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爆炸冲击对电子雷管发火电容释能特性的影响 被引量：2
1
作者 李洪伟 王家乐 +4 位作者 梁昊 周恩 孙翼 章万龙 郭子如 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期225-233,共9页
为了探究爆炸冲击作用对电子雷管发火能量的影响,利用水下爆炸的方法对液态铝电解电容进行7组不同强度的冲击实验,研究电容在冲击载荷下的介电击穿行为和漏电流变化规律。分析电子雷管电容的能量损耗途径,建立电子雷管的冲击-发火模型,... 为了探究爆炸冲击作用对电子雷管发火能量的影响,利用水下爆炸的方法对液态铝电解电容进行7组不同强度的冲击实验,研究电容在冲击载荷下的介电击穿行为和漏电流变化规律。分析电子雷管电容的能量损耗途径,建立电子雷管的冲击-发火模型,得到冲击波超压与电子雷管发火能量之间的函数关系。研究结果表明:在8.5~40.6 MPa的冲击波超压作用下,实验电容样品会发生介电击穿,随着冲击波超压的增大,电容发生介电击穿时电压下降幅度呈指数级增长;当冲击波超压超过某一临界值时,电容发生介电击穿后无法完全自愈,漏电流增大到毫安级,均值为1.62 mA;随着冲击波强度的增大,电子雷管发火能量逐渐减小,并在漏电流增大时发火能量出现骤降。 展开更多
关键词 电子雷管 铝电解电容 水下爆炸 介电击穿 漏电流
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Q355ND钢静动态力学行为与Johnson-Cook本构参数拟合 被引量：1
2
作者 魏继锋 李新菊 +1 位作者 吉耿杰 韩璐 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第5期437-443,共7页
采用INSTRON5985材料测试机和SHPB实验系统分别开展Q355ND钢的静态和动态力学性能实验,获得了Q355ND钢在0.001、2600、3600、4100 s^(−1)应变率下的力学性能参量.研究结果表明,Q355ND钢材料屈服强度随应变率的增大而增大,表明该材料为... 采用INSTRON5985材料测试机和SHPB实验系统分别开展Q355ND钢的静态和动态力学性能实验,获得了Q355ND钢在0.001、2600、3600、4100 s^(−1)应变率下的力学性能参量.研究结果表明,Q355ND钢材料屈服强度随应变率的增大而增大,表明该材料为应变敏感材料,具有应变率强化效应.基于实验结果拟合得到Q355ND的屈服应力参数A、应变强化系数B、应变强化指数n和应变率强化参数C等参量,从而构建出Q355ND钢材料的Johnson-Cook本构模型,可较好地描述Q355ND钢材料在静、动态载荷下的力学行为,为该材料的相关应用研究提供了基础数据. 展开更多
关键词 本构模型 Q355ND钢 屈服强度 应变率强化效应
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旋转型负泊松比星形蜂窝结构能量吸收特性研究 被引量：1
3
作者 张宝庆 蒋森 《固体力学学报》 北大核心 2025年第1期129-148,共20页
负泊松比蜂窝结构具有独特的力学特性以及良好的能量吸收能力,现已被广泛应用于冲击防护领域.在动力冲击作用下,负泊松比蜂窝结构局部动态应力的演化与胞元微结构的改变息息相关.当前对负泊松比结构的研究主要集中在通过设计具有内凹变... 负泊松比蜂窝结构具有独特的力学特性以及良好的能量吸收能力,现已被广泛应用于冲击防护领域.在动力冲击作用下,负泊松比蜂窝结构局部动态应力的演化与胞元微结构的改变息息相关.当前对负泊松比结构的研究主要集中在通过设计具有内凹变形机制的胞元以提高整体结构的吸能能力,忽略了对已有模型进行结构优化,对其它旋转变形吸能机制的研究也有欠缺.为了进一步改善负泊松比星形蜂窝结构在承受面内冲击时的动力学响应,本文拟围绕胞元的旋转特性展开研究.在传统星形蜂窝结构的基础上,对其结构进行进一步优化设计,利用耦合思想赋予星形蜂窝胞元自旋转的变形吸能机制.基于相对密度相等原则通过内旋与外旋得到了两种具有双重负泊松比效应的旋转型星形蜂窝胞元:内旋型星形蜂窝胞元和外旋型星形蜂窝胞元.利用数值模拟的方法深入对比研究了不同蜂窝结构在面内冲击载荷下的吸能特性,探究同时具备内凹和旋转两种变形机制的胞元对蜂窝结构吸能特性的影响.基于一维冲击波理论和能量吸收效率方法,给出了星形蜂窝动态平台应力和密实应变的经验公式,建立了计算星形蜂窝结构相对密度的公式.根据临界速度理论,确定了星形蜂窝结构的第一临界速度和第二临界速度.采用显式动力有限元法,研究了旋转型星形蜂窝结构在不同冲击速度下的动态响应,以模型宏微观变形模式、平台应力、比吸能等为评价指标对仿真结果进行了对比分析.结果表明,新型结构在被冲击时胞元都是先发生自身旋转变形然后发生内凹变形,宏观上具有更强的负泊松比效应.在中速20 m/s的冲击下,内旋型蜂窝结构的平台应力更高、平台应力稳定性更好.外旋型蜂窝结构在平台阶段的应力波动较为剧烈,但在高速120 m/s的冲击下具有较高的比吸能.本文的研究结果表明了星形蜂窝结构的内凹机制和旋转机制与其吸能特性之间的关系,为蜂窝结构冲击动力学性能的优化提供了新思路. 展开更多
关键词 负泊松比 内旋 外旋 旋转型星形蜂窝
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温度对喷涂聚脲弹性体静动态压缩力学性能影响试验研究
4
作者 闫秋实 蒋裕丹 +1 位作者 李述涛 田栓柱 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期136-141,149,共7页
为探究温度对聚脲静动态压缩力学性能的影响,设置了冬季室温、50℃和80℃三种温度环境,基于此开展了聚脲在低、中、高应变率下的21组压缩力学性能试验.通过分析不同温度、不同应变率下的聚脲力学参数的变化规律发现:聚脲受动力作用会表... 为探究温度对聚脲静动态压缩力学性能的影响,设置了冬季室温、50℃和80℃三种温度环境,基于此开展了聚脲在低、中、高应变率下的21组压缩力学性能试验.通过分析不同温度、不同应变率下的聚脲力学参数的变化规律发现:聚脲受动力作用会表现出应变率效应和应变滞后效应,动力作用能增加聚脲的强度,但会降低其塑性;聚脲受温度影响也会出现温度效应和应变滞后效应,高温环境会降低聚脲的强度但能增加其塑性,且温度会改变聚脲动态应力的变化规律,温度升高,聚脲动态曲线硬化段发展趋势由下行向上行转变;聚脲具有时温等效性,增加观察时间或升高温度,聚脲性能会表现出相似的变化规律;应变率效应对聚脲弹性变化的影响比强度更大,而温度效应对聚脲强度变化的影响比弹性更大;聚脲的递减硬化特性能有效防护高应变率外力作用,高温引起的塑性变化能有效缓解破片二次伤害. 展开更多
关键词 聚脲弹性体 霍普金森杆 力学性能 应变率效应 温度效应
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高空强爆炸X射线辐照铝靶板动响应的数值模拟 被引量：1
5
作者 余润洲 张昆 汤文辉 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期65-74,共10页
高空强爆炸所产生的X射线辐照至导弹壳体结构时产生的汽化反冲冲量(blow-off impulse,BOI)及热激波,能够引起目标的动响应破坏。现有的Whitener、BBAY和MBBAY理论模型仅能给出一维近似BOI值,无法处理复杂三维情况并给出对应的热激波峰... 高空强爆炸所产生的X射线辐照至导弹壳体结构时产生的汽化反冲冲量(blow-off impulse,BOI)及热激波,能够引起目标的动响应破坏。现有的Whitener、BBAY和MBBAY理论模型仅能给出一维近似BOI值,无法处理复杂三维情况并给出对应的热激波峰值压力p,因此,对该问题的研究非常依赖数值计算。利用X射线热激波数值计算程序TSHOCK3D对矩形铝靶板在0.1~3.0 keV范围的普朗克黑体温度和220~400 J/cm^(2)辐射能通量下的汽化反冲冲量及峰值压力进行计算,并与理论模型作了对比分析。结果表明,TSHOCK3D程序可以得到可靠的结果,正辐照靶板中心处近似一维工况下的BOI与Whitener、BBAY和MBBAY三个理论模型下的BOI基本相符。通过单变量分析可得,靶板中BOI和峰值压力p均与入射能通量呈近似线性关系;而对于不同的黑体温度,BOI和峰值压力则在1.5~2.0 keV处存在极大值。 展开更多
关键词 X射线 汽化反冲冲量 热激波 TSHOCK3D
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基于伪速度谱的BGA芯片冲击失效边界研究 被引量：1
6
作者 雷增钰 曹慧亮 +2 位作者 石云波 李杰 张志峰 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第7期193-199,共7页
BGA芯片是弹载电子封装设备中的典型电子器件,针对高性能火炮和电磁炮发射过程中连续多脉冲高过载冲击下极易导致弹载电子封装设备的失效问题,采用伪速度谱分析的方法构造了BGA芯片的冲击失效边界曲线,利用有限元仿真软件COMSOL完成了BG... BGA芯片是弹载电子封装设备中的典型电子器件,针对高性能火炮和电磁炮发射过程中连续多脉冲高过载冲击下极易导致弹载电子封装设备的失效问题,采用伪速度谱分析的方法构造了BGA芯片的冲击失效边界曲线,利用有限元仿真软件COMSOL完成了BGA芯片板级电路的数值仿真,验证了该失效边界曲线的正确性。通过Hopkinson压杆测试系统对BGA芯片板级电路进行冲击试验,结果表明:在23 261 g时BGA芯片板级电路焊盘和焊点断裂脱落,证实了理论及仿真分析结果。研究成果可以为弹载电子封装设备的防护提供量化标准,有较强的工程应用意义。 展开更多
关键词 伪速度谱 BGA芯片 冲击失效 有限元仿真 冲击试验
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循环冲击荷载作用下单节理岩体的动态力学行为 被引量：1
7
作者 刘康琦 刘红岩 +2 位作者 周月智 薛雷 张光雄 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期109-122,共14页
为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为,采用分离式霍普金森压杆试验系统,对含单节理辉长岩试件进行了单轴循环冲击试验,从试件的抗冲击能力、应力应变性质、能量和损伤的演化对其动态力学行为进行了全面分析。结果表明,试... 为探究节理岩体在循环动力扰动作用下的动态力学行为,采用分离式霍普金森压杆试验系统,对含单节理辉长岩试件进行了单轴循环冲击试验,从试件的抗冲击能力、应力应变性质、能量和损伤的演化对其动态力学行为进行了全面分析。结果表明,试件在循环冲击作用下的破坏模式为劈裂,节理倾角显著影响试件的抗冲击能力;试件在循环冲击过程中均出现了应变回弹现象,其力学性质并不随着冲击次数的增加而单调弱化;用耗散能表示的累积损伤系数随着冲击次数的增加近似线性增大,增幅随节理倾角的增大而减小。在低应力冲击作用下,单节理试件内的压剪应力不足以产生剪切裂纹,试件的破坏主要是由拉应力引起的张拉裂纹逐渐扩展并与节理相互贯通造成的。多节理岩体与单节理岩体的破坏机理类似,在循环冲击过程中会同时出现微缺陷的压密和节理处微裂纹的萌生,然而裂纹是否能使试件内的节理相互贯通影响了多节理试件的抗冲击能力,对于完整岩石试件,则是先出现微缺陷的压密,随后微裂纹以概率分布的形式被激活,最终导致试件破坏。 展开更多
关键词 单节理岩体 循环冲击 能量耗散 累积损伤 破坏机理
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梯度双材料负泊松比蜂窝结构的面内倾斜冲击失效与吸能研究 被引量：2
8
作者 万武举 肖俊华 郭之熙 《固体力学学报》 北大核心 2025年第1期93-104,共12页
本文提出了基于曲边内凹双材料胞元的梯度负泊松比蜂窝结构,通过改变横纵向曲杆材料,设计了正梯度、负梯度、对称正梯度和对称负梯度四种材料递变泊松比梯度蜂窝结构.利用数值方法研究了各梯度结构的面内斜向冲击载荷作用时的动力学性能... 本文提出了基于曲边内凹双材料胞元的梯度负泊松比蜂窝结构,通过改变横纵向曲杆材料,设计了正梯度、负梯度、对称正梯度和对称负梯度四种材料递变泊松比梯度蜂窝结构.利用数值方法研究了各梯度结构的面内斜向冲击载荷作用时的动力学性能.研究发现,在斜向碰撞时下负梯度双材料排列模式的蜂窝结构吸能效果最好.针对负梯度双材料蜂窝结构,具体讨论了在不同冲击速度和冲击倾斜角度时的压溃变形模式、名义应力应变曲线与能量吸收效果的变化规律.结果表明,冲击速度和冲击倾斜角度对模式吸能效果的影响非常大;无论在何种速度下,倾斜角度越小,结构的吸能效果越好,即结构的耐撞性随碰撞倾斜角度的增大而减小. 展开更多
关键词 负泊松比 双材料胞元 梯度结构 失效变形模式 能量吸收 斜向加载
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基于纳米混杂合成纤维混凝土SHPB试验的RHT数值模型参数研究 被引量：1
9
作者 李长辉 王慧颖 +2 位作者 杨放 谢承彦 崔健 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期181-193,224,共14页
研究RHT(riedel-hiermaier-thoma)模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土(nano cellulose synthetic polypropylene fiber reinforced concrete,NCSPFRC)的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pre... 研究RHT(riedel-hiermaier-thoma)模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土(nano cellulose synthetic polypropylene fiber reinforced concrete,NCSPFRC)的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bars,SHPB)冲击试验结果和RHT模型原始文献参数,采用Hyper-Mesh和LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合度较低,峰值应力和峰值应变的模拟值相对试验值误差均超过35%,直接使用RHT模型原始文献参数无法准确描述不同强度等级、类型混凝土的动态力学响应。在此基础上,对RHT模型参数的敏感性进行了分析,并根据分析结果对模型参数进行修正,修正后的RHT模型参数所得模拟结果与试验结果具有良好的一致性,相较试验值其模拟峰值应力和峰值应变的误差值大多低于7%,在允许误差范围内。这表明修正后的RHT模型能够较准确地描述NCSPFRC的动态力学性能,同时也验证了该研究采用的参数调整方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 (RHT)模型 纳米混杂合成纤维混凝土(NCSPFRC) 分离式霍普金森压杆(SHPB) 数值模拟 参数敏感性分析
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HfZrTiTaAl系高熵合金动态变形、损伤及破坏行为 被引量：1
10
作者 高茂国 刘睿 +2 位作者 郭岩松 耿恒恒 陈鹏万 《兵工学报》 北大核心 2025年第1期288-298,共11页
高熵合金因其优异的综合力学性能被应用于高速碰撞和爆炸冲击等极端环境。为研究高熵合金在动态加载下变形、损伤及破坏行为,设计并制备了HfZrTiTaAl系难熔高熵合金,开展准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验,结合数值模拟得到含损伤... 高熵合金因其优异的综合力学性能被应用于高速碰撞和爆炸冲击等极端环境。为研究高熵合金在动态加载下变形、损伤及破坏行为,设计并制备了HfZrTiTaAl系难熔高熵合金,开展准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验,结合数值模拟得到含损伤的Johnson-Cook本构模型参数,模拟材料在动态加载下的损伤演化过程及破坏。研究结果表明:该难熔高熵合金在准静态压缩条件下具有良好的塑性,在0.001~3500 s^(-1)应变率范围内,HfZrTiTaAl系高熵合金具有应变率效应,屈服强度从1140 MPa增加到1568 MPa;在高应变率加载下试样的损伤主要集中在与加载方向呈45°的断面上,且在试样中间的单元损伤程度大于试样两侧单元的损伤程度;随着加载应变率的增大,损伤度大于0.8的单元占试样总单元的百分比也逐渐增大。 展开更多
关键词 高熵合金 动态力学性能 Johnson-Cook本构模型 损伤演化 有限元模拟
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高应变率下开孔泡沫铝压缩性能仿真研究 被引量：1
11
作者 谢灵肯 王可慧 +1 位作者 赵生伟 谌勇 《测试技术学报》 2025年第4期388-396,共9页
为研究在高应变率下,材料参数和应变率对开孔泡沫铝压缩性能的影响,进行了一系列仿真研究。采用基于三维Voronoi技术的建模方法,得到多种参数的开孔泡沫铝,使用ABAQUS/explicit软件构建算例进行仿真,与对应参数的分离式霍普金森杆(Split... 为研究在高应变率下,材料参数和应变率对开孔泡沫铝压缩性能的影响,进行了一系列仿真研究。采用基于三维Voronoi技术的建模方法,得到多种参数的开孔泡沫铝,使用ABAQUS/explicit软件构建算例进行仿真,与对应参数的分离式霍普金森杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SPHB)实验结果进行对比,验证了该建模方法的准确性。建立了不同孔隙率(55%, 65%, 75%)、不同孔径(1.5, 1.0, 0.5mm)和不同应变率的多个开孔泡沫铝模型并进行仿真,讨论分析了高应变率下各个材料参数和应变率对其压缩性能的影响。结果表明,在高应变率下,仿真所涉及的参数范围内,减小孔隙率、增大孔径或增大应变率,都能提高开孔泡沫铝的平台应力与吸能能力,提升其压缩性能。 展开更多
关键词 泡沫铝 Voronoi技术 高应变率 压缩性能
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不同冷却方式下高温混凝土的动态力学特性
12
作者 吴栩霆 王振 +2 位作者 周航 张国凯 李硕标 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期1-15,共15页
为了研究高温混凝土在不同冷却方式下的动态力学特性,通过φ74 mm大口径分离式霍普金森压杆对不同冷却方式处理下不同温度的C30圆柱形混凝土试样进行了动态力学性能试验,得到了其在热、水、力联合作用下的力学特性,探究了冷却方式、温... 为了研究高温混凝土在不同冷却方式下的动态力学特性,通过φ74 mm大口径分离式霍普金森压杆对不同冷却方式处理下不同温度的C30圆柱形混凝土试样进行了动态力学性能试验,得到了其在热、水、力联合作用下的力学特性,探究了冷却方式、温度和加载条件对平均应变率的影响,重点分析了高温混凝土在不同方式冷却后的动态应力-应变曲线,以及冷却方式、温度和加载速率对其破碎形态、动态抗压强度、弹性模量、峰值应变及一系列动态效应的影响。结果表明:水冷混凝土试样的平均应变率受温度的影响更明显,不同冷却方式下加载速度与平均应变率近似呈线性关系;当温度达到400℃及以上时,试样颜色发生明显改变,相同温度下,水冷试样比自然冷却试样的颜色更深,出现更多细微裂纹,骨料形态破坏更严重;不同冷却方式下混凝土的动态抗压强度均与加载速度成正比,与加热温度成反比;水冷混凝土试样的弹性模量损伤系数低于自然冷却试样;高温混凝土试样的峰值应变与加热温度成正比,与加载速度成反比,且水冷混凝土试样的峰值应变相对值要高于自然冷却试样;混凝土的动载荷增加因子与温度及加载速度均成正比,且温度越高,混凝土的应变率效应越明显;当温度在200℃时,混凝土耗能系数出现反弹现象。 展开更多
关键词 冷却方式 冲击 高温混凝土 分离式霍普金森压杆 动态力学特性 破坏形态
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不同应变率下皮质骨压缩力学实验与本构模型
13
作者 徐诚意 刘坤 +3 位作者 康宝 宋杰 李忠新 吴志林 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第7期167-178,共12页
皮质骨作为人体骨骼系统的重要组成部分,能有效分散与吸收外部冲击力,保护内部骨髓腔、周围软组织和器官不受损伤。为研究冲击载荷作用下皮质骨的力学响应,借助万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置对猪皮质骨开展了不同应变率下的... 皮质骨作为人体骨骼系统的重要组成部分,能有效分散与吸收外部冲击力,保护内部骨髓腔、周围软组织和器官不受损伤。为研究冲击载荷作用下皮质骨的力学响应,借助万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置对猪皮质骨开展了不同应变率下的准静态与动态压缩实验。采用超景深三维显微系统和数字图像相关技术观察了皮质骨的压缩形变特征,利用含损伤的黏弹性本构模型对实验数据进行了拟合,确定了模型中的本构参数。结果表明,皮质骨在压缩过程中表现为骨质裂纹的产生与扩展,其力学性能具有明显的应变率相关性,弹性模量、屈服应力和压缩强度随应变率的增大而显著提高。准静态加载时,应力-应变曲线包括弹性变形和塑性变形阶段;高应变率加载时,应力-应变曲线在应变小于0.2%时为弹性,随着压缩量的增加呈现高度的非线性,无显著塑性变形,表现出一定的黏弹性特征。实验曲线与本构模型理论曲线的对比表明,理论值与实验值的误差较小,本构模型能准确描述皮质骨在不同应变率下的压缩力学行为。研究成果可为人体冲击伤的救治与防护设计提供理论参考。 展开更多
关键词 皮质骨 冲击载荷 黏弹性 应变率 本构模型
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典型冰雹撞击载荷作用下T800碳纤维板的损伤特性
14
作者 赵浩川 冯晓伟 +4 位作者 刘瑶璐 李天宇 胡艳辉 谭晓军 聂源 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第7期72-85,共14页
为研究民航客机用高性能碳纤维复合材料的冰雹撞击损伤特性,首先,通过试验对冰球在高速冲击下的撞击力特性进行了研究,给出了冲击力时程曲线以及峰值冲击力与冰球动能的线性增长关系;随后,对T800/3200碳纤维复合材料层合板进行单次冰球... 为研究民航客机用高性能碳纤维复合材料的冰雹撞击损伤特性,首先,通过试验对冰球在高速冲击下的撞击力特性进行了研究,给出了冲击力时程曲线以及峰值冲击力与冰球动能的线性增长关系;随后,对T800/3200碳纤维复合材料层合板进行单次冰球撞击,发现其损伤形态与碳纤维层合板的铺层方式有关,而损伤程度则与冰球的初速度有关,同时超声C扫描结果表明其内部层间脱粘面积与冰球撞击时的动能呈线性增长关系;最后,对相同厚度的靶板进行了冰球重复撞击试验,结果表明,其宏观损伤程度随撞击次数的增加而加重,且碳纤维板中心点的挠度与冰球累积动能呈二次关系,并最终呈现前后贯穿且伴有大量纤维拔出的损伤形态。 展开更多
关键词 冰球 高性能碳纤维层合板 撞击力 损伤特性
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用于软材料的中应变率LSHPB系统及应用
15
作者 徐沛栋 倪萍 +5 位作者 杨宝 蒋震宇 刘逸平 刘泽佳 周立成 汤立群 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期1-10,共10页
生物软材料大多是高含水率的超软材料,其力学性能在宽应变率范围内随着应变率的提高而非线性增强。然而由于实验条件的限制,在中应变率下对超软材料进行大变形测试显得比较困难。设计并建造了长15 m的双子弹电磁驱动长分离式霍普金森压... 生物软材料大多是高含水率的超软材料,其力学性能在宽应变率范围内随着应变率的提高而非线性增强。然而由于实验条件的限制,在中应变率下对超软材料进行大变形测试显得比较困难。设计并建造了长15 m的双子弹电磁驱动长分离式霍普金森压杆(long split Hopkinson pressure bar,LSHPB)系统,可用于超软材料的大变形中应变率测试。使用该LSHPB系统和高速SHPB系统分别对硅橡胶进行了测试,比较两者的实验结果,验证了系统的可靠性。应用LSHPB系统测量了聚乙烯醇(polyvinyl alcohols,PVA)水凝胶在中应变率下的力学性能,并且结合已有的低和高应变率的数据分析,说明了中应变率动态性能测试的必要性。 展开更多
关键词 中应变率测试 LSHPB系统 PVA水凝胶 动态力学行为
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微结构和加载条件对镍基单晶高温合金动态拉伸性能影响
16
作者 张顺咏 陈军红 +3 位作者 张斌 李继承 龚芹 黄西成 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第7期55-71,共17页
为促进装备热端部件在动态载荷下服役性能的评估和预测,针对不同微结构特征的镍基单晶高温合金开展了一系列分离式霍普金森拉杆(split Hopkinson tensile bar,SHTB)试验和扫描电镜表征,系统研究了沉淀相体积分数、相粗化程度、应变率和... 为促进装备热端部件在动态载荷下服役性能的评估和预测,针对不同微结构特征的镍基单晶高温合金开展了一系列分离式霍普金森拉杆(split Hopkinson tensile bar,SHTB)试验和扫描电镜表征,系统研究了沉淀相体积分数、相粗化程度、应变率和加载角度等因素对合金动态拉伸性能的影响。结果表明:微结构和应变率对镍基单晶高温合金动态拉伸性能具有显著影响,且相粗化后合金动态拉伸性能呈现出复杂的各向异性特征。总体而言,合金屈服强度和抗拉强度呈正相关关系,随着沉淀颗粒体积分数或应变率的增大,试件逐渐表现出脆性断裂特征,且其屈服强度和抗拉强度逐渐增大,而极限伸长率则逐渐减小;其次,时效处理所导致的颗粒相粗化对合金强度有着明显的弱化作用,而对极限伸长率起到强化效果,即相粗化后合金试样表现出混合断裂特征,随着相粗化程度的增加,其屈服强度和抗拉强度逐渐降低,而极限伸长率逐渐增大。此外,在55°加载角度时,合金强度和极限伸长率均低于0°加载角度下的情况;然而,在应变率较高时,对于体积分数和相粗化程度均较大的合金,其极限伸长率在55°加载角度时取得最大值。相关变化同断口纤维区面积和解理面特征密切相关,材料微结构和加载条件的改变将影响材料内部微裂纹形核和运动特性,进而影响合金变形特征和动态拉伸性能。研究结果可为提高镍基单晶高温合金性能和优化热端部件结构设计提供理论支持和数据支撑。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 动态拉伸性能 SHTB 断口表征 相粗化 应变率效应
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基于罚函数法的大变形冲击碰撞问题显式健壮格式
17
作者 初东阳 戎宇飞 +3 位作者 周章涛 伍星星 汪俊 王海坤 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期154-167,共14页
为了提高基于罚函数法的显式有限元对大变形接触-碰撞问题仿真的精确性和健壮性,基于前增量位移中心差分方法,发展了一种新的大变形接触非侵入算法。将动力方程求解步分解为不考虑接触的预估步和考虑接触的修正步,在当前时刻,采用罚函... 为了提高基于罚函数法的显式有限元对大变形接触-碰撞问题仿真的精确性和健壮性,基于前增量位移中心差分方法,发展了一种新的大变形接触非侵入算法。将动力方程求解步分解为不考虑接触的预估步和考虑接触的修正步,在当前时刻,采用罚函数法施加接触惩罚力,使其满足非侵入条件,从而提高显式接触计算的精确性;在仅能获得下一时刻位移的情况下,为了精确计算下一时刻的大变形内力,基于任意参考构型大变形理论,将动力学方程内力项映射到已知的参考构型求解,避免使用相关物理量的中间构型近似值,从而降低由大变形计算引入的数值误差。更严格的几何非线性算法以及接触算法可有效抑制实体间的非物理穿透和大变形碰撞过程中的单元畸变,提高计算程序的健壮性。对典型碰撞及侵彻算例进行仿真,并与商业软件的结果进行对比,验证了所发展的大变形接触-碰撞显式算法的正确性,并证明了在高速大变形碰撞仿真方面,当前接触-碰撞显式算法比基于蛙跳格式中心差分和罚函数法的经典接触-碰撞算法更加健壮。 展开更多
关键词 接触-碰撞 显式有限元方法 接触算法 几何大变形 罚函数法
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UHMWPE层合板抗侵彻性能的试验研究
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作者 武江 刘苏苏 +4 位作者 瞿畅 张福豹 孔春党 董方栋 曹岩枫 《中国测试》 北大核心 2025年第10期182-188,共7页
为研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)层合板的抗侵彻性能,制备由不同层数UD(4UD、6UD、8UD)片材组成的相同面密度(9.6 kg/m^(2))的UHMWPE层合板。采用弹道枪发射7.62 mm铅芯弹进行侵彻试验,并对层合板的损伤形式与抗侵彻性能进行分析;建立8U... 为研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)层合板的抗侵彻性能,制备由不同层数UD(4UD、6UD、8UD)片材组成的相同面密度(9.6 kg/m^(2))的UHMWPE层合板。采用弹道枪发射7.62 mm铅芯弹进行侵彻试验,并对层合板的损伤形式与抗侵彻性能进行分析;建立8UD层合板的有限元模型,预测层合板的弹道极限,预测层合板能量吸收量与铅芯弹入射速度的关系。结果表明:8UD-30层合板的抗侵彻性能最好;简单堆叠方式构成的层合板防弹性能更好;弹孔呈现方形是由于纤维束的0°/90°排列,及接触的先后顺序导致;有限元模型预测弹道极限速度位于565~570 m/s;当铅芯弹入射速度位于570~815 m/s,层合板的能量吸收值呈现先增加后减小的趋势。 展开更多
关键词 超高分子量聚乙烯层合板 UD布片材 抗侵彻性能 弹道极限
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K447A合金的高温动态力学性能及本构关系
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作者 黄蓉 张欣玥 +5 位作者 惠旭龙 白春玉 刘小川 牟让科 李钢 李奎 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第7期41-54,共14页
K447A是一种广泛用于航空发动机关键热端部件的镍基高温合金,通过在25~1 000℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩试验,系统研究了K447A高温合金的动态力学性能,并深入剖析了温度和应变率对其塑性流动行为的影响。研究结果表明:K447A... K447A是一种广泛用于航空发动机关键热端部件的镍基高温合金,通过在25~1 000℃温度范围内进行准静态和高应变率压缩试验,系统研究了K447A高温合金的动态力学性能,并深入剖析了温度和应变率对其塑性流动行为的影响。研究结果表明:K447A合金的塑性变形过程中同时存在应变硬化、热软化和应变率强化现象。随着应变率从准静态增加到5 000 s^(-1),温度敏感指数s逐渐减小,而在800℃时,K447A合金在高应变率范围出现反常应力峰。随着温度的升高,应变率敏感因子p逐渐增大;材料内部的微观组织结构受应变率和温度耦合影响,应变率增加会导致晶粒细化,而温度升高会导致材料内部低角晶界占比减少,从而出现动态再结晶现象。基于流动应力受温度和应变率耦合影响的考虑,建立了修正的Johnson-Cook本构模型,与修正前相比,预测误差从26.36%降低到9.05%。 展开更多
关键词 K447A高温合金 率-温耦合效应 动态力学行为 本构表征
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侧向爆炸载荷下夹芯管的响应特性及吸能机理
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作者 杨巧 张天辉 +2 位作者 刘志芳 雷建银 李世强 《高压物理学报》 北大核心 2025年第7期25-35,共11页
结合实验与数值模拟,系统地分析了泡沫铝夹芯管在侧向爆炸载荷下的动态响应和能量吸收性能。通过弹道摆锤系统,开展了一系列侧向爆炸实验,分析了结构的几何参数、泡沫铝的相对密度以及炸药质量对泡沫铝夹芯管变形模态和抗爆性能的影响,... 结合实验与数值模拟,系统地分析了泡沫铝夹芯管在侧向爆炸载荷下的动态响应和能量吸收性能。通过弹道摆锤系统,开展了一系列侧向爆炸实验,分析了结构的几何参数、泡沫铝的相对密度以及炸药质量对泡沫铝夹芯管变形模态和抗爆性能的影响,获得了泡沫铝夹芯管在爆炸载荷作用下的最终变形模态和挠度。基于实验结果,通过数值模拟进一步比较了泡沫铝夹芯管和空心圆管夹芯管的抗爆性能,对空心圆管夹芯管在梯度与非梯度设计下的表现进行了对比分析。结果显示:在相同条件下,空心圆管夹芯管的最终变形均大于泡沫铝夹芯管,但两者之间的差异并不显著。在梯度空心圆管夹芯管结构中,最外层壁厚最大、中间层最薄的梯度配置在提升抗爆性能方面具有最佳的效果。此外,梯度空心圆管夹芯管的抗爆性能明显优于非梯度结构。 展开更多
关键词 爆炸载荷 夹芯管 变形模态 能量吸收 抗爆性能
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