PROGRESSIVE FRAGMENT MODELING OF FAILURE WAVE IN CERAMICS UNDER PLANAR IMPACT LOADING

Polycrystalline ceramics have heterogeneous meso-structures which result in high singularity in stress distribution. Based on this, a progressive fragment model was proposed which describes the failure wave formation and propagation in shocked ceramics. The governing equation of the failure wave was characterized by inelastic bulk strain with material damage and fracture. And the inelastic bulk strain consists of dilatant strain from nucleation and expansion of microcracks and condensed strain from collapse of original pores. Numerical simulation of the free surface velocity was performed in good agreement with planar impact experiments on 92.93% aluminas at China Academy of Engineering Physics. And the longitudinal, lateral and shear stress histories upon the arrival of the failure wave were predicted, which present the diminished shear strength and lost spall strength in the failed layer.

模拟海洋环境干扰下复合板低速冲击定位实验

为了给船舶或海洋平台的低速冲击监测系统设计提供理论和技术支持,设计并搭建了模拟海洋环境干扰下复合板低速冲击定位实验系统。系统包括复合板试件、光纤光栅传感系统、低速冲击装置以及模拟海洋环境干扰系统。通过设置干扰激励源和不同高度冲击球下落来模拟干扰和低速冲击信号,并利用光纤光栅传感系统对信号进行收集测试。结果表明,该低速冲击装置可实现0~0.058 8 J范围内低速冲击源的获取;搭建的光纤光栅传感系统对于冲击信号的监测具有较高的精确性和稳定性。实验系统整体具有较好的信号收集功能,可为后续低速冲击定位方法的研究及验证提供支撑。

复合材料夹芯板反复冲击损伤累积特性实验研究

本文采用INSTRON 9350落锤冲击试验机进行了碳纤维增强复合材料PVC泡沫夹芯板反复冲击加载实验,得到了冲击力-时间、冲击力-位移曲线以及复合材料损伤试验图等,研究了反复冲击载荷下复合材料夹芯板动态响应与损伤累积演化机制。研究结果表明,反复冲击载荷作用下复合材料夹芯板不仅会导致动态变形与损伤程度不断累积,而且还可能产生损伤模式演化。随着反复冲击次数的增加,复合材料夹芯板结构弯曲刚度逐渐降低,结构出现明显的弱化现象。

套管式冲击拉伸实验装置的研制

介绍了几种常见的冲击拉伸实验装置,并做了简要的评述。提出了一种改进后的套管式冲击拉伸实验装置,该装置直接产生拉伸脉冲,消除了反射式冲击拉伸实验装置中两种干扰信号的影响,得到了远比反射式冲击拉伸实验更为理想的透射波形。运用改进后的套管式冲击拉伸试验装置对几种板材材料进行了动态拉伸实验,得到了这几种板材在600/s,1200/s,1800/s应变率下的应力应变曲线,与静态应力应变曲线相比较,反映了这几种板材具有明显的应变率效应。根据实验结果中动态与静态应力应变曲线的一致性,分析了这种套管式冲击拉伸实验装置的优越性与有效性,它能更好地反映材料的动态力学性能。

应用改型三通实现气液两相流的等干度分配

针对冲击型三通进行气液两相分配时,两支路之间出现干度不相等的现象,提出了一种有效的改进措施——在三通的支路中加装孔板。首先,通过分析冲击型三通的相分配特点,解释了其不能实现等干度分配的原因。然后,又进一步阐述了改型三通的分配原理,并且在空气-水回路上对该分配装置进行了实验研究。实验结果表明,该分配装置能显著改善气液两相流的分配特性,降低两支路之间的干度差,在孔板尺寸选取合适的情况下,基本上实现了等干度分配。最后根据理论模型和实验数据,给出了影响该分配装置等干度分配的因素和最佳孔径比的计算式。

空爆载荷作用下带孔加筋板架破坏模式研究

针对带孔加筋板架在爆炸冲击波作用下的破坏模式进行模型试验,分析带孔加筋板架的破坏模式,认为板架结构中由于前驱爆炸破片作用产生的小型穿孔对板架的抗爆能力影响不大,板架构件与板连接处变形不协调引起的弯曲应力及该部位的应力集中是导致板架破坏的主要原因。通过试验和数值计算研究比较不同穿孔尺寸对板架抗毁伤能力的影响,数值计算结果与试验结果吻合较好。

冰碰载荷下船用泡沫铝夹层板冲击动力响应研究

文中利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了楔形冰碰撞载荷下船用泡沫铝夹层板的动态冲击数值仿真模型,并开展了船体板-冰碰撞实验对冰材料模型进行了实验验证,研究了泡沫铝夹层板动态冲击响应.在此基础上,对比分析了冰体撞击和刚体撞击情况下对泡沫铝夹层板动态冲击响应的差异.结果表明:冰体撞击和刚体撞击情况下对泡沫铝夹层板的上面板变形模态出现明显差异.与刚体撞击相比,冰体撞击泡沫铝夹层板由于冰体破碎会导致能量耗散,从而使得泡沫铝夹层板吸收能量和产生的塑性变形都较前者低.最后研究了冰碰速度和芯层厚度对泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响规律.

浮冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应研究

采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,结合混凝土冰材料数值模型,建立了楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应数值仿真模型,得到了碰撞过程的冲击力时间曲线和冲击力位移曲线、蜂窝金属夹芯板的变形以及冲击能量分配情况,并开展了楔形冰-蜂窝金属夹芯板碰撞冲击试验验证。研究结果表明,楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板上面板表现为局部凹陷与整体弯曲的耦合变形模式,下面板表现为整体弯曲变形模式,冲击能量转化为蜂窝金属夹芯板的变形能和楔形冰的回弹动能以及冰体破碎耗散能量,数值仿真与试验结果吻合较好,验证了数值计算模型的准确性。在此基础上,研究了浮冰碰撞冲击位置以及蜂窝芯层厚度对其动态响应及能量分配的影响规律。