爆炸冲击载荷作用下双层钢板混凝土板与钢筋混凝土板动态响应对比研究

本文借助于通用显式动力分析软件LS-DYNA,采用流固耦合方法,分别对具有相同含钢量的双层钢板混凝土组合简支板和钢筋混凝土简支板两种结构在爆炸冲击载荷作用下的动态响应进行了数值模拟,其中空气和炸药采用ALE网格,简支板采用Lagrange网格,炸药采用JWL状态方程。通过对比分析,得到如下结果:在本文给定的计算条件下,当爆炸距离为0.5 m时,双层钢板混凝土组合简支板中心最大位移明显小于传统的钢筋混凝土简支板,具有更好的抗爆性;当爆炸距离增大到5 m时,两种简支板中心最大位移趋于一致;在爆炸冲击载荷作用下钢筋混凝土板下层出现明显的剥落,而由于钢板的约束,双层钢板混凝土组合简支板并未出现剥落现象。     

高速动能弹撞击装甲结构引起的螺栓连接失效及部件过载损伤研究

目的 验证和揭示高速动能弹对装甲结构的损伤机理。方法 聚焦高速动能弹打击装甲目标时,弹道冲击造成的靶标结构连接失效及部件过载损伤这2种损伤效应,以典型螺栓连接为研究对象,采用高速球形弹丸撞击螺栓连接结构的小尺寸试验对数值模拟方法和材料模型参数进行校验。在此基础上,采用数值模拟和冲击响应谱分析方法对高速动能弹打击全尺寸坦克进行模拟分析,获得撞击过程螺栓连接失效特征、主要影响因素及坦克典型位置部件的冲击加速度曲线和冲击响应谱曲线。结果 在小尺寸试验中,动能输入为0.042MJ时,螺栓连接未发生失效;但25.6MJ动能输入全尺寸坦克时,螺栓发生断裂而使连接失效。数值模拟结果揭示了螺栓发生断裂的主要原因。结论 输入动能大小、连接螺栓直径、模拟设备部件质量和撞击位置为螺栓是否断裂的主要影响因素。坦克某些位置的冲击响应谱曲线高于军用标准给出的临界曲线的下限甚至上限,表明这些位置的部件因高过载损伤导致失效的概率较高。     

金属薄板抗7.62 mm普通弹枪击性能的实验研究

目的 评估覆钢板复杂结构的抗枪击性能,开展薄钢板抗枪击性能研究.方法 采用56式步枪人工发射方式,分别开展4、8 mm厚06Cr19Ni10单层钢板与8、16 mm厚30CrMoA单层钢板以及06Cr19Ni10与30CrMoA(4 mm+8 mm与8 mm+8 mm两种厚度组合)双层钢板抗7.62 mm普通弹的枪击试验,测量子弹着靶速度与穿靶余速,观测靶板的破坏模式,理论分析单层钢板的弹道极限速度.结果 7.62 mm普通弹不能穿透16 mm厚30CrMoA单层钢板以及所有参试双层钢板,其余参试单层钢板均能被穿透.基于Recht-Ipson模型,4、8 mm厚06Cr19Ni10与8 mm厚30CrMoA单层钢板弹道极限速度分别为511.7、498.6、684.3 m/s.结论 薄钢板随厚度的增加,破坏模式从韧性扩孔向塞块推出转变,均为韧性破坏模式.强度较高的背衬板有助于提高前钢板的抗侵彻性能.     

航炮炮舱结构的炮振响应分析

目的获得航炮发射时炮舱结构的动响应。方法依据火炮发射原理,使用化学爆炸模拟炮口冲击波,建立航炮发射时炮口冲击载荷的表达模型。利用ALE方法处理高压流动空气与炮舱表面的流固耦合问题,通过数值计算获得发射气流冲击载荷作用下炮舱结构的表面压力分布与动响应。利用试验结果,修正载荷与炮舱模型的有关参数。结果计算得到的炮舱动响应与试验结果相比较,误差在可接受范围内。结论建立了一种使用化爆模拟冲击波进行航炮炮舱结构炮振响应仿真计算的技术方法,初步确定了结构危险部位,为后续炮舱结构减振设计创造了条件。     

超级钢闪光对焊电热耦合过程温度场分布的有限元分析

为研究超级钢闪光对焊闪光阶段焊件的温度场分布 ,建立了轴对称有限元模型。运用单元死活技术解决闪光时液体过梁爆破引起物质烧损的模拟问题 ,提出了闪光焊过程中电热耦合作用的模拟方法。考虑单元死活的有限元分析结果与试验结果更加吻合 ,为选择和优化闪光焊焊接参数以及为闪光焊过程顶锻阶段的热力耦合过程的模拟提供了有效的分析手段     

湿热环境中汽车板表面腐蚀萌生与表面轮廓特征的关系

目的探究储运过程中深冲用汽车板表面轮廓对其耐蚀性能的影响。方法在模拟的高温高湿腐蚀环境中研究两类无间隙原子钢在其腐蚀初期表面锈点的萌生规律,并采用白光干涉轮廓仪对钢板的表面形貌特征进行表征,探究影响储运过程中汽车板耐蚀性能的表面状态因素。结果仅通过平均粗糙度Sa的差异无法区分具有不同表面轮廓特征的汽车板,因此也无法使用平均粗糙度参数Sa预估汽车板的耐蚀性能。在锈点萌生初期,汽车板表面轮廓的最大高度Sz和最大峰高Sp值的大小直接影响表面电化学活性。在锈点扩展阶段,汽车板表面波峰聚集程度的作用对锈点扩展的影响更为显著。结论 Sz和Sp越大,锈点萌生的速度越快;波峰聚集程度越高,锈点扩展速度越快。该研究结果为提高钢板表面耐蚀性能提供了一条新的思路。     

引信液体储备电池的双环境力模拟方法

同时模拟发射时后坐和旋转两种弹道环境,是研究液体储备电池电性能参数与后坐力和旋转速度之间关系的重要手段。采用空气炮发射方法,将安装电池的弹丸射入旋转筒中,和旋转筒中的冲击垫碰撞,实现后坐与旋转双环境力的模拟。试验结果表明,此方法可以模拟过载在2000¹0000 g,旋转速度300010000 g,旋转速度3000¹2000 r/min的引信电池电性能试验和检测条件。     

基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比

采用一种基于模拟-优化模型的方法对地下水污染源进行识别研究.模拟-优化模型分别采用响应矩阵法和状态转移方程法进行耦合,并利用遗传算法求解,经过多次迭代,使得模拟结果与观测数据的误差达到最小.最后,通过一个假想例子评估模拟-优化模型的性能,同时比较应用不同耦合方法的计算结果.研究表明:应用响应矩阵法耦合模拟-优化模型所得结果的绝对误差范围为0.1~1.6g/L,应用状态转移方程法时,绝对误差范围为0~5.2g/L,因此,采用遗传算法求解模拟-优化模型能够有效且准确地得到地下水污染源的释放量,可以应用于地下水污染源识别问题,并且采用响应矩阵法耦合模拟-优化模型优于状态转移方程法.     

船体钢室内加速腐蚀和海水腐蚀的相关性研究

通过在天然海水中添加H2O2进行室内模拟加速试验。通过失重分析、腐蚀形貌分析和产物组成分析研究了船体钢海水腐蚀模拟试验和自然腐蚀试验的相关性。利用Spearman秩相关系数法得到了相关系数。结果表明,在室内模拟加速试验与自然环境试验中,船体钢的腐蚀规律均符合幂函数模型,Spearman秩相关系数较高,两种试验方法具有较好的相关性。     

纤维增强复合材料低速冲击损伤模型的建立及验证

目的分析纤维增强复合材料在低速冲击下的损伤机理,更好地对材料的冲击损伤进行预测。方法建立包含界面相的细观力学模型,在此基础上结合冲击对复合材料的影响,建立单层板的宏观冲击模型。最后通过试验和有限元模拟对模型进行验证。结果有限元模拟得到的结果与实验得到的结果吻合得很好。结论从细观力学层面出发建立的冲击模型能够很好地预测纤维增强复合材料的冲击损伤。     

高速球形弹丸对飞机油箱结构的毁伤效应影响

目的研究高速球形弹丸对飞机油箱结构的毁伤效应。方法基于LS-DYNA有限元分析软件和光滑粒子流体动力学理论,建立弹丸高速冲击充液油箱的动力学分析模型,分析不同弹丸冲击速度、不同充液比例情况下油箱结构的动态冲击响应和毁伤机理。结果充液比例对弹丸的速度衰减变化几乎没有影响;弹丸速度和充液比例均对油箱结构的动态冲击响应有较大影响。随着弹丸速度的增加,油箱前后壁板的变形量逐渐增加;随着充液比例的增加,油箱结构的变形量逐渐增大,破坏也更严重,且部分充液箱体的变形明显小于完全充液的情况。结论充液比例越大、弹丸速度越高,油箱毁伤程度越大。     

基于气囊缓冲的某火箭炮着陆冲击分析

目的减小火箭弹着陆冲击加速度。方法基于LS-DYNA瞬态动力学分析软件和冲击动力学理论,采用有限元软件HYPERMESH建立火箭炮-气囊系统有限元模型,采用显式动力学方法对火箭炮-气囊系统的着陆冲击缓冲过程进行仿真。分析火箭炮在正常着陆工况下,火箭弹的着陆冲击响应,得出空投装备速度、加速度变化曲线,以及气囊的体积、压力曲线。结果在正常着陆工况下,火箭弹横向加速度的最大值为122 m/s2,小于安全的横向加速度;火箭弹纵向加速度的最大值为48.3 m/s2,小于安全的纵向加速度;火箭弹的最大轴向力为2640 N,小于安全闭锁力。结论在火箭炮着陆冲击过程中,气囊缓冲装置吸收了大部分冲击能量,起到了良好的缓冲作用,火箭弹的冲击加速度、闭锁力均在安全范围内。采用显式动力学方法对火箭炮的着陆冲击过程进行分析是可行的。     

黑色金属材料在长江淡水中的腐蚀行为

通过现场暴露试验,获得了2种碳钢、3种不锈钢及1种不锈钢与碳钢复合板材料在武汉长江淡水中的4年腐蚀试验结果,总结了它们的腐蚀行为。结果表明,Q235和16Mn碳钢在武汉长江中有较高的腐蚀率和明显的点蚀,稳定腐蚀率为0．055mm／a;暴露4a,奥氏体不锈钢304和316L没有明显腐蚀,而马氏体不锈钢430有较明显的点蚀和缝隙腐蚀;马氏体不锈钢0Crl3Ni5Mo与Q345c复合钢板在长江淡水中使用4a后,OCrl3Ni5Mo发生严重的点蚀,说明马氏体不锈钢在淡水中的应用应慎重。     

贫铀合金球对Q235钢靶侵彻性能研究

目的 研究贫铀合金球对Q235钢靶的侵彻行为,为贫铀合金材料侵彻行为的深入研究以及在战斗部中广泛应用提供支撑。方法 采用Johnson-Cook强度模型和失效模型建立贫铀合金球撞击Q235钢靶的模型,利用Abaqus/explicit模块模拟研究贫铀合金球初速与尺寸对剩余速度、扩孔面积、侵彻深度的影响,并对结果进行分析。结果 通过试验与模拟得到了贫铀合金球的穿靶极限速度,两者结果基本吻合,验证了模型参数的准确性。相同尺寸下,贫铀合金球的剩余速度随初速的增大呈线性增大趋势,穿靶后速度衰减率为14.6%~33.2%。初速为900~1 300 m/s、直径为5~9 mm时,扩孔面积比为1.08~1.286。贫铀合金球的侵彻深度(H)随直径(d)和初速(v)的增大逐渐增大,三者的关系为 。结论 贫铀合金球初速和尺寸是影响侵彻深度的关键因素,但对扩孔直径没有显著影响。     

不锈钢板式热沉传热特性的实验与模拟研究

目的 研究流量、胀高及焊点排布方式对不锈钢板式热沉传热特性的影响。方法 搭建实验平台,加工出结构参数不同的板式热沉实验件,同时采用静力隐式算法建立相应的几何模型,通过实验与数值模拟相结合的方法,研究流量、胀高和焊点排布方式的变化对板式热沉热阻的影响规律,并分析热沉流道内部流场状态。结果 首先计算了6个工况下的热阻,发现实际换热量为540 W时,数值模拟与实验结果的最大相对误差不大于25%。然后分析了误差来源,最后得到了热沉全流道速度场与温度场的分布情况。结论 实验与模拟结果有较好的符合程度,证明了数值模拟方法的可靠性。在换热量相同时,板式热沉的热阻随流量与胀高的增大而减小,焊点为菱形排布的热沉传热性能相对更好。板式热沉内部的流场具有周期性,焊点使流体扰动增强,并形成射流和旋涡,起到了强化传热的效果。     

典型板架结构压缩试验不确定度评估方法研究

目的 针对当前船舶结构极限强度试验中试验场地、试验环境、试验方法、试验模型、试验设备等因素导致试验结果精度不高的问题,通过分析典型加筋板结构压缩试验过程中主要不确定度来源,提出降低试验不确定度的措施和方法。方法 基于不确定度分析理论,聚焦典型加筋板结构,开展压缩试验,围绕模型材料、模型加工、试验系统等不确定度来源开展分析,对其压缩极限载荷进行不确定度评估。结果 建立了一套适用于加筋板结构极限强度压缩试验的不确定度评估方法。典型加筋板结构极限压缩载荷、材料屈服强度引起的不确定度最大,其次是主面板及腹板厚度引起的不确定度,加强筋腹板高度与主面板尺寸对试验结果的不确定度有一定影响,加载伺服控制系统引起的不确定度可忽略不计。结论 材料屈服强度、板厚等因素均对极限载荷的不确定度有较大影响,在后续类似试验模型材料选择、模型加工等阶段应严格把控,确保材料、板厚等关键参数与设计值一致,提高试验结果可信度与精确度。     

数显型电热板加热法在河流高锰酸盐指数应急监测中的应用研究

高锰酸盐指数常被作为地表水体受有机污染物和还原性无机物质污染程度的综合指标.采用数显型电热板加热法测定水中高锰酸盐指数,通过实验确定了加热时间和加热温度.并分别采用水浴法和电热板加热法对应急样品进行了高锰酸盐指数的测定,两种测定方法的比对研究结果表明,应急监测时采用数显型电热板加热法测定耗时更短,检测结果与国标法测定没有显著差异,是可行且有效的应急监测替代方法.     

彩涂板生产中有机废气的来源及其防治对策研究

彩涂钢板生产加工过程会有大量挥发性有机物(VOCs)产生,其相关生产企业也是有机废气污染治理工作的重点关注企业.以上海市某彩涂钢板生产企业为具体案例,对彩涂钢板的生产工艺进行了简要介绍,并就彩涂钢板生产过程中挥发性有机物废气的产生工序及其污染防治措施进行了评述,同时讨论分析了设计和生产中宜注意的环保问题.