基于有限元的摆杆-摆锤系统模态分析

仪器化冲击试验已经成为冲击试验的新方向,对试验得到的动态信号进行分析,提取与金属断裂韧性有关的特征值成为今后的一个重要研究方向。该文对夏比冲击试验机的摆杆-摆锤系统建立三维模型,采用有限元法对系统进行模态分析,得出系统的前15阶模态的振型及频率。分析结果可为预测系统在冲击激励下的频谱响应提供参考。

轿车轮胎耐撞击性能试验的研究

对轿车轮胎耐撞击性能试验进行研究,探讨轮胎耐撞击性能的主要影响因素,为轿车轮胎耐撞击性能评价方法的完善提供大量有价值的数据。根据GB/T 38528—2020对轮胎耐撞击因子(f)的规定,参加摆锤撞击试验的轮胎的耐撞击性能总体达标率为66.1%;按照轮胎系列(高宽比)来确定f不够科学,轮胎断面高是耐撞击性能最重要的影响因素,建议以轮胎断面高来确定f;实车撞击与摆锤撞击试验结果相关性研究表明,摆锤撞击试验得到的f与实车撞击试验中轮胎损坏时速度之间存在一定的相关性,可以采用摆锤撞击试验方法评价轮胎耐撞击性能。

轿车保险杠低速碰撞试验研究

轿车在低速碰撞过程中经常造成人员的伤害 .为了准确评估这种伤害的严重性和保险杠的耐撞性 ,根据 SAE J2 31 9标准建立了用于评估轿车保险杠低速碰撞性能的摆锤式碰撞试验装置和相应的数据采集系统 .采用一种新的摆锤对固定保险杠碰撞的简化试验方法 ,运用等效能量法分析和推导了对固定安装保险杠碰撞试验的摆锤初始碰撞速度等效转换关系 .通过某型轿车保险杠低速碰撞过程的计算机仿真和试验研究 ,验证了摆锤低速碰撞试验的有效性 ;分析了影响仿真结果与试验结果一致性的主要原因 。

商用车摆锤正面撞击试验和仿真

介绍了ECE R29《关于就商用车驾驶室乘员保护批准车辆的统一规定》中商用车驾驶室的试验方法和性能要求,开发了用于商用车驾驶室正面撞击试验的检测试验装置,用该套装置对轻型载货汽车进行了正面撞击试验;进行了正面碰撞仿真,对试验结果和仿真结果进行了比较和分析。仿真分析与碰撞试验得到的整车变形趋势比较吻合;在检验驾驶室生存空间的主要特征尺寸上,仿真分析结果与试验结果比较接近,从数值上看,仿真结果略低于试验值。

1000MPa级汽车用双相超高强钢低温脆性研究

为了确定1000 MPa级汽车用双相超高强钢在不同应变条件下的低温脆性及其相互关系,采用二次加工脆化试验、夏比摆锤冲击试验、低温拉伸试验相结合的试验方法对HCT980X+Z钢板的低温脆性进行了研究。结果表明,HCT980X+Z钢板的二次加工脆化温度为-40℃,随着温度的降低,材料逐渐由韧性转变为脆性。预应变会使HCT980X+Z钢板的冲击韧性下降,并且预应变水平越大,材料脆性越高;随着试验温度降低,冲击韧性有所下降,但直到-60℃也未出现韧脆转变温度。HCT980X+Z钢板的屈服强度和抗拉强度随试验温度的降低均有所升高,在温度降低到-45^-50℃以下时屈服强度呈现快速上升趋势;断后伸长率从室温下降至-60℃时变化不明显;断口分析显示温度下降到-40℃以下时HCT980X+Z钢板逐渐由韧性向脆性过渡。

新型重型平头商用车前悬置支架和吸能器结构设计

针对正面摆锤撞击试验中重型平头商用车可能出现的乘员生存空间及悬置等连接结构完整性丧失这一问题,建立了ECE R29-03正面摆锤撞击试验动态模型,通过对碰撞过程中载荷传递路径的分析,设计了新型前悬置支架及吸能器结构,并在ECE R29-03正面摆锤撞击虚拟试验中验证了新型结构的有效性,为改进重型平头商用车的被动安全性提供了依据。

描述混凝土块体间碰撞性能的冲量模型

采用单摆和垂直轨道装置进行了混凝土块体对心碰撞试验。研究参数包括质量比、初始相对碰撞速度、绝对质量和相对加速度。利用LS-DYNA有限元程序数值再现试验过程。在此基础上选取初始碰撞夹角、有效碰撞面积和混凝土抗压强度为研究参数,进行了补充数值试验。基于试验和补充数值试验结果,经回归分析得到了混凝土块体对心碰撞力学模型。此外,考虑到试验中参数的变化,对试验进行了扩展数值模拟。采用模型得到的结果与扩展数值模拟结果吻合良好。

夏比摆锤冲击试验的有效质量控制

通过使用标准夏比冲击试样对摆锤冲击试验机的准确性进行校准以及对夏比冲击断裂残样形貌进行分析的方法,可以实现对摆锤冲击试验机的快速期间核查,并能及时查找出导致夏比摆锤冲击试验示值偏离的因素,并针对每种偏离因素给出了相应的解决方法,以便尽可能削减偏离到受控范围内。从而保证了夏比摆锤冲击试验的精度,在一定程度上确保了夏比摆锤冲击试验能够得到有效的质量控制。

碳纤维增强复合材料冲击断裂分析

对碳纤维增强复合材料带缺口试样进行了冲击断裂的试验研究。利用冲击摆锤试验,测定了冲击力、冲击点位移以及能量转换的瞬态值。试验表明,纤维沿土45°铺层优于0°铺层,具有较好的抗冲击能力。同时采用有限元和工程梁方法对试件分层剥离过程的应力、位移场及冲击能进行了分析,并探讨了碳纤维增强复合材料的断裂机理。

冲击试验机摆锤特征参数的优化及评价

摆锤是冲击试验机中的关键部件,其特征参数能量、摆长及质心、冲击中心对冲击试验机的使用性能起重要的作用。讨论了上述4者之间的关系,提出了摆锤优化设计方法,通过该方法设计的摆锤能同时达到了受力变形最小、冲击能量摩擦损失最小、摆动周期准确要求。为了保证优化设计结果的可靠性,提出了摆锤特征参数优化结果的评价方法。

塑料冲击试验机整体式摆锤的研制

在分析冲击试验机设计参数的基础上,应用仿真设计方法开发了整体式摆锤。冲击试验中5.5 J及以上能量级使用同一锤体,通过更换锤头及变换砝码,可实现简支梁和悬臂梁两种试样及不同能量级的冲击测试。对所设计的25 J能量级摆锤进行了检验及分析,全部性能指标符合国家标准。与传统的装配式摆锤分析比较可知,整体式摆锤的装配更容易,在冲击方向上的刚度更大,其空气阻力更小,打击中心距更准确。对使用整体式摆锤冲击机的用户而言,操作更简便。

安全带非正常佩戴位置对假人胸部压缩变形量的影响

假人胸部压缩位移量是中国新车评价规程(C-NCAP)评价汽车被动安全性能的一个指标。为研究安全带佩戴位置对胸部位移量的影响,本文以冲击速度为3.0 m·s-1,对于HybridⅢ50百分位假人胸部,进行了摆锤标定试验。以正常胸部冲击位置为0点,沿Z轴向上每隔20 mm选取一个冲击位置点。在正常的与非正常的安全带佩戴位置,对某车型进行了2次对比试验,分析两者的胸位移曲线。结果表明:当偏离位置小于从正常胸部冲击的0点向上60 mm时,胸位移基本为线性下降。正确的安全带佩戴位置是:安全带上边缘不得超过假人上衣调整螺栓孔。作者建议:新版C-NCAP能增加安全带佩带范围的要求,以使假人胸部压缩位移量的评价更接近真实。

塑料冲击试验机摆锤形状对空气阻力的影响

塑料冲击试验机中摆锤形状影响空气阻力,进而影响摆锤长度计算结果的准确性。分析空气阻力计算的数学模型以及对摆锤侧板边缘截面分别为矩形、等腰梯形、三角形和椭圆形4种典型形状摆锤的空气阻力数值进行模拟,测定了摆锤的起始角与升角之间角度差,发现摆锤采用等腰梯形形状最合理,摆锤空气阻力随中部宽度、角度的减小而降低,但相对于中部宽度,角度对摆锤空气阻力影响更显著。

试样减薄对厚壁管线管DWTT性能影响研究

采用摆锤式试验机和落锤试验机分别测试了厚壁钢管在20℃、0℃、-10℃、-30℃、-50℃以及-70℃等温度下DWTT性能,试样包括外表面减薄、从钢管内表面减薄、双面减薄以及全壁厚等4类试样。通过测量剪切面积,拟合出各类试样相应韧脆转变曲线,并推测出各类试样韧脆转变温度FATT50%。结果显示,同样试验条件下,减薄试样测试结果优于全壁厚试样结果,而且落锤试验机测试结果优于摆锤试验机结果。

冲击试验机摆杆结构设计分析与优化

在对冲击试验机关键位置摆杆的结构设计中,利用ANSYS Workbench对摆杆进行瞬态分析,分析出其在受到瞬间冲击载荷时的应力、应变和变形的情况,根据目标函数减轻摆杆的质量进行参数优化,分析出各个设计点对应结构的等效应力、变形和质量,具体分析各个输入参数对摆杆质量的影响,选择出最优的设计参数。

塑料冲击试验机摆锤设计方法

针对在设计时必须满足能量、速度和打击点的位置等多方面要求,对塑料冲击试验机摆锤的设计进行研究,提出摆锤设计的三种方法:试制法、应用实体造型软件进行仿真设计方法和优化设计方法,并系统地阐述三种设计方法的原理、理论公式及其特点。试制法是传统设计方法,应用实体造型软件进行仿真设计方法是简单可靠的方法,优化设计方法是现代设计方法。利用三维实体造型软件中提供的数据,使程序编制容易,不但可以得出优化的数据,而且为摆锤进一步的有限元分析计算奠定了基础。

加载位置对Hybrid Ⅲ假人胸部响应影响

在世界各国汽车安全碰撞法规和NCAP试验中,大多都会采用HybridⅢ假人的胸部最大压缩量来评估车辆对乘员胸部的防护效果。但因HybridⅢ假人的胸部最大压缩量采用定点测量办法,使测量结果易受加载位置的影响。针对该问题,本文通过假人胸部低速冲击标定试验,研究了加载位置对HybridⅢ假人胸部压缩量的影响。结果表明,Hybrid Ⅲ50~(th)男性假人的最大胸部压缩变形与摆锤撞击中心在Z方向的偏移量呈线性(R~2=0.9554)负相关性。Hybrid Ⅲ 5~(th)女性假人由于乳房的影响,虽然加载位置对胸部最大压缩变形仍然有较大的影响,但胸部最大压缩变形与冲击加载位置的相关性不如男性假人那么明显。最后利用标定试验中获得的Hybrid Ⅲ 5~(th)男性假人的最大胸部压缩变形与摆锤撞击中心位置的相关性方程对同一车型的两个不同安全带佩戴位置的假人胸部最大压缩变形进行了修正。

动态扰动对围岩力学性质及破坏模式的影响

矿山开采过程中,围岩容易受到掘进爆破等动态扰动作用而产生失稳破坏。为此,使用Blast-UM型爆破测振仪对新城金矿Ⅳ#矿体-680 m中段开采过程中的爆破震动信号进行监测,利用小波变换技术将监测信号转换为应力波形,利用自行研制的摆锤冲击加载SHPB试验装置,通过改变锤头的形状和控制锤头的冲击速度,以获得与监测波形较为相似的加载波形,对取自-680 m中段花岗岩试样进行动态巴西盘试验。研究结果表明:花岗岩的动态抗拉强度随着冲击速度的增大而增大,并表现出明显的应变率效应。试样沿着加载直径方向呈现劈裂破坏模式,与入射杆、透射杆接触面处的"V"字型破坏区随着冲击速度的增大而趋于明显。所设计的试验装置为测试巷道围岩的动态破坏机理提供了一种有效的试验手段。

三种光电外壳光窗封接工艺的强度对比分析

从理论上分析了带光窗外壳的三种制作方式在成型变形上的不同,并对各自进行了强冲击应力模拟分析,最后通过锤击试验对理论分析进行验证,实验结果与结论分析一致,得出金属钎焊管帽抵抗外力的效果最好,高温管帽次之,高频管帽相对较差。

SiC_p与SiC_w增强铝基复合材料的冲击试验

采用仪器化冲击试验对碳化硅颗粒(SiC_p)与碳化硅晶须(SiC_w)增强铝基复合材料的冲击能量与缺口形状、摆锤刃口半径的关系进行了研究,并利用扫描电镜和能谱仪对冲击断口的形貌及成分进行了分析。结果表明:与不开缺口试样相比,采用U型缺口试样进行试验时,得到的冲击总能量较稳定,不同摆锤刃口半径之间的冲击总能量相差较小,推荐采用U型缺口试样进行SiC_p与SiC_w增强铝基复合材料的夏比冲击试验;SiC_p增强铝基复合材料的断裂以SiC颗粒解理脆性断裂为主,SiC_w增强铝基复合材料的断裂是脆性断裂+韧性断裂的混合型断裂。