阻尼复合装甲抗多发子弹斜冲击性能研究

建立氧化铝陶瓷/超高分子质量聚乙烯层合板/阻尼材料复合装甲抗冲击的有限元模型,通过侵彻试验验证了该模型的有效性,对该阻尼复合装甲进行连续抗多发子弹冲击以及同时抗多发子弹冲击的数值模拟研究,分析了弹着点之间的距离和弹着点的高度对其防弹性能的影响。结果表明:弹着点相同时,相较于子弹连续冲击,两发子弹同时侵彻的复合装甲面板产生的应力集中区域更大,这为复合装甲抗多发子弹侵彻性能的研究提供了参考。

TC4钛合金叶片双面同时激光斜冲击强化研究

为了提高航空发动机叶片抗外物损伤能力,采用双面同时激光斜冲击方式对叶片前缘进行强化处理,研究双面同时激光斜冲击强化对叶片表面粗糙度、显微硬度、残余应力和变形的影响。结果表明:激光冲击后,叶片表面粗糙度由Ra0.374μm增加到了Ra1.582μm;叶片表面显微硬度平均值增加了50%;叶片表面残余应力均为压应力,最大残余压应力为-354.3 MPa;叶片最大变形量位于叶背面靠近叶尖的位置,变形与双面同时激光斜冲击强化在叶片前缘引入的不均匀残余应力分布密切相关。

柴达木盆地北缘第四纪左旋斜冲推覆构造运动

柴达木盆地北缘第四纪发育比较强烈的左旋斜冲构造运动,形成长达百余公里、宽度超过30km的大型推覆构造,由斜冲断层、逆冲岩席和褶皱构造等组成。根据野外观测相关资料,柴达木盆地北缘第四纪发生两期构造变形:早更新世不同规模的逆冲岩席如中新元古代中深变质岩、古生代浅变质岩与中生代沉积地层沿北西西-北西向断层发生左旋斜冲构造运动,导致下伏中新统和上新统湖相沉积地层强烈褶皱变形,上覆不同规模的逆冲岩席;晚更新世中晚期构造运动导致中晚更新世砾石层发生宽缓褶皱变形。估算柴达木盆地北缘第四纪斜冲推覆构造运动产生的最小缩短量约为17～18km,平均缩短速率约为6.6～6.9mm/a。柴达木盆地北缘第四纪斜冲推覆构造运动是青藏高原北部新生代逆冲推覆构造运动自南向北扩展迁移的重要表现形式。

爆轰波斜冲击金属介质理论在聚能装药药型罩设计中的应用研究

将爆轰波斜冲击金属介质理论引入聚能药型罩罩高参数设计中,运用LS-DYNA显式动力学软件对爆轰波斜入射铜介质进行了仿真计算,得到了接触位置压力峰值P与入射角φ0之间的关系,数值仿真结果和理论计算值、试验值均吻合得较好。基于仿真计算和理论分析,得出了圆锥形和球缺形药型罩点起爆条件下罩高参数确定的工程算法,并将其应用于一种组合式战斗部的设计中。该方法为药型罩高度的确定提供了基于理论分析方面的设计依据,丰富了聚能装药战斗部的设计方法。

激光斜冲击对S1100型曲轴疲劳强度的影响

激光冲击加工连杆轴颈与曲柄连接处过渡区域曲面时,激光光束不能保证与曲面上每点切线方向始终垂直,为激光斜冲击强化。用Nd：glass激光器斜冲击强化连杆轴颈与曲柄连接处圆角区域。受冲击区域显微硬度比未冲击区域提高了65%~75%,残余应力提高了80%-100%,使用寿命提高了150%。激光斜冲击曲轴连杆轴颈与曲柄处圆角,残余应力和显微硬度提高最大处为圆角中心处,而这个位置正是易产生疲劳裂纹处,而圆角边缘处是疲劳强度非敏感区,对裂纹的产生影响不大。

卵砾石河道堤防工程斜冲水流冲刷试验

《堤防工程设计规范》(GB50286—98)推荐的堤防工程斜冲水流冲刷深度计算公式是源于沙石河道冲刷实测数据得出的经验公式,通过水槽试验证明,其对卵砾石河道冲刷深度的计算值小于实测值。基于卵砾石河道堤防工程边坡系数为1.5的斜冲水流的冲刷情况,提出了用于卵砾石河道冲刷深度的计算公式,该公式计算值与试验实测值符合良好。

端部受斜冲击的刚塑性悬臂梁的双铰模型

斜冲击载荷作用在刚塑性悬臂梁的端部，引起作用在梁横截面处的弯矩以及轴力；在发生塑性变形截面处，弯矩及轴力满足交互作用屈服条件。广义应力在移行铰的邻域不违背屈服条件，屈服函数可在移行铰的背面取极大值，移行铰处的剪切力不必为零。如果悬臂梁足够长，在响应的初始阶段移行铰处非零的剪力会在梁上引起多铰变形。通过对双铰模型与单铰模型的比较发现，双铰模型计算的结果与单铰模型计算的结果很接近，单铰模型作为一个近似模型具有一定的合理性。

斜冲击界面动力学研究

讨论了界面受到斜冲击时的动力学问题。有效冲击摩擦系数被处理成冲击过程及初始冲击角的函数 ;界面的法向响应描述计及弹性接触、弹性变形极限以及依赖于应变、应变率及温度的完全塑性接触 ;界面在冲击过程中的构形变化也予考虑 ,并采用平均应变、应变率及最大温升的概念与估算。这种新的斜冲击界面动力学模型用于数值模拟刚性球对于延性靶的斜冲击实验 ,计算与实验比较 。

LD31板料激光斜冲击成形后表面残余应力的实验研究

在曲面板料激光冲击成形时,很难满足每次都能法向垂直冲击,因此非常有必要进行激光斜冲击板料研究。文章采用钕玻璃激光器、脉冲能量约42J、脉冲宽度约23ns、脉冲功率≥1.2×109W、激光以30°斜冲击LD 31(6063)方形板料,冲击后板料最大变形点偏离试样中心3mm。采用X-350A型X射线应力测定仪、侧倾固定Ψ法和交相关法定峰,分别测量了板料沿激光冲击方向、板料空间分布的残余压应力,得出试样正反两面均是压应力,均小于100MPa,由于变形最大点与方形板料顶点连线长度大于垂直于边长方向,且经过变形最大点直线长度,其在厚度方向产生压应力2σ比较大,产生相同变形所需的力较大,所以产生的残余压应力也较大。在变形最大点与板料顶点最短连线之间的板料受到挤压,板料变厚,硬化严重,产生残余应力最大。

金属铅在斜冲击波对碰加载下动态行为的数值模拟

高强度冲击加载作用下金属材料的动态物理行为是当前冲击波领域基础研究和工程应用最为关注的焦点。采用光滑粒子法(SPH)开展不同位置起爆诱发的斜冲击波对碰加载金属铅的二维数值模拟研究,得到了金属铅内入射斜冲击波的角度和强度,并利用极曲线方法理论上导出发生马赫反射时的临界入射角和入射马赫数关系。根据计算结果可知,金属铅内入射斜波对碰后将发生马赫反射。随着起爆位置与金属铅表面距离的增加,不仅金属铅内入射冲击波强度和入射角增加,而且形成的马赫杆宽度也在增加。由自由面速度剖面给出了马赫杆宽度及张角,结果与理论预测的结果吻合较好。

板料激光斜冲击下受力变形数学分析

金属板材的激光冲击成形通常采用激光束垂直作用于工件表面,产生垂直于表面的冲击波作用力使板料变形,但在曲面零件成形时很难满足法向垂直冲击,因此有必要对斜冲击下板料力学变形特性进行研究。本文研究了激光斜冲击受力变形模型,对板料深度方向(z轴)变形公式、板料短轴(y轴)在水平方向上变形公式进行了理论推导计算,通过把两变形合成,得到短轴(y轴)在空间内总变形公式,最后把实验测量结果与理论计算结果进行了比较,得出两者相符的结论。

铅飞层中斜冲击波对碰马赫反射行为实验研究

采用线阵多普勒光纤探针测速技术(Doppler pins system,DPS)和高速光电分幅相机照相两种精密诊断技术,对铅飞层中斜冲击波对碰后的反射行为进行了观测。获得了飞层对碰部位速度-时间历史曲线和凸起形貌演化图像,给出了凸起轮廓发展演化过程、压力分布等实验数据和信息。结合冲击波反射理论,对铅飞层对碰区动力学现象进行了分析和解释,证实铅飞层中斜冲击波对碰后发生了马赫反射。

斜冲击动荷系数的能量法推导

冲击问题是工程中常见的问题,也是材料力学授课的重要组成部分。然而一般授课中只讲竖直冲击和水平冲击问题,对于工程中可能遇到的斜冲击问题暂无涉及。该文针对斜冲击问题,采用能量方法对动荷系数进行了推导。结果表明:对于斜冲击动荷系数,水平杆的水平冲击问题取极大值,竖直梁的水平冲击问题取极小值,得到的斜冲击动荷系数可以退化到水平冲击和竖直冲击。并用有限元数值模拟进行了验证,数值解与理论解相对差不超过1.5%。该结果有助于深入了解冲击问题,对材料力学的教学和工程应用问题的分析具有重要意义。

12×4J轮辐斜冲模翻边变形分析

利用斜冲模对12×4J轮辐进行翻边时,将变形区看做是平面应力状态,探讨了翻边高度、初始孔径及斜冲模角对翻边变形区径向应变和轴向应变的影响,对12×4J轮辐翻边不同斜冲模角下的冲压力变化规律进行了计算.结果表明,影响变薄的因素除斜冲角以外,还与其周向应变有关.厚向应变和径向应变随斜冲角增大而增大,但翻边力却正好相反,综合考虑,斜冲角取α=30°～35°比较理想.

桥梁墩台偏斜冲刷试验研究

针对偏斜度、阻水比、单宽流量对桥梁墩台最大冲刷深度的影响,进行模型试验,并对搜集到的试验数据进行整理分析。主要结论是:在桥梁墩台存在偏斜度的情况下,按投影折算方法计算的最大冲刷深度值比试验值大5%左右,且偏斜度越大,偏差越大。通过对广西南宁至百色高速公路上9座大桥最大冲刷深度的计算值和试验值进行对比分析,验证了试验成果的正确性,为此建议对规范中冲刷深度的计算公式做适当修正。

爆轰波斜冲击作用下破片飞散特性研究

为研究非对称结构战斗部的破片飞散特性,利用斜激波理论对爆轰波作用于壳体表面的过程进行研究,并利用自由面速度倍增定律对波在自由面反射后质点速度的计算进行简化,得到了破片飞散角的计算模型。利用D型战斗部试验数据对计算模型进行验证,结果表明,斜激波理论计算得到的破片飞散与试验结果吻合很好;当入射角较小时,壳体飞散角与入射角成线性关系。

河北井陉盆地南缘斜冲推覆构造

在与赞皇太古代片麻岩隆起接壤的井陉盆地南缘盖层中广泛发育斜冲推覆断层。这些断层沿地台“双层”结构的构造界面发生滑脱,下部地层由 NW 向SE 沿与滑脱面呈约45°夹角的斜截面向上斜冲推覆,形成‘背驮式’推覆断层。区内斜冲推覆断层以 NNE 向测鱼—香寺沟断层(F_1)和皂门界断层(F_2)为剪切边界组成脆性剪切变形系,当边界断层发生右行斜冲剪切运动时,构造地块内依次产生低序次的 NE 向皂门界—朱会沟断层(F_)及 NE 向洞沟断层(F_4),它们与剪切边界断层的力学性质一致,属于同一构造应力场作用下的同向构造。中新生代,伸展环境下的井陉盆地在阜平、赞皇两变质核杂岩演化的差异上升期间,因受区域 NW—SE 向主动应力作用,盖层沿不整合面滑脱向 SE 运动受阻于赞皇隆起而形成该区叠瓦状斜冲推覆构造。

双激光束斜冲击整体叶轮叶片研究

整体叶轮叶片前缘区域采用初始方案进行双激光束斜冲击强化处理后,残余压应力值较高,表明强化效果较好,但叶尖变形量高达0.479 mm,需要调整激光冲击参数来调整叶片变形量。首先,使用单束激光冲击矫形。由于入射方向设定错误,变形量增大,但揭示了单束矫形的可行性。其次,验证了减小激光光斑面积可以控制叶片变形,但需要进一步增加激光冲击区域。最后,选用较小面积的光斑、较多的冲击次数的实验参数方案,将最大变形量减小至0.214 mm。实验结果表明,整体叶轮叶片前缘区域经过双激光束斜冲击强化处理后强化效果较好,冲击变形调控可以采用小光斑、多次冲击的方式,结合单束冲击矫形实施,可进一步拓宽激光冲击强化技术的应用。

直接求解变比热斜冲波接体最大尖劈角与最小马赫数

由于按强弱两波角接近的方法收敛精度不高，进一步导出直接求解变比热斜冲波接体最大尖劈角与最小马赫数的公式及解法，并用双精度计算机程序作出例题，得出由最大失劈角可反求出原给定马赫数为最小马赫数的满意结果。同时也给出相应定比热ｋ＝１．４结果的百分误差。

斜冲击下内凹六边形蜂窝结构的面内动态力学响应

基于内凹六边形蜂窝模型,对内凹六边形蜂窝结构在不同冲击倾角(0°~10°)与不同冲击速度(6~100 m/s)下的面内动态力学响应进行了系统研究。采用一种新的截面计算公式,能够反映斜冲击下蜂窝结构与冲击板接触面积的变化和斜冲击过程中应力从局部到整体的变化,有效地捕捉了蜂窝结构的初始峰值应力。研究结果表明:内凹六边形蜂窝结构在斜冲击与正冲击时的变形模式不同,在低速斜冲击下为局部变形,在中高速斜冲击下为整体变形,而在正冲击下均为整体变形。与正六边形蜂窝结构相比,内凹六边形蜂窝结构受到负泊松比效应的影响,在相同工况下内凹六边形蜂窝结构的变形晚于正六边形蜂窝结构,变形模式产生延迟。此外,结合能量吸收时程曲线,对比分析了两种截面计算方法下的平台应力。可为蜂窝结构在斜冲击下的承载和稳定性研究提供依据。