶段控制制导方法能够实现撞击角度与飞行时间的同时控制。

低速冲击加载装置设计及撞击角度对波剖面的影响

基于轻气炮原理,设计并搭建了一套小型的低速飞片加载装置,能够方便快捷地完成低冲击幅值实验。进行了弹速曲线测量实验与校核实验,给出了飞片加载装置的弹速曲线模型与相应可靠的模型参数。通过低速带角度撞击的数值模拟分析,发现在低速冲击时撞击角度对速度波剖面影响非常显著,根据分析结果确定了实验对撞击角度的合理控制范围。进行了铝样品速度波剖面测量实验,验证了加载装置的整体性能,为后续开展低冲击幅值实验奠定了基础。

湛江海湾大桥主桥墩船舶撞击角度分析

在经济、技术高速发展的今天，国内的江河、海湾上建设大型桥梁逐渐增多，航行的船舶数量、吨位快速增长，船舶撞击桥梁的事件也相应增多，对桥梁安全使用构成很大威胁，因此，研究防御船撞桥非常必要。湛江海湾大桥于平乐渡口上游1．3km处跨越麻斜海湾，桥址处水深13m的海槽的宽度达750～800m左右，设计的斜拉桥跨度为480m，两个主墩均位于此宽度范围，大船撞击桥塔的几率大。简要介绍湛江海湾大桥主桥墩船舶撞击角度的分析情况。

船桥撞击力的神经网络预测与经验公式研究

为了减少船舶与桥梁撞击对人身和财产安全造成的危害,研究船舶与桥梁撞击力的最大值及其与其他影响因素之间的关系具有十分重要的意义。该文首先利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了船舶撞桥的有限元模型,计算了不同撞击速度和撞击角度下船桥撞击力的最大值,并将计算结果与各国规范进行比较;然后,利用反向传播(back propagation,BP)神经网络技术,结合仿真计算数据,在最大撞击力值、撞击速度和撞击角度这3个训练参数下,创建了船桥最大撞击力的预测模型;最后,通过分析撞击速度和角度的散点图,拟合了1个最大撞击力与撞击速度和角度关系的经验公式,并将经验公式、有限元仿真计算结果和神经网络预测结果进行比较,验证了经验公式的准确性。该研究为快速评估船桥撞击是否会导致灾难性后果提供了1种有效的方法。

基于牙城湾特大桥的船舶撞击力研究

依托牙城湾特大桥,采用Midas建立全桥杆系模型,计算上部结构对主墩截面的作用反力,并结合仿真分析软件LS-DYNA,建立了DWT3000t船舶撞击牙城湾特大桥主塔承台分析模型,撞击力计算结果与经验公式结果进行对比。并基于建立的船撞桥有限元分析模型,调整船舶与承台的撞击角度。结果表明,船舶撞击力随夹角α的增大呈现减小的变化趋势,且撞击力峰值减小速度越来越快。基于仿真分析结果,对牙城湾特大桥增设主动防撞预警标志及橡胶护舷被动防船撞设施,有效增强了桥梁结构及通行船舶的安全性。

控制撞击时间与角度的三维导引律:一种两阶段控制方法

为了突破舰艇配备的近程防御武器系统,反舰导弹需对撞击时间与撞击角度进行控制,以实施饱和攻击.导弹三维撞击时间与撞击角度控制分为两个阶段进行.第1阶段:将导弹侧向运动与纵向运动进行近似解耦,对这两个运动通道分开设计.在侧向运动中将撞击时间控制转化为对标称弹目距离的跟踪问题,并对此跟踪问题采用时标分离的方法设计期望的慢子系统和快子系统;在考虑对方位角粗略控制的同时,对这两个子系统分别进行动态逆控制设计,从而得到了侧向通道控制指令;在纵向运动中只进行高低角的粗略控制,不考虑撞击时间控制.第2阶段:在考虑两个通道耦合的情况下,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了带有撞击角度控制的三维导引律.仿真结果证明了本文方法的有效性.

刚性卵形头弹撞击角度对编织复合材料层合板侵彻特性的影响

利用一级气炮发射卵形头弹撞击2mm厚度的编织复合材料层合板,撞击角度分别为0°、30°和45°,通过高速相机记录弹靶撞击过程,并获得弹体速度数据。基于拟合公式处理试验数据,计算获取弹道极限,分析撞击角度对弹道极限、靶板能量吸收率及其失效模式的影响规律及机制。结果表明:弹体撞击角度为45°时,靶板弹道极限最高,其次为0°,撞击角度为30°时最小。随着冲击角度增加,层合板损伤形状从菱形逐渐转变为椭球形,损伤面积随冲击速度增加而增大,且45°冲击时层合板损伤面积最大,0°和30°冲击时损伤面积近似相等。弹体初始撞击角度对靶体失效模式存在影响,弹体撞击角度为0°时,纤维断口主要是剪切应力导致的横截面。撞击角度为30°时,纤维断口主要是剪切应力和拉伸应力导致的斜截面。45°斜撞击时,纤维断口主要是拉伸应力导致的横截面。

高桩码头在船舶撞击下的动力响应及损伤分析

针对高桩码头在船舶意外撞击下的损伤问题,本文基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶和高桩码头的结构模型,分析了船舶撞击下高桩码头基桩顶部的受力特性,对比分析了不同撞击速度、撞击角度下高桩码头受到的有效应力、撞击力以及基桩顶部位移,并依此对基桩损伤进行了判断。研究表明:在船舶撞击下,高桩码头后斜桩受到的压应力较大,前斜桩受到的拉应力较大;高桩码头的动力响应随着船舶撞击速度、撞击角度(锐角)及船舶吨位的增大而增大;当船舶的撞击角度为对称方向时,码头受到的撞击力和有效应力及桩顶最大位移的相对大小取决于船舶滑移过程中船艏与码头的相对运动趋势。

隧道内弹塑性钢管混凝土防撞系统设计及列车撞击荷载研究

为了减轻列车在隧道内脱轨后引发的灾害,提出了一种设置于隧道内用于抵挡高速列车脱轨后撞击的新型防撞系统。该系统由W梁、W梁连接件、吸能块和钢管混凝土防撞墩组成。为了研究新型防撞系统的适用性,建立了列车-防撞系统-隧道耦合模型,计算得到在不同撞击角度和撞击速度下列车撞击力时程曲线,分析列车撞击力峰值与列车撞击角度、速度的关系,最不利工况下车头的横向速度、位移时程曲线,以及撞击后列车与防撞系统的形态变化。结果表明:列车撞击力随撞击角度和速度的增大而增大,且撞击角度变化对撞击力影响较大;新型防撞系统可以抵挡列车的撞击作用,吸收部分碰撞能量,并且受到撞击后整体结构保持完整。

多角度船舶撞击力作用下柔性桩簇的受力分析

客运码头、老旧码头改造等工程项目广泛利用柔性靠船桩簇来解决其靠船问题,而规范规定将船舶撞击力沿法向作用于柔性靠船桩簇的计算方式却不能满足该结构桩身的最大位移要求。探讨在多角度船舶撞击力作用下柔性桩簇结构中桩身的内力与变形性状,建议在设计过程中,在70°~80°的船舶撞击角度范围内计算结构中桩的最大位移及内力以满足该结构的使用要求,为该结构的设计计算、安全使用及可靠性评估提供参考。

新型防撞体系的船舶撞击影响因素研究

为综合分析防撞体系受船撞时不同因素对其受力的影响,本文运用ABAQUS有限元分析软件,对不同船舶吨位、撞击速度和撞击角度下防撞体系受撞击的应力响应进行了数值模拟。结果表明,随着船舶速度的增加,防撞体系中竖梁、横梁和支撑的应力值增大,竖梁在超过2.5m/s的速度下会发生塑性屈服,而横梁和支撑的应力值则保持在弹性范围内。此外,撞击角度对防撞体系的应力也产生显著影响,随着角度的增加,竖梁、横梁和支撑的应力值呈上升趋势,其中竖梁的应力增长率最大。因此,在设计防撞体系时,应注重竖梁的强度和稳定性,并建议限制船舶偏离中心航线的角度,使其尽量沿着航道的中心线行驶,以减小防撞体系受到撞击的风险。

双层圆柱壳受物体撞击损伤过程数值仿真(英文)

圆柱壳是海洋工程结构物和潜体中广泛采用的结构单元,为了研究其在物体撞击作用下的响应以及撞击角度对撞击响应的影响,文中采用大型非线性动态响应分析程序MSC.Dytran,分不同撞击角度,对双层圆柱壳结构受射弹撞击过程进行了数值仿真,研究分析了圆柱壳结构的损伤变形、能量吸收及撞击力的变化情况。文中的计算结果对圆柱壳结构物的抗撞击分析研究及合理的结构设计有参考价值。

水滴撞击固体表面实验研究

为了研究水滴撞击固体表面的影响因素,利用高速摄影仪记录了水滴撞击不同固体表面的形态变化过程,记录速度为2000f/s.实验是在常温大气环境中进行的,水滴的初始直径固定在(1.8±0.05)mm.对不同材料和不同表面粗糙度的固体表面以及不同撞击角度进行了实验观察,并采用图像处理技术获得不同条件对液滴撞击固体表面行为的影响.实验结果表明:不同固体表面、不同表面粗糙度和撞击角度对液滴撞击固体表面后的润湿行为有非常显著的影响.随着We由50增大到300,液滴撞击在非润湿性表面上会出现部分反弹、反弹甚至飞溅现象;相同固体表面的表面粗糙度增大使撞击过程的接触角变小.

欠驱动系统控制方法实现导弹时间与角度协同

首先,给出弹目距离与视线角控制的二阶欠驱动系统的标准形式,选取这两个相关的系统状态分别构造滑模平面,滑模面能够保证系统状态的跟踪;然后,选取李雅普诺夫函数,采用李雅普诺夫稳定定理求取最终的控制量,保证两个滑模面渐近稳定,实现对撞击时间与撞击角度的同时控制;最后,在时间控制基本完成后,切换为角度精确控制。

三角靠船钢管桩簇在斜向船舶撞击力作用下的受力分析

针对小型船舶的斜向靠泊问题,根据英国标准Maritime Structures-Part4：Code of practice for design of fendering and mooring systems （BS 6349-4：1994）得到了该情况下船舶撞击能量的计算方法.以广州珠江某码头中三角靠船钢管桩簇为例,探讨该结构在不同角度斜向船舶撞击力作用下的桩身性状变化规律,结果表明：当船舶斜向靠泊时,沿切向的撞击力不可忽略;对于该工程实例中的钢桩簇而言,船舶撞击力合力、桩身最大应力以及桩项最大位移随船舶撞击角度的变化均呈现出“先增后减”的趋势,计算得到该工程实例中斜向靠泊的最不利船舶撞击角度参考值约在20°～22°.建议在类似工程设计时应充分考虑到船舶斜向靠泊问题的重要性,保证结构的使用安全.

斜向船舶撞击力作用下小型高桩码头桩基受力研究

针对某小型高桩梁板式码头结构由于靠泊船舶的不规范操作,其靠船构件承受斜向船舶撞击力作用,从而导致码头结构中构件发生破坏的实际工程案例,文中研究了小吨位船舶不同角度的斜向撞击时,小型高桩码头其桩身应力及位移的变化规律。结果表明:当船舶撞击力斜向作用于靠船构件上时,撞击力沿水平方向的分量不可忽略;最大桩身应力、最大桩身位移均随船舶撞击角度的增大呈现出"先增后减"的趋势;工程实例中船舶斜向靠泊的最不利撞击角度参考值约16 o。建议在针对小型高桩码头的结构设计计算中应考虑船舶斜向靠泊因素对码头结构安全性和可靠性的影响。

半球形头弹斜撞击下铝合金薄板的失效仿真分析

为分析斜撞击下撞击角度对6061-T651铝合金板失效特性的影响,首先用一级轻气炮发射半球形头弹正撞击铝合金靶板,得到试验数据。其次根据试验工况建立弹靶模型并验证模型的有效性,得到数值模拟结果,不仅能很好地预测靶体的弹道极限速度,还能够较好地分析弹体初始速度—剩余速度变化趋势。最后建立5种不同撞击角度下的弹靶模型,分析撞击角度对靶体失效特性的影响。结果表明,弹体的弹道极限随其撞击角度的增大先减小后增大,15°时弹道极限最小。靶板主要失效模式也由刚开始的花瓣开裂逐步变为撕裂拉伸破坏,且撞击速度也对靶板失效有较大的影响。

一种针对速度变化规律未知的导弹时间和角度控制方法

为解决速度不可控且变化规律未知条件下利用Dubins路径方法完成导弹时间控制与角度控制的问题,提出了一种分段解析迭代的导弹速度预测及在线航程修正方法。通过解析和迭代求解相结合的方法,实现对导弹速度变化规律的简化建模,并依据该速度模型,对剩余航程进行修正,为在线实时规划航路提供依据。仿真结果表明,该方法在满足约束的前提下,有较高的时间控制精度,且计算量可满足实时性要求。

复合材料层合板鸟弹撞击损伤分析

为了研究复合材料风扇叶片鸟撞损伤情况,对鸟弹在4个入射角度下撞击复合材料层合板的过程进行了数值模拟,建立了复合材料层合板靶板模型;分析复合材料层合板与鸟弹碰撞后的受力以及复合材料层合板水平、垂直应变情况,并在此基础上建立了真实风扇叶片模型用于模拟被鸟弹撞击的风扇叶片。结果表明:复合材料层合板鸟撞数值模拟结果与试验结果一致;综合比较鸟弹的残余速度和复合材料层合板的损伤情况发现,在鸟弹入射角为30°时,复合材料层合板的抗鸟撞效果最好;复合材料层合板的数值模拟应变最大值与试验应变最大值的误差在10%以内,验证了数值模拟结果的正确性;当风扇转速为6000 r/min时,鸟弹入射角度越大,鸟弹与风扇叶片接触的时间越短,接触碰撞后鸟弹的速度减小越多,残余速度越小。