冲击作用下夹层充液薄壁半球壳组合结构的动力响应

采用DHR9401作为加载工具对充液夹层构形的薄壁半球壳组合结构受质量块冲击的动力响应进 行了实验研究。给出了冲击力和内压力时程曲线,结合实验变形过程的观察可以看出,冲击引起半球壳的动 力响应可分为4个阶段:冲击点处的扁平化;壳面凹陷形成塑性铰并向外扩张;冲头对塑性棱区的压平以及弹 性恢复。实验结果表明,双层充液球壳在受到载荷冲击时,由于液体作用使外壳受到的局部冲击转化成面载 荷均匀加载在内壳上,使之具有更大的承载能力。采用夹层充液组合构形的半球壳组合结构的耐撞性有了很 大的提高,在一定的冲击能量下,内部的球壳变形量很小,可以提供有效的安全防护空间。     

落石冲击下隧道大跨度棚洞的动力响应数值分析与抗冲击研究

为研究大跨度棚洞在落石冲击下的力学性能以及轻质土的抗冲击性能,根据所确定的落石冲击能量,利用动力有限元数值方法对山岭隧道大跨度棚洞受落石冲击作用的动力响应进行了分析,研究了棚洞钢筋混凝土结构受落石冲击作用的损伤特性,将不同工况下的冲击深度时程曲线和冲击力时程曲线进行了对比,比较了棚洞顶部回填普通土和轻质土时对落石冲击作用的缓冲效果,并给出了棚洞顶部回填材料及其回填土厚度的建议。     

一种冲击加速度计校准新方法

冲击加速度计校准的传统方法有绝对法、相对法和比较法。综合相对法和比较法的优点,提出了一种校准冲击加速度计的新方法类比法。其标准加速度传感器可采用绝对法直接溯源到国家基准,并在同条件冲击作用下通过标准加速度传感器和被校加速度传感器互换,根据冲击力或动应变测量结果对被校加速度传感器幅值灵敏度、线性度与频率响应等技术参数进行校准,从而弱化了冲击力或动应变测量结果对冲击加速度校准的影响,测量准确度高。     

金属圆柱壳受大质量低速冲击的屈曲变形

对钢质和铜质金属圆柱壳的轴向冲击动力响应进行了实验研究,记录了两种不同材料圆柱壳在大质量低速冲击下的冲击力时程曲线,得到其屈曲模态。采用高速摄像及模拟技术给出了钢质圆柱壳渐进屈曲的全过程,为理解钢质圆柱壳的屈曲机理提供了直观的结果。黄铜质圆柱壳在大质量低速冲击下, 出现整个壳面滿布屈曲波纹的塑性动力屈曲现象,说明高速冲击不是产生塑性动力屈曲的充要条件。像铜这样具有高密度的韧性材料,在大质量低速冲击下,会在轴向产生持续的压缩塑性流作用而出现塑性动力屈曲现象。     

冲击／动力接触问题有限混合方法及其应用

给出了冲击／动力接触问题有限元混合公式；证明了应用Ｎｅｗｍａｒｋ－β直接直接积分法求解冲击／动力接触问题时进行了修正的必要性，提出修正的方法；数值实验表明了方法的效能。研究了工程中具有代表性的齿轮传事冲击总是同了数值分析的结果。本文的研究了分析工程中复杂的冲击／动力接触问题提供了新的手段。     

横向冲击作用下高桥墩的几何非线性动力稳定性

考虑大变形的影响,建立了高桥墩在横向冲击荷载作用下的非线性动力学基本方程式;通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程;对时间变率的非线性微分方程进行数值求解,给出了不同冲击荷载作用下不同柔度高桥墩的位移响应曲线以及其从产生横向振动到失稳的全过程,得到了横向冲击时高桥墩失稳的临界冲击荷载和失稳时刻;通过数值算例比较了三角形和矩形冲击荷载作用下高桥墩的荷载-位移响应曲线;分析了横向冲击力幅值、冲击区域大小、冲击持续时间、高桥墩柔度、桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界冲击荷载、失稳时刻的影响。结果表明:无论是在矩形还是三角形形式横向冲击作用下,随着冲击区域的增大高桥墩的振动幅值变大;桥面简化质量越大,高桥墩失稳的临界冲击载荷越小;柔度越大时,高桥墩失稳的临界冲击荷载幅值越小;对于矩形冲击,当冲击持续时间大于1s后,冲击持续时间的增加对高桥墩的稳定性无明显影响;对于三角形冲击荷载,随着冲击持续时间的增大高桥墩的振动幅值变大。     

多跨薄壁压力管道侧向冲击破坏的实验研究

对三跨连续压力管道侧向受平头、半球头及锥头弹体冲击破坏进行了实验研究,获得了不同工况下的临界破坏速度及相应的破坏模式,实验过程中测量并记录了薄壁圆管的变形、冲击力时程曲线及内充液体的压力变化。实验结果表明,内充介质的存在极大地降低了临界破坏速度,同时临界破坏速度随内充介质压力的增加而减小。     

一种冲击波速度传感器性能的检测装置

将SDQ307型工程射钉器改制成小型、廉价、可靠的冲击速度检测装置,结合光电技术测速,解决了低压力范围同轴自短路型冲击波速度传感器一致性和可靠性等动态参数先期检验难的问题。实测数据表明,用J5.616(黄色)大威力射钉弹作为冲击力驱动源时,测得(25.50.1) g钢质碰撞器的飞行速度为226.2 m/s;抽样6根同批次同轴冲击波速度传感器结果显示,预测的可靠性不低于66.67%,用标准差表示的一致性不大于1.14%。为准确测量爆轰和冲击压缩实验数据提供了一种有效的方法。     

人体落地冲击力冲量的分析和计算

本文根据人体落地受伤是受冲击力的大小、冲击作用时间长短以及冲击力矩(如扭伤)等因素所致的事实出发,将人体着地瞬间看作撞击过程,以冲击力的冲量和冲量矩作为人体和各关节所承受的冲击作用的度量.利用多刚体系统动力学理论及计算方法给出了计算总撞击冲量及关节内冲量、冲量矩的算法;编制了相应的计算程序.以垂直落地为例所作的计算与已有结果一致.     

一种基于Hopkinson杆的冲量校准方法

在爆炸与冲击实验中,常利用冲击摆等实验装置间接测量载荷的瞬态冲量。但是针对该类装置的校准方法较少,因此难以确定实验装置的测量精度和可信度,对所获取冲量数据的分析处理带来了一定困难。文中通过测量Hopkinson杆中入射与反射脉冲的应力波形σ(t),得出该脉冲动量的变化量,并将该变化量作为标准值对现有冲量测试装置进行校正。根据这一原理建立了一套针对爆炸与冲击环境下冲量测试的校准系统。利用该系统对一种水平导轨方式的冲量测试装置展开校准实验,所得结果确定了该装置的测量精度和可信度,同时证实了该校准方法的可行性。     

Analysis of dynamic stress intensity factors of three-point bend specimen containing crack

A new formula is obtained to calculate dynamic stress intensity factors of the three-point bending specimen containing a single edge crack in this study. Firstly, the weight function for three-point bending specimen containing a single edge crack is derived from a general weight function form and two reference stress intensity factors, the coefficients of the weight function are given. Secondly, the history and distribution of dynamic stresses in uncracked three-point bending specimen are derived based on the vibration theory. Finally, the dynamic stress intensity factors equations for three-pointing specimen with a single edge crack subjected to impact loadings are obtained by the weight function method. The obtained formula is verified by the comparison with the numerical results of the finite element method (FEM). Good agreements have been achieved. The law of dynamic stress intensity factors of the three-point bending specimen under impact loadings varing with crack depths and loading rates is studied.     

Analysis of dynamic stress intensity factors of three-point bend specimen containing crack

A new formula is obtained to calculate dynamic stress intensity factors of the three-point bending specimen containing a single edge crack in this study. Firstly, the weight function for three-point bending specimen containing a single edge crack is derived from a general weight function form and two reference stress intensity factors, the coefficients of the weight function are given. Secondly, the history and distribution of dynamic stresses in uncracked three-point bending specimen are derived based on the vibration theory. Finally, the dynamic stress intensity factors equations for three-pointing specimen with a single edge crack subjected to impact loadings are obtained by the weight function method. The obtained formula is verified by the comparison with the numerical results of the finite element method (FEM). Good agreements have been achieved. The law of dynamic stress intensity factors of the three-point bending specimen under impact loadings varing with crack depths and loading rates is studied.     

应用新型动光弹系统研究某设备受冲击载荷作用

结构受到冲击时,其应力分布与在静荷载作用下完全不同.本丈应用新型动光弹实验系统研究了某设备在冲击载荷作用下其内部动态应力分布情况.该系统由部分传统的动光弹实验装置、高速摄影系统和数字光弹图像处理系统组成,并且采用激光光源、落锤冲击载荷加载装置.加工制作了该设备模型的光弹性模型,应用到冲击载荷作用下的实验研究中,得到了该...     

阶跃载荷作用下弹塑性悬臂梁的变形机制与能量耗散

基于大挠度动力控制方程,应用有限差分离散求解,研究了阶跃载荷作用下弹塑性悬臂梁的动力行为。通过对动力响应早期内力、变形以及能量分布规律的分析,考察了悬臂梁的弹塑性响应模式和变形机制,并与已有的刚塑性分析进行了系统的比较。数值计算表明,阶跃载荷的不同幅值使得梁的响应模式存在较大差异,弹塑性分析肯定了刚塑性理论在处理中载情形的准确性,同时也指出了其在处理低载和高载情形时的缺陷。通过与小变形理论计算结果的比较,指出了考虑大变形效应的必要性,为今后的大变形刚塑性动力分析提出了建议。     

Impulsive stress analysis of plates at the concentrated impact loading point by the three-dimensional dynamic theory of elasticity

In this paper, a method of stress analysis is proposed to analyze impulsive stresses at an impact loading point, since use of the classical plate theory cannot lead to a convergent result. In particular, under these impact conditions (regardless of mass of impactor, velocity of impactor, stiffness of plate, etc.), we used the three-dimensional dynamic theory of elasticity and potential theory of displacement to analyze the impulsive strains at an impact loading point. Also, by using Hertzian contact theory to account for local deformation, the impact loading could be analyzed, and this loading was applied to the impulsive stress analysis by allowing the impact loading to be approximated to an analyzable function. In the numerical analysis, we used a fast Fourier transform (FFT) algorithm and applied the numerical inverse Laplace transformation.     

撞击载荷作用下单层球面网壳动力响应模型实验研究

通过单层KIEWITT8型网壳模型在落锤撞击作用下的实验,研究单层网壳在撞击作用下的动力稳定性。利用动态应变仪和力传感器,获取了落锤撞击网壳时撞击力时程曲线、杆件轴力时程曲线和稳定临界力。利用高速摄影机拍摄了撞击历程、撞击失稳模态及破坏形态。结果表明:撞击作用为三角脉冲荷载形式,其最大幅值和脉宽与撞击冲量和网壳所处变形阶段的刚度性能相关;撞击荷载持续作用的时间为3.00~22.36 ms;撞击接触时间的突然增大对应着网壳的失稳;杆件开始响应的时刻比撞击力开始作用的时刻滞后0.2~0.4 ms;对失稳前的撞击,落锤回弹速度较大;对失稳时的撞击,落锤回弹速度很小;模型具有较大的后屈曲抗撞击能力,在顶点垂直撞击下没有发生连续断裂。     

A technique for rapid two-stage dynamic tensile loading of polymers

A method for rapid two-stage dynamic-dynamic tensile loading of polymers, based on a tensile Hopkinson bar apparatus, is established. In this technique, the initial incident wave and its reflection are used to load a specimen in quick succession. Consequently, the specimen is stressed, momentarily unloaded, then reloaded until fracture. By adopting appropriate assumptions, a procedure to obtain the associated stress-strain curves for such double-stage loading is formulated. These assumptions are examined experimentally and analytically to substantiate their validity. To verify the proposed approach, a relatively rate-insensitive material, LEXAN 141 polycarbonate, was subjected to two-stage dynamic tension. The stress-strain curves obtained via the procedure established were compared with results from static loading. Favorable correlation between the two indicates that the proposed technique can be applied to the study of load history effects on the dynamic behavior of polymeric materials.     

冲击波荷载作用下拉线塔的非线性动力分析

拉线塔是一种含有柔索的非线性结构。在冲击波荷载作用下,拉线塔在三维空间内会产生大范围的非线性位移,用工程上常用的模型简化方法来分析大变形拉线塔的误差比较大。本文采用非线性有限元法编制的可在微机上运行的拉线塔非线性静、动力分析程序,计算了单根柔索的阶跃冲击响应与冲击波荷载作用下拉线塔的非线性几何大变形动力响应,计算结果与有关文献的计算结果以及试验结果非常吻合。     

子弹撞击作用下固支浅圆拱的弹塑性动力响应

基于大变形动力学微分方程并利用有限差分离散分析,研究了子弹撞击作用下固支浅圆拱的弹塑性动力响应。通过对响应不同时刻内力分布特征的分析,阐明了圆拱的响应模式和变形机制。研究表明,弹塑性响应过程可分为六个阶段。在响应早期,拱的变形以塑性弯曲挠动由撞击点向拱根部传播为主;在响应后期,则主要以轴力主导下的轴向拉伸变形为主。在高速撞击下,塑性弯曲挠动的不均匀性可以引起浅拱的反向弯曲变形。固支浅圆拱的动力响应对撞击速度的某个变化范围非常敏感,在此范围内,撞击速度的较小增加可以导致响应的很快增长,但动力响应随撞击速度连续变化,未发生突然的跳跃失稳。本文中计算结果同实验数据吻合较好。