基于DIC和热电偶实现高聚物力热响应特性研究

利用非接触式、高精度和全场实时观测的三维数字散斑动态变形测量分析方法,结合热电偶实现高聚物材料在单轴准静态实验中变形和表面温度变化的同步测量,并获得超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚碳酸酯(PC)在准静态实验中的应变场和表面温度场.实验结果表明:高聚物表面在变形开始阶段会出现短暂的降温现象,或由于试件体积的膨胀,随着变形增大,应变率增大,温度升高,温升速率也随之增大,表面温度在实验结束后达到最大值,表现为大量放热现象,最终温度下降逐渐趋于稳定;在准静态实验中UHMWPE和PC具有一定的应变率敏感性,弹性模量和拉伸强度随应变率的增大而增大;且UHMWPE的压缩性能明显强于其拉伸性能.     

冲击载荷作用下压阻式微加速度计的动态力学响应研究

针对目前判断器件的可靠性实验中存在成本高、周期长的问题,对微型压阻式加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应特性进行研究,获得微加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应规律。以锥形头部弹体为例构建动力学模型,对典型的微加速度计和冲击载荷工况进行理论研究,分析压阻式微加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应特性。结果表明：压阻式微加速度计在冲击载荷下的响应由应力波的渡越时间、结构的本征振动周期及脉冲的持续时间这3个时间常数及其关系决定,可准确反应弹体所受冲击载荷的特性。     

钢丝缠绕增强塑料复合管短期爆破压力试验研究

采用力平衡法推导出钢丝缠绕增强塑料复合管常温下短期爆破压力计算公式。开展复合管短期爆破压力试验研究，得到20种型号复合管短期爆破压力试验结果。计算值与实验值相对误差在-11．9％～7．4％内，相对误差平均值为-1.5％。结果表明，所推导的公式具有较高的计算精度，能准确预测钢丝缠绕增强塑料复合管短期爆破压力，用于强度优化设计。     

砂浆–花岗岩ITZ动态直接拉伸力学性能的试验研究

砂浆–骨料的界面过渡区(interfacial transition zone,简称ITZ)被认为是混凝土结构的"最薄弱环节"。为探究不同的应变率、试件长径比及骨料表面粗糙度对砂浆–花岗岩ITZ动态拉伸性能的影响规律,利用大直径(?75 mm)分离式Hopkinson拉杆(SHTB)装置对砂浆–花岗岩复合试件进行动态直接拉伸试验。研究结果表明:(1)随应变率的增大,ITZ的抗拉强度会相应提高,故表现出一定的率敏感性,并且其率敏感性与骨料粗糙度密切相关;(2)ITZ的平均抗拉强度随着骨料表面粗糙度的增大而降低;(3)相同加载气压下,ITZ的平均抗拉强度随长径比的增大而明显下降,且其下降幅度会随骨料表面粗糙度的增大而减小。     

新型动摩擦实验装置的验证

以往的动摩擦试验测试装置所能达到的相对滑动速度大多局限于2.5 mm/s到2.54 m/s范围内。设计了一套新型动摩擦试验装置,用于测量相对滑动速度在10 m/s以内的动摩擦系数。基于ABAQUS对该实验装置进行数值模拟,对几种常见材料之间的滑动摩擦进行模拟,得到在滑动过程中滑块的加速度变化与已有理论模型吻合,从而验证了该动摩擦实验装置的可靠性和实用性。     

高g值加速度传感器校准数值模拟

通过传感器动态校准理论分析,给出对不同谐振频率的加速度计动态校准时所允许的最大脉冲宽度以及脉冲宽度与传感器谐振频率之间的关系式。在有限元分析软件ABAQUS中建立霍普金森杆数值模型,产生窄脉冲,并提出了一种产生且复现脉宽在10μs以下的窄脉冲信号的方法。分析了子弹的不同撞击速度、不同端部形状等因素对数值模拟结果的影响。对988压电式加速度计进行频率特性分析,发现数值模拟结果与实际实验结果十分接近,验证了所建立方法的有效性。     

硬质聚氨酯泡沫动静态劈裂拉伸的试验研究

利用双立柱微机控制电子万能试验机并结合应变分析测量系统对密度为0.54 g/cm3和0.62 g/cm3的2种硬质聚氨酯泡沫（RPUF）进行准静态劈裂以及利用分离式霍普金森压杆对密度为0.62 g/cm3的RPUF进行动态劈裂,试验研究主要考虑应变率、密度和长径比3个影响因素。结果表明,在RPUF的准静态劈裂试验中,其抗拉强度、弹性模量均随应变率的增大而提高,而随长径比的增大却呈现降低的趋势;此外,RPUF的抗拉强度与密度也有着密切关系,即材料密度越大,抗拉强度越高,而对于较高密度的材料,当应变率达到一定值后,其抗拉强度的变化不再明显;在动态劈裂试验中,RPUF的DIF值随应变率的增大而明显升高且呈非线性增长的趋势,而抗拉强度、弹性模量均随长径比的增大而降低。     

冲击载荷下分段式弹动态响应特性的数值模拟

侵彻过程中,弹体的结构冲击响应对过载信号的精确分析产生了干扰.基于ABAQUS软件对利用霍普金森压杆改造的装置为分段式长杆弹提供加速度激励的过程进行数值模拟研究,分析打击杆在不同加载速度下撞击分段式长杆弹可获得的速度、弹体内外部不同部位的加速度时程曲线及弹体内部应变时程曲线等,可为弹体侵彻的实验研究及过载特性的分析提供参考.     

高冲击下加速度计需测频率上限研究

为了使爆炸、金属碰撞等高冲击环境中使用的加速度计不会发生谐振,应使其谐振频率足够高,如Endevco公司设计的MEMS硅基压阻式加速度计(7270A-200K)的谐振频率可达1.2 MHz(幅值可达20万G);然而在这些强动载荷作用下,由于这种加速度计的阻尼很低,超量程和加速度计敏感元件的破坏仍时有发生;鉴于高G值冲击测量中输入信号的频率上限常常在100 kHz以上,研究加速度计测量结果的频率响应,从不同方面进行论证给出加速度计需要测量的频率上限,研究结果对开发更可靠的MEMS加速度计具有重要意义。     

平头钢弹侵彻钢靶板过载特性的数值分析

利用LS-DYNA软件,研究了平头钢弹侵彻钢靶板时的过载特性,针对几种典型的弹体初速度、弹体长径比进行了模拟计算,得到了各种条件下的弹体侵彻过载曲线,分析结果表明：着速、弹体长径比及弹体结构响应对侵彻过载均有很大影响,并得到一些定量结论,可为硬目标侵彻引信的设计及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据。