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石墨烯环氧树脂基复合材料梁屈曲前后的自由振动
张辉, 宋敉淘
, doi: 10.11858/gywlxb.20190701
摘要:
采用微分求积法分析了石墨烯增强纳米复合材料梁屈曲前后的自由振动问题。考虑石墨烯纳米片在基体中随机排列和定向排列的情况,采用Halpin-Tsai微观力学模型估算两种模式下石墨烯纳米复合材料的弹性模量,并通过Hamilton原理建立基于一阶剪切变形理论下梁的动力学控制方程。利用微分求积法计算得到石墨烯纳米复合材料梁的临界屈曲载荷及屈曲前后的固有频率。数值计算结果表明:按合理排列模式掺杂较多的薄石墨烯纳米片,会大幅度提高梁的临界屈曲载荷以及屈曲前的固有频率;但屈曲发生后,同样的做法却会使结构的刚度降低。
硅橡胶拉伸行为的应变率相关性测试和表征
郭玲梅, 汪洋, 徐伟芳
, doi: 10.11858/gywlxb.20180664
摘要:
为了研究硅橡胶在不同应变率下的冲击拉伸响应,对硅橡胶板材进行了应变率为0.001 s–1的准静态单向拉伸测试、应变率为15 s–1的中应变率单向拉伸测试以及应变率分别为350 s–1和1400 s–1的高应变率单向拉伸测试。实验结果表明,硅橡胶的单向拉伸力学行为呈现出明显的非线性弹性和应变率相关性特征。在实验结果的基础上,提出了一个可用于描述硅橡胶在不同应变率下拉伸力学响应的宏观唯象黏超弹性本构模型。该模型假设硅橡胶在拉伸加载下的力学响应是超弹性响应和黏弹性响应的组合,其一维流变学形式可以简述为一个超弹性的弹簧和一个松弛时间率相关的Maxwell体的并联。模型拟合结果与实验结果的对比显示,该模型能有效表征硅橡胶在大应变率范围内的非线性拉伸力学行为。
高速弹体对钢筋混凝土靶的侵彻/贯穿效应实验研究
戴湘晖, 周刚, 沈子楷, 李鹏杰, 初哲, 王可慧, 段建, 胡玉涛, 杨慧
, doi: 10.11858/gywlxb.20180672
摘要:
为了研究高速弹体对钢筋混凝土靶的侵彻/贯穿效应,以100 mm口径滑膛炮作为发射平台,驱动10 kg级卵形弹体以820~1195 m/s速度撞击强度为31.0~43.6 MPa的钢筋混凝土靶,获得了弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶的终点弹道实验数据,并对弹体的侵彻/贯穿深度、靶板侧面自由面效应、弹体的变形进行了详细分析。结果表明:弹体的侵彻/贯穿深度为2.2~2.8 m,部分经验公式预估的侵彻/贯穿深度与实验结果吻合较好;当靶面相对尺寸较小且弹速较高时,靶板侧面自由面效应比较明显;当弹速达到1195 m/s时,弹体开始由刚体向半流体转变。
冲击载荷下Al2O3陶瓷的失效与破碎特性
孙晓波, 高玉波, 徐鹏
, doi: 10.11858/gywlxb.20180695
摘要:
作为典型的脆性材料,陶瓷对变形具有高度敏感性,在强动载荷下具有完全不同于延性金属材料的损伤、破坏行为等力学响应特性。采用分离式霍普金森杆测试系统对Al2O3陶瓷进行了冲击加载试验,获得了陶瓷的动态抗拉/压力学性能,以及材料破碎特性随应变率的变化关系。利用能量守恒和动力学的理论方法,对脆性陶瓷材料在不同应变率下的力学特性和碎片尺度进行了深入研究。结果表明:在冲击载荷作用下,Al2O3陶瓷的抗拉和抗压强度均与应变率呈正相关。Al2O3陶瓷试样在一维应力波作用下的破碎颗粒尺寸差异较大,随着加载应变率的增加,破碎的陶瓷颗粒总数增大,颗粒平均粒径减小,应力集中的影响逐渐减弱。采用DID模型模拟的脆性材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型源于韧性材料的推广,与实验结果的偏差较大。
铝粒径及成型压强对Al/PTFE冲击反应的影响
刘元斌, 任会兰, 李尉, 宁建国
, doi: 10.11858/gywlxb.20190712
摘要:
采用模压烧结法制备了不同成型压强下铝粉粒径分别为10、30和200 \begin{document}${\text{μ}}{\rm{m}}$\end{document}的Al/PTFE试件,基于分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置进行冲击引发试验,试验过程中通过高速摄影装置记录活性材料的反应情况。试验结果表明:随着成型压强增大,试件的冲击反应速度阈值均呈现先增大后减小的趋势。铝粉粒径为10和30 \begin{document}${\text{μ}}{\rm{m}}$\end{document}时,较高成型压强的试件能够于点火延迟时间1000~1100 \begin{document}${\text{μ}}{\rm{s}}$\end{document}处发生反应,使试件冲击反应速度阈值骤降;铝粉粒径为200 \begin{document}${\text{μ}}{\rm{m}}$\end{document}时,活性材料点火延迟时间均在600 \begin{document}${\text{μ}}{\rm{s}}$\end{document}附近。在相同成型压强下,试件的冲击反应速度阈值随铝粉粒径增大而升高。活性材料的冲击点火反应与材料的微观缺陷、应力波在SHPB装置中的传播、应力脉冲幅值以及材料的破坏过程等因素相关。
旋转对卵形弹侵彻钢板影响的FEM-SPH耦合模拟
肖毅华, 吴和成, 朱爱华, 董晃晃, 平学成
, doi: 10.11858/gywlxb.20180675
摘要:
建立了卵形弹侵彻钢板的FEM-SPH耦合计算模型,研究了弹靶间摩擦系数对弹体剩余速度计算结果的影响,根据实验结果确定了合理的摩擦系数,使耦合计算模型能准确地预测弹体剩余速度和靶板弹道极限。以该模型为基础,在两种不同着靶速度下,研究了弹体的旋转对其正侵彻和以不同入射角斜侵彻钢板时剩余速度和弹道偏转的影响。正侵彻下:旋转对弹体剩余速度的影响大,而对弹道偏转的影响很小;随着转速的增加,剩余速度增大,弹体侵彻能力提高。斜侵彻下:旋转对弹体的剩余速度和弹道偏转都有明显影响,但弹体转速的增大并不总使其侵彻能力提高,与入射角和着靶速度有关;同时旋转使弹体沿入射面外发生偏转,其偏转方向与弹体的旋转方向相关。
基于双光源干涉的PDV数据补偿方法
张敏, 杨军, 史国凯, 姜万春, 王昭, 惠海龙
, doi: 10.11858/gywlxb.20180659
摘要:
针对结构动态响应测试中的大量程负向速度测量问题,设计了基于双光源干涉的光纤速度干涉仪(PDV)测试系统,与单光源PDV系统相比,大幅拓宽了负向测速范围。但在爆炸实验中发现,由于光源波长波动产生了位移基线漂移和振荡问题。为此,引入一路参考反射镜,产生双光源干涉本底信号,用于补偿位移基线,并研究了数据补偿算法。经实验验证,补偿后的位移基线漂移量为微米级,双光源模式及补偿方法可行且有效。
烧结钕铁硼的层裂强度及断裂机理
万印, 王焕然, 初广香, 任春影
, doi: 10.11858/gywlxb.20190746
摘要:
利用一级气体炮对烧结钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁材料进行平板撞击实验,实现一维应变下的层裂;采用激光干涉测速技术,测量样品自由面粒子速度历史,确定了冲击压缩后层裂强度与加载应力的关系。结果表明:加载应力在0.375~2.512 GPa范围内时,层裂强度随着加载应力的增加先增加后减小,存在一个阈值,当加载应力超过该阈值时,材料发生压缩损伤,层裂强度随之减小。通过扫描电子显微镜观察样品断口形貌,发现在冲击载荷下烧结钕铁硼出现明显的穿晶断裂。