侧向冲击载荷下金属薄壁圆管内填充泡沫铝的吸能特性研究

运用有限元软件Ls-dyna对泡沫铝填充金属薄壁圆管受侧向冲击载荷进行了数值仿真分析。通过模拟结果与实验结果的对比,验证了有限元模型的有效性与计算结果的精确性;进而研究了管的几何参数、泡沫铝的密度与冲击速度等因素对其变形与吸能特性的影响。研究结果表明:在侧向冲击载荷作用下泡沫铝填充管的压溃可以分为3个阶段,初始碰撞阶段、塑性变形阶段和密实化阶段;与空管相比,泡沫铝填充管的侧向冲击载荷、总吸能与比吸能显著增大。管的几何尺寸、泡沫铝密度、冲击速度等对泡沫填充管的吸能性能影响较大。当冲击速度超过一定数值时,填充管的变形模式发生改变,由对称变形变为非对称的变形。

侧向剪切载荷下金属薄壁圆管的吸能特性研究

利用实验和数值模拟相结合的方法研究了薄壁金属圆管在准静态侧向剪切荷载下的变形和吸能特性,通过有限元软件LS-DYNA建立了准静态理论分析模型,并与实验结果进行了对比,结果表明数值模型结果和实验结果吻合较好。基于建立的理论分析模型,研究了管的几何尺寸对侧向剪切力、总吸能和比吸能的影响。结果表明,在准静态侧向剪切力下,薄壁金属圆管的剪切力、总吸能和比吸能随着管壁厚的增加而增大;而相反侧向剪切力、总吸能、比吸能随着管直径的增加而减小。

金属泡沫填充薄壁圆管的轴压载荷-位移关系

将泡沫填充圆管的能量吸收视为泡沫与圆管两者之和,基于包含偏心率效应的直链塑性铰模型和Reddy等对Alexander模型的改进结果,对圆管的变形模式进行了更改,以此来反映管壁与金属泡沫之间的相互作用效应,导出了金属泡沫填充圆管的静、动态轴向平均压溃力的表达式.通过理论预测与实验的对比,发现理论预测偏低,但与实验曲线的趋势保持一致,比空管与金属泡沫的平均载荷之和略高一些.此外,泡沫填充圆管的平均压溃力随填充泡沫平台应力的增大而呈线性增加,与已有研究结果及实际情况一致,由此表明了模型的合理性.

铝合金薄壁圆管动态膨胀剪切断裂的实验研究

采用电磁驱动金属圆管膨胀技术对6063薄壁铝合金圆管的动态膨胀断裂过程进行实验研究,圆管膨胀速度可达140~200 m/s,应变率为4 500~6 500 s-1,并对剪切局域化形成过程、应变率影响及试样温升等进行讨论。结果表明：铝合金薄壁圆管动态断裂经历了均匀膨胀、剪切局域化变形及裂纹沿剪切局域化带发展过程,剪切局域化变形带与圆管径向呈45°或135°的分布。分析表明：碎片特征尺寸随加载率提高而减小,断裂应变随着加载率提高而增大。

矿用防冲击液压支架的吸能构件研究

为解决刚性支护防冲击性能差的问题,业内提出了吸能防冲击液压支架。对金属薄壁吸能机构进行了研究,分析了金属薄壁吸能构件的设计要点与存在问题,并对金属薄壁圆管吸能构件的结构进行了改进设计和参数优化。

高强钢丝支撑圆管吸能特性研究

通过实验和有限元模拟方法研究薄壁金属支撑圆管在侧向准静力荷载下变形和吸能特性。研究结果表明:支撑圆管与普通圆管相比,在侧向准静力荷载作用下其侧向压缩反力、总吸能、比吸能等指标都显著增大,在θ<45°时初始极限荷载增加的幅度随着角度的增加逐渐减小,相同侧向位移处吸收的能量和比吸能也逐渐减小。

燃气射流冲击载荷的修正模型与仿真验证

为了研究火箭发射系统燃气射流冲击载荷的特性,该文建立了金属薄壁圆管轴向撞击载荷理论模型,并采用数值仿真方法对模型进行了验证。分析了Alexander金属薄壁圆管轴向压缩理论的不足并进行修正。利用金属薄壁圆管对刚体撞击的缓冲特性,对基础型薄壁圆管(BCT)进行改进,设计了均匀开槽型薄壁圆管(UGT)和周向开口开槽型薄壁圆管(CGT)。通过改变金属薄壁圆管的塑性铰半长来控制平均轴向撞击力变化规律。对3种薄壁圆管进行了数值仿真验证,对比了修正模型结果和仿真结果,分析了3种类型薄壁圆管的吸能性能。结果显示,3种薄壁圆管的平均撞击力与该文模型吻合较好,经BCT缓冲的轴向撞击力呈现不规则变化,而经UGT和CGT缓冲的撞击力的变化规律与燃气射流冲击载荷相似,说明通过设计金属薄壁圆管的塑性铰半长可以控制轴向撞击载荷的变化规律。