车用木橡胶减震器动态力学性能及Johnson-Cook型本构方程

【目的】分析车用木橡胶减震器的力学性能求得车用木橡胶减震器Johnson-Cook型本构方程,并检验求得的本构方程对车用木橡胶减震器应力与应变关系的描述是否准确。【方法】选用密度0.439 g·cm^3、含水率约12%的小兴安岭红松木块及弹性好、黏接强度高、胶层柔韧、耐冲击、耐震动的氯丁胶作为试验原料,利用微米长木纤维成型机床沿纵向将干燥后的红松木块加工成微米级木纤维然后将加工好的木纤维放入揉丝机揉搓至宽度为1~2 mm、长度为15~30 mm的微米木丝再通过备料、称重、拌胶、模压、保压、卸模等工艺制备出车用木橡胶减震器试样。利用分离式霍普金森压杆对车用木橡胶减震器试样进行动态压缩试验,获得应变率为1 250,1 500,1 750 s^(-1)时木橡胶减震器的波形曲线。最后利用试验数据及Origin软件确定车用木橡胶减震器Johnson-Cook型本构方程的参数从而初步得到车用木橡胶减震器的Johnson-Cook本构方程,并对比试验曲线与Johnson-Cook型本构方程拟合曲线的拟合程度。【结果】模压出φ10mm×10mm的车用木橡胶减震器试样通过对试样进行动态压缩试验得到应变率为1 250,1500,1750 s^(-1)时车用木橡胶减震器的应力一应变曲线,利用试验所得数据建立车用木橡胶减震器的Johnson-Cook本构方程:σ=[21+0.329(ε)1.16]×[1+0.148ln(ε)]。[结论]车用木橡胶减震器对应变率比较敏感,能够实现较大的变形,并且在3种应变率下,流动应力的最大值均不小于12 MPa,远远超过目前较广泛应用于减震的氯丁橡胶和泡沫橡胶的最大许用应力,并且车用木橡胶的韧性及吸收能量的性能要比氯丁橡胶及泡沫橡胶好。通过对试验后试样的损伤进行观察,发现当应变率为1 500 s^(-1)时车用木橡胶减震器试样上出现450的表面裂纹并且车用木橡胶减震器的破坏形式均以胶的破坏为主。在观察试验曲线与Johnson-Cook型本构方程拟合曲线的拟合程度后,可以发现在应变较小时,求得的Johnson-Cook型本构方程对车用木橡胶减震器应力与应变关系的描述比较准确,尤其在应变率为1 250 s^(-1)且应变小于0.056时,拟合值与试验值几乎完全吻合。

基于Johnson-Cook模型构建M50NiL齿轮钢的流变应力本构方程

利用Gleeble-3500型热模拟试验机，研究了M50NiL齿轮钢在变形温度为1123．15～1423．15K、应变速率为0．005~10s^-1条件下的变形行为，并对实测流变曲线进行了摩擦修正；基于应变速率和变形温度对金属高温变形的耦合效应，建立了基于Johnson-Cook（J—C）模型的耦合流变应力本构方程并进行了验证。结果表明：对试验钢流变曲线摩擦修正后，得到的流变应力比实测值小；经变形参数耦合修正后的J—C耦合本构方程计算得到的流变应力与摩擦修正后流变应力的平均相对误差为3．08％，其预测精度高于传统J—C本构方程（平均相对误差为14．31％）的。

Johnson-Cook本构方程的参数标定

在Johnson-Cook本构方程的理论基础上,从一维应力波实验原理、实验设备及实验数据处理等方面对动态冲击压缩SHPB实验进行系统研究.论述根据准静态实验MTS和冲击压缩实验SHPB的实验数据标定Johnson-Cook本构方程中A、B、n、C、l/ε.plim、m等参数的方法.作为参数标定的实例,给出一个铝锂合金Johnson-Cook本构方程的实验标定参数,说明John-Cook模型的参数标定方法的实用性.

正火态50SiMnVB钢Johnson-Cook本构方程的建立

对正火态的50SiMnVB钢常温下的准静态和动态力学特性进行测试,得出材料在不同应变率下的应力-应变曲线。根据Johnson-Cook模型,建立正火态50SiMnVB钢从准静态到动态较宽应变速率范围的物理本构方程。对比结果表明,所建立的本构方程和实验结果吻合较好。

反场构型等离子体中Grad-Shafranov方程的数值解

基于反场构型(field-reversed configuration)渐近理论,编写了反场构型等离子体中二维Grad-Shafranov方程的数值模拟代码,研究了不同拉长形状的反场构型剖面.通过模拟,得到了磁面坐标系中反场构型等离子体压强及梯度分布,同时求解了大拉长比、不同分界面(separatrix)类型的磁通量分布.研究结果表明,等离子体压强梯度随着磁通量呈线性增长,在分界面处发生突变;分界面处的等离子体压强越高,分界面内部的压强会更高,即具有更高的等离子体β值,反映了反场构型较好的约束效果.

中心构型和线性方程组(英文)

利用线性方程组给出了经典 n-体问题中中心构型的一个等价定义 ,并以此来确定某构型是否是中心构型 .这给出了一个统一而又简洁的方法来理解已知结果并给出一些新结果 .

挤出吹塑的型坯成型研究中的本构方程

型坯成型是挤出吹塑中的一个重要阶段。对型坯成型阶段的数值模拟可分为两种方法:一种是将机头内的聚合物熔体看作牛顿流体;另一种是将其看作粘弹性流体。在对粘弹性流体进行分析时,用到了微分型的和积分型的本构方程。

塑料挤出吹塑中型坯成型模拟采用的本构方程

型坯成型是塑料挤出吹塑中的一个重要阶段。对型坯成型阶段的数值模拟可分为两种方法 :一种是将型坯机头内的聚合物熔体看作牛顿流体 ,另一种是将其看作粘弹性流体。在对粘弹性流体进行分析时 ,用到了微分型和积分型的本构方程 ,对此进行了较系统的介绍。

用KBKZ型本构方程表征Boger流体黏弹性

用4个KBKZ积分型本构方程(Wagner模型、PSM模型、2e模型以及3r模型)描述了一种Boger流体的黏弹性.采用最小二乘法拟合G＇和G＂获得材料的松弛时间谱,采用非线性规划方法拟合N1得到各模型的衰减函数参数.结果表明,4个模型都可以准确地表征该Boger流体的 流变特性.由于Wagner模型、PSM模型较简单,选择这 两个模型表征Boger流体的黏弹性是合适的.

超低轨飞行器迎风面减阻构型优化研究

针对超低轨飞行器迎风面气动阻力过大的问题,在理论解求自由分子流气动阻力方法的基础上分析迎风面阻力的主要影响因素,计算不同长度下几种典型迎风面构型的气动阻力值并分析其变化原因。在此基础上设计迎风面构型的表达函数并引入智能算法对其迭代寻优。对构型存在的约束,引入罚函数机制以降低不可行解的适应度值。研究结果表明:此方法可获得最小阻力迎风面的近似最优解,在现有材料的约束下,相比锥形构型,优化方法最大减阻可达5%以上,并能有效增加飞行器头部容积;随迎风面高度上升,最小阻力构型从近台形逐渐向锥形转化。提出的构型优化方法,可为后续超低轨飞行器减阻构型设计提供参考。

基于修正Johnson-Cook本构模型的BFe10-1.6-1白铜合金高温流变行为

为了研究BFe10-1.6-1白铜合金的高温流变行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度分别为1023、1073、1123、1173、1123和1273 K,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1.0和10 s^(-1)的条件下对BFe10-1.6-1白铜合金进行了热压缩试验,建立了BFe10-1.6-1铜合金的Johnson-Cook本构模型。利用试验应力-应变数据建立了Johnson-Cook本构方程和修正Johnson-Cook本构方程。将所建立的方程预测的流变应力与试验数据进行了对比。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)验证了修正Johnson-Cook本构方程的准确性。R和e_(AARE)值分别为0.985和6.57%。结果表明,修正Johnson-Cook本构模型能够精确预测大多数变形条件下的流变应力。BFe10-1.6-1白铜合金的主要高温软化机制为动态回复。

电压控制对构网型变换器频率响应特性影响分析

构网型变换器的虚拟同步环节是影响其频率动态的最主要因素,但构网型变换器内电势的频率并不仅包含虚拟同步环节的频率。对此提出了一种表征电压控制对构网型变换器频率动态影响作用的研究方式。首先类比同步机的频率分析方法,提出了构网型变换器内电势的概念,将变换器的频率通过内电势频率进行表征,进而通过运动方程建模的方法分析了机电时间尺度内交流电压控制在响应有功功率扰动时对频率动态的作用,分析了电压控制参数对构网型变换器有功功率和频率响应能力的影响趋势。研究发现,较大的电压控制比例和积分参数会使得系统频率动态恶化,但变换器的响应性能主要由虚拟同步环节决定。以3机9节点系统和实际区域电网系统的MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

AM60镁合金Johnson-Cook本构方程的修正及冲压有限元模拟

利用Gleeble-3500型热模拟机对AM60镁合金板进行热拉伸试验,研究了镁合金在变形温度200~350℃、应变速率0.01~0.1 s^(-1)下的热变形行为;对Johnson-Cook方程应变硬化部分进行修正并考虑应变速率和变形温度的耦合效应,基于热拉伸试验数据建立了修正Johnson-Cook本构方程,利用该方程进行冲压有限元模拟,并进行了试验验证。结果表明:AM60镁合金的流变应力与应变速率呈正相关,与变形温度呈负相关;采用修正Johnson-Cook本构模型预测得到AM60镁合金冲压真应力-真应变曲线与试验结果吻合较好,最大相对误差为18.28%,相比于未修正模型降低了57.61%;模拟得到200~350℃下冲压成形的筒形件成形良好,无表面缺陷,与试验结果一致。

基于修正Johnson-Cook本构模型的奥氏体不锈钢高温流变行为

文章研究了修正的Johnson-Cook(m-JC)本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用不同温度、应变和应变速率等温热压缩试验的试验真应力-应变数据来计算本构模型的材料常数,建立了关于304奥氏体不锈钢的m-JC本构模型。通过比较预测结果的相关系数、平均相对误差以及均方差,评估了模型的适用性。结果表明,修正的JC模型预测结果和试验结果之间的平均相对误差绝对值为6.77%,相关系数为0.987,均方差为11.2 MPa,m-JC本构模型可以较为准确的描述304奥氏体不锈钢的流变行为。

冲击载荷下Al-Mg-Si-Cu铝合金的变形行为及本构模型

使用分离式霍普金森压杆(SHPB)对Al-0.59Mg-0.58Si-0.2Cu(质量分数/%)铝合金进行室温下、应变率为(800~5 200)s-1的高速冲击试验,分析其变形行为,并确定Johnson-Cook本构方程。结果表明:Al-Mg-Si-Cu铝合金在室温高速冲击变形过程中,应力不随应变率增加而增加;当应变率为800、2 500、3 100 s-1,应变为0.08时,随着应变率的增加,织构类型发生改变,平均斯密特因子和应力减小;确定Al-Mg-Si-Cu铝合金的J-C本构方程,本构拟合结果与试验结果吻合。

TC4合金的新型本构关系

通过热态模拟试验 ,系统地研究了主要锻造热力参数 (变形速度、变形温度、变形程度 )与 TC4合金流动应力、微观组织之间的数值关系 ,采用数理统计原理 ,科学地分析并回归出了能综合反映锻造热力参数和微观组织演化过程对材料成形性能影响的本构方程 ,定性地探讨了各热力参数对 TC4合金组织和性能的影响规律 ,为TC4合金锻造过程的数值模拟和锻造热力参数的合理制订与控制提供了基础。

航天器受迫绕飞构型设计与控制

针对航天器在轨服务任务对绕飞技术的要求,研究了航天器受迫绕飞构型设计和控制问题。基于C-W(Clohessy-Wiltshire)方程的解析解,提出了双水滴拼接绕飞构型,并将单脉冲或双脉冲受迫绕飞延展至多脉冲绕飞构型设计;推导了伴随航天器初始状态变量与绕飞构型形状参数的关系,得到了4种构型的解析表达式和脉冲控制策略。通过数值仿真算例验证了设计的4种绕飞构型能够实现伴随航天器的慢速绕飞和快速绕飞,比较了不同绕飞构型的燃料消耗和绕飞距离误差。数值结果表明,双水滴拼接绕飞构型总脉冲最小。研究成果完善了航天器受迫绕飞构型设计与控制的相关理论,为工程应用提供参考。

具有分数导数型本构关系的粘弹性柱的动力稳定性

研究简支的受轴向周期激励的粘弹性柱动力稳定性 ,柱的材料满足分数导数型本构关系· 建立了描述粘弹性柱动力学行为的弱奇异性Volterra积分_偏微分方程 ,利用Galerkin方法将其化归为弱奇异性Volterra积分_常微分方程· 利用平均化方法的思想给出了粘弹性柱运动稳定状态的存在性条件· 给出一种新的计算方法 ,克服了存储整个响应历史数据的困难 ,并给出了数值算例 。

低碳合金钢高温本构方程及动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3800热模拟机对典型低碳合金钢实施了变形温度900-1100℃,应变速率0.01、0.1、1.0和10 s^（-1）,最大真应变为0.6的等温压缩模拟试验。通过对试验数据的回归分析,建立了应变为0.3的表观常数与物理常数Arrhenius型本构方程、动态再结晶动力学模型及运动学模型。结果表明：表观常数与物理常数Arrhenius型本构方程预测值与试验值的相关系数分别为0.9921和0.9879,平均相对误差值分别为3.6753%和5.4266%;临界应变与峰值应变之间存在关系：εc=0.4969εp;在变形温度900-1100℃,应变速率0.01 s^（-1）与变形温度1000-1100℃,应变速率0.1 s^（-1）试验条件下材料发生明显动态再结晶。