玻纤/环氧树脂复合材料非线性粘弹性响应

为研究玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的非线性粘弹性响应,采用Schapery模型描述复合材料的非线性粘弹性,并在不同应力水平下分别对[90]₁₆横向试样和[±45]_4S面内剪切试样开展拉伸蠕变-回复试验. 根据试验观察到的残余粘塑性应变现象,在Schapery模型中引入粘塑性应变分量,提出一种基于解析法的非线性参数辨识方法,获得了Schapery非线性参数g₀, g₁, g₂和a_σ随应力的变化规律. 结果表明:当施加的横向拉伸应力大于横向拉伸强度的53%,面内剪切应力大于剪切强度的31%时,玻纤/环氧复合材料表现出明显的非线性粘弹性;横向上,非线性参数g_0T和g_2T与应力无关,g_1T随应力线性增加,a_σT随应力线性降低;面内剪切方向上,非线性参数g_0S和g_2S随应力呈指数增加,g_1S随应力线性增加,a_σS则随应力线性降低. 与传统的非线性参数辨识方法相比,所提出的参数辨识方法能方便准确地获取非线性参数随应力的变化规律.      

帘线/橡胶复合材料轴向应力-应变的率相关预测模型研究

设计一种帘线/橡胶复合材料轴向应力-应变的率相关预测模型。利用自主搭建的静态拉伸实验装置和分离式霍普金森拉伸装置,开展帘线/橡胶复合材料试件轴向拉伸实验;构建帘线应变能函数,推导特定应变率下帘线/橡胶复合材料的轴向应力-应变关系式;提出应变能函数的率增强项,建立帘线/橡胶复合材料轴向应力-应变的率相关预测模型。研究表明：特定应变率下,轴向应力-应变理论曲线与实验曲线符合较好;不同应变率下,率相关模型预测曲线与实验曲线符合较好。     

组合密封圈密封性能仿真研究

为分析组合密封结构密封性能,对其密封状态下应力进行仿真研究。通过静态压缩实验获取橡胶材料和聚四氟乙烯材料力学性能;建立组合密封圈的有限元模型,研究了预压缩率、侧向油压和作动器运动方向对橡胶O形圈密封性能的影响;进一步分析了运动方向对斯特封密封性能的影响。研究表明,密封圈应力与压缩率、油压成正比,运动方向对O形圈应力有影响,运动方向对斯特封应力影响较小。     

等面密度钢/铝组合靶的抗侵彻性能研究

金属靶板的抗侵彻性能一直以来都是被重点关注的研究领域。为明确结构参数对钢/铝组合结构抗步枪弹垂直侵彻性能的影响,建立了步枪弹侵彻钢板和铝板的数值计算模型,并通过弹道冲击实验进行了验证;进而基于数值计算模型分析了相同厚度下钢-铝、铝-钢的组合形式、靶板间距对组合靶板抗侵彻性能的影响。仿真结果表明：相同厚度下,钢板在前的组合形式优于铝板在前的靶板,但不同组合形式的层板间距对其抗侵彻性能影响较小;另外,比较了不同初速度下钢-铝厚度比的变化对组合靶板的抗侵彻性能影响,均呈现出随厚度比增加,抗侵彻性能先降低后增加的趋势,最终趋于一个稳定值。变化过程中存在一个抗侵彻性能最差的低点,在结构设计中应尽可能避开。最后,依据 R-I 公式拟合了仿真数据,得到了步枪弹侵彻钢-铝组合结构的弹道极限公式。研究结果可为组合靶板的抗侵彻性能设计和人员、物资防护提供参考。     

一种基于帘线/橡胶复合材料细观力学的精确建模方法

为研究适应性底座的受压膨胀力学特性,提出了一种基于纤维帘线/橡胶复合材料细观力学的精确建模方法.该方法建立在帘线与橡胶材料参数的准确取值这一基础上,其中橡胶材料采用Mooney-Rivilin本构模型进行描述,通过拉伸试验验证了本构模型的准确性,基于束帘线拉伸试验规律对帘线拉伸模量进行了修正.通过上述方法,对适应性橡胶底座受压膨胀过程进行了数值模拟与试验研究.结果表明:这一精确建模方法能够较好地模拟底座的受压膨胀特性,能够获取底座中帘线与橡胶材料的应力、应变的分布以及二者的变化规律.研究工作为适应性底座的进一步研究和实际应用提供了技术支撑.     

帘线/橡胶复合材料单层板拉伸模量预测方法研究

提出帘线/橡胶复合材料单层板的精确模量预测方法。首先,给出橡胶材料Mooney-Rivilin模型相关参数计算方法,推导帘线拉伸模量修正公式;其次,基于细观力学,建立帘线/橡胶复合材料数值模型,求解等效模量并进行试验验证;最后,提出帘线/橡胶复合材料单层板拉伸模量的预测公式,将预测公式所得到的等效模量与数值模型计算得到的等效模量进行对比。结果表明:帘线/橡胶复合材料数值模型建立方法是正确的;帘线/橡胶复合材料单层板拉伸模量预测公式能够较好的预测拉伸模量;研究方法能够为帘线/橡胶复合材料单层板的设计提供技术支撑。     

某型导弹冷发射装备场坪适应性研究

为研究某型导弹冷发射装备的场坪适应性,找到影响发射装备场坪适应性的影响因素和评价指标,推导出场坪垂向刚度和风载荷两个重要影响因素的计算方法,确定影响因素取值范围。基于此,采用优化拉丁超立方试验设计方法生成试验样本点。利用有限元数值模型对发射装备的动力响应进行大子样仿真分析,获得样本点空间内导弹出筒时的角位移和角速度,并选择径向基神经网络法建立导弹出筒姿态近似模型,分析导弹出筒姿态敏感度。在敏感度分析的基础上,给出考虑多个因子共同作用下的场坪适应性综合判据,为发射装备的场坪适应性评估提供参考。通过分析可知,当风速不大于2.5 m/s,路面纵坡不大于1.2°时,该发射装备在4级沥青路面即可满足该型导弹发射要求,说明其具有良好的场坪适应性。     

锻造/层合碳纤维-环氧树脂复合材料压缩性能实验与仿真

压缩性能是材料的基础力学性能之一,决定着材料在工程中的应用价值和应用范围.为了获得锻造碳纤维增强环氧树脂复合材料(FC-FREP)和层合碳纤维增强环氧树脂复合材料(LCFREP)的压缩力学性能,进行了准静态实验和霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bars,SHPB)实验,得出了FCFREP和LCFREP在不同应变率下的真实应力-应变关系.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了两种材料的破坏模式,进一步采用有限元软件进行了动态压缩仿真.实验结果表明,FCFREP的应变率效应仅体现在塑性段,且为负应变率效应;LCFREP的应变率效应明显,随着应变率增大,其弹性模量增大、屈服点滞后、流动应力增大.SEM结果表明,动态压缩情况下FCFREP的破坏模式为纤维撕裂拉断和剪切断裂,基体产生裂纹碎裂,LCFREP的动态压缩破坏模式为剪切断裂.仿真结果表明,FCFREP材料的动态压缩可采用双线性本构模型描述,LCFREP材料动态压缩的实际应力路径与仿真结果不同,但屈服极限相同.实验得出的真实应力-应变曲线可以作为研究新本构模型的依据,同时为开发新数值模型提供了参考.     

两级提拉式单侧弹射装置内弹道建模与优化

为延长导弹压缩空气弹射的有效推力行程,提出一种新型两级提拉式单侧冷弹射方案。采用Peng-Robinson真实气体方程,建立了弹射内弹道模型;在Simulink中搭建内弹道求解模块、在ADAMS中建立了冷弹射方案的虚拟样机,以气缸输出力、气缸位移和速度为状态变量,实现联合仿真,获得了内弹道参量的变化规律,并基于小型原理样机试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明：第1级低压室压强先升后降;气缸换级过程中,低压室温度、压强与导弹加速度发生突变,但对导弹速度、位移影响较小。以气源容积最小为目标函数,选定约束条件和设计变量,应用遗传算法进行优化设计。优化后的气源容积降低了64.5%,优化结果大大提高了发射装置的机动性。研究结果验证了新型两级提拉式单侧冷弹射方案的可行性。