钝圆头质量块对简支梁的多次弹塑性撞击

考虑多次局部弹塑性接触变形行为、多次撞击和多次分离过程,提出了1种采用有限差分方法研究柔性结构多次弹塑性撞击问题的MCIS方法,研究了钝圆柱头刚性质量块水平撞击简支梁的过程。研究结果表明,该撞击过程实际上是1个复杂的多次弹塑性撞击过程,一般存在2个以上的明显撞击区,每个撞击区包含了形式多样的复杂的次生撞击过程。其他撞击区的冲量值与第1个撞击区的冲量值相当,其他撞击过程中损失的撞击动能的总和与首次撞击过程中损失的撞击动能相当,因此,多个撞击区和多次撞击过程将对梁的撞击物理行为产生重要影响。研究还发现,小质量块刚性体撞击时,首次撞击过程的撞击动能损失明显。在大质量刚性体撞击时,后续的多次撞击过程的撞击动能损失明显。 更多还原     

自由梁受集中质量横向撞击的刚-塑性动力响应

研究自由边界的矩形截面梁在自由端和对称中面分别受到质量块横向撞击后的刚－塑性动力响应，通过完全解分析、结合数值方法给出梁的瞬态变形，并讨论输入能量、质量比等参数对梁的最终变形、移行铰消失位置及能量耗散的影响。     

自由梁受集中质量两点撞击的刚塑性动力响应

对矩形截面自由梁在两端同时受到完全相同的集中质量横向撞击问题进行了理论上的研究 ,通过采用刚塑性的材料模型得到了其动力响应完全解。结合数值方法给出了梁的瞬态变形 ,并讨论了输入能量、质量比等参数对梁的最终变形、能量耗散的影响。针对典型算例将完全解的结果与MSC/Dytran的计算结果进行了比较 ,两者具有合理的近似 ,但理论预测的结果略高估计了梁的最终变形。     

刚塑性自由梁中部在横向冲击下的初始变形模式

研究了均匀矩形截面刚塑性自由梁中部在小尺寸、平头、圆柱形刚性弹体撞击下的三种变形模式,即梁的刚体平动、单铰变形模式和三铰变形模式。考虑了刚性子弹冲击后在梁上形成的剪切冲塞,分析了子弹通过冲塞作用在梁中部的剪切力可能引起的梁的弯曲变形,找出了梁的初始变形模式对子弹大小、梁的尺寸和材料性能的依赖关系。     

载荷作用区域对刚塑性简支梁动力响应的影响

本文研究了载荷作用区域大小对刚塑性简(固)支梁塑性动力响应的影响,得到了中、高载界限值的表达式,并对它进行了详细的讨论。文中还给出了中载和高载情况时各相的具体解答。     

直角刚架在撞击作用下的塑性大挠度响应

本文研究了悬臂直角刚架在其自由端受到自身平面内的横向撞击时的塑性动力响应在本文报告的实验中,利用空气炮射出的子弹加载使软钢材料制成的直角刚架产生大挠度塑性变形;同时,依据理想刚塑性材料模型,给出了一个大挠度瞬时模态解。理论分析得到的挠度-载荷曲线与实验结果符合得很好。     

含稳定缺陷的简支梁在均布强动载荷作用下的刚塑性响应

本文分析了中间截面含缺陷的轴向可移简支梁在均布阶跃、脉冲和冲击载荷作用下的刚塑性动力响应,给出了整个响应过程封闭形式的完全解,讨论了耗散能量分配与缺陷参数的关系.本文的结果对确定结构的动态失效准则是有重要参考价值的.     

基于最小加速度原理的刚塑性动力问题

应用有限变形的最小加速度原理，推导出了小变形或有限变形构件受到刚性飞射物撞击时的刚塑性运动方程，指出该方法具有直接、简捷和可靠的特点。     

两平行刚性圆盘挤压理想刚塑性介质时压力规律研究

两平行刚性圆盘挤压理想刚塑性介质时,通常考虑圆盘与介质的界面之间存在部分滑移.对库仑摩擦条件下的压力规律做了进一步的研究,同时,引入更合理的速度场,假设圆盘边缘处滑移速度一定,介质的滑移速度随着半径线性变化,得到了压力分布规律,对不同的摩擦条件及用不同方法计算得到的结果进行了对比.     

钝圆柱头质量对简支梁的弹性次碰撞研究

该文采用赫兹碰撞理论、三维动力有限元方法和自行研制的次碰撞实验装置,研究了钝圆柱头质量一次坠落碰撞简支钢梁过程的次碰撞现象、次碰撞过程的持续时间和次碰撞发生的条件.实验测试和数值模拟均清楚地观察到了复杂的次碰撞现象.研究结果表明:(1)当梁初始处于静止状态时,将实验测试和数值模拟结果与理论分析结果对比后发现,首个次碰撞过程由局部接触变形主导,并可以采用Hertz弹性碰撞理论来描述;(2)实验和数值模拟结果展现了与首个次碰撞过程特征迥异的后续次碰撞过程,后续次碰撞过程的持续时间出现大范围的随机变化;(3)进一步分析发现,后续次碰撞过程由局部接触变形和梁的整体变形运动共同主导,梁的整体变形运动使得碰撞力响应变得异常复杂;(4)通过数值计算结果发现,当出现次碰撞现象时,碰撞位移响应中的一阶模态幅值占比会突然降低,相位角发生明显的变化;(5)数值计算结果表明,次碰撞发生的条件与质量比、碰撞初速度、碰撞动量、碰撞位置、测试梁长度和厚度等有关;(6)次碰撞发生的条件若用质量比来度量,则发现存在一个质量比阀值.上述研究表明,局部接触变形和梁的整体变形运动相互作用,产生了复杂的耦合效应,使得次碰撞现象呈现了丰富的力学行为.因此,进一步通过理论、实验和数值仿真研究复杂的次碰撞现象,对于深入理解柔性结构的碰撞行为很有必要.     

竖向地震引发的桥梁结构间的多次重撞击响应分析

应用瞬态波函数法,针对双跨连续梁桥在竖向地震激励下可能出现的多次弹性重撞击问题进行了研究.推导出桥梁结构多次弹性重撞击问题的理论解,并采用临时组合结构法,求解了桥跨结构与桥墩之间的重撞击力.通过对桥梁算例的数值分析,计算模拟了多次重撞击现象,并分析了竖向地震激励周期、桥墩横截面积、梁与墩长度比以及桥跨弹性模量等参数对桥梁结构撞击响应的影响.研究结果表明,竖向地震可能使得桥跨结构与桥墩间发生多次重撞击行为,引发轴力的高频振荡,对桥梁结构响应有着明显的影响.多次重撞击的发生以及重撞击力的幅值对竖向地震激励周期相当敏感;梁与墩长度比和桥跨弹性模量都可以显著影响桥梁在竖向地震激励下的响应机理,应在桥梁抗震设计中予以考虑.     

刚塑性有限元体积可压缩法的简化形式

基于传统的刚塑性有限元体积可压缩法中一直忽视了等效应变速率ε的矩阵表达式可进一步简化，本文运用矩阵运算方法简化了等效应变速率的矩阵表达式。并结合刚塑性可压缩材料的变分原理，导出了刚塑性有限元体积可压缩法的简化计算格式     

柱形聚碳酸酯弹丸撞击刚性靶的实验研究

用Ф22×64mm的聚碳酸酯(PC)圆柱形弹丸,以172m/s~234m/s的速度撞击刚性靶板,用幅频为4.05×104幅/秒的高速数字相机记录了PC弹丸撞击时的变形过程,用PVDF测力薄膜测定了弹丸头部与刚性靶表面碰靶过程的应力-时间曲线,获得了可供建立分析模型参考的实验数据。采用Syomds-Cowper过应力模型对PC材料应变率敏感性进行了初步分析,根据经典的Taylor理论计算了PC的名义应变率和相应的动态流动应力,其结果与实验数据基本一致。     

横向撞击下短梁的剪切破坏研究

应用实验和数值模拟手段研究了 2 0 # 钢梁在横向撞击下的双剪破坏问题。实验中通过测量加速度 ,分析了梁破坏需要吸收的能量 ;数值分析中采用Cauchy应力对数应变Cowper Symonds过应力本构方程模拟材料率相关行为 ,累积塑性应变破坏准则与单元死活技术结合模拟材料弱化行为 ,数值分析给出的结构破坏吸收能量与实验结果基本吻合 ,由计算得到的剪切塑性铰长度与S .B .Menkes等的实验结果基本一致。     

弹-粘塑性梁的弯曲

给出矩形截面弹 粘塑性梁弯曲问题的求解方程,指出求解该方程的困难     

高速液—固碰撞时固体弹性和液体可压缩性对撞击压力的影响

本文联立求解可压缩平面液体撞击弹性固体表面时液体激波面及液固相界面上的物理过程控制方程组,导出了激波速度、撞击压力和固体表面变形速度的计算公式.导出的公式中包括了表征液体可压缩性的撞击马赫数M_0和表征固体弹性的液固声阻抗比Γ.通过计算液体撞击PMMA,钙钠玻璃、ZnSe和1Cr13时的撞击压力,本文具体分析了M_0和Γ对撞击压力产生的综合影响。     

正交切削过程的刚塑性有限元算法及其实现

对刚塑性有限元用于正交切削分析中的切屑与基体材料分离准则、切屑与前刀面脱离判据等关键技术问题进行了系统的研究;建立了求解该问题的刚塑性有限元基本方程,给出了单元刚度矩阵和节点载荷列阵的详细算法以及金属大变形过程中网格畸变问题的处理技术。利用自行开发的正交切削模拟计算程序,对铝合金ZL-301创削过程进行了全程模拟,计算结果与试验结果吻合。     

考虑应变硬化效应的简支梁的后屈服性质

本文对于由线性应变硬化刚塑性材料构成的矩形截面简支梁在中央集中载荷作用下的载荷-挠度关系进行了研究.文中不仅考虑了应变硬化效应使梁的极限弯矩增大的作用,而且还考虑了由于应变硬化而引起的塑性区的扩展所致的挠度改变对于梁的承载能力的影响.研究表明:不仅仅材料的应变硬化特性对于梁在屈服后的承载能力有显著的影响,梁的几何特征细长比也对梁在屈服后承载能力有很显著的影响。     

小行星撞击地球的超高速问题

小行星撞击地球是人类生存面临的潜在威胁之一.在小行星进入地球大气与撞击地球表面过程中,存在烧蚀、解体、空中爆炸、火球、撞击成坑、反溅碎片云、地震以及海啸等一系列复杂的物理化学和力学现象.本文梳理和归纳了与这些现象相关的超高速空气动力学问题和超高速碰撞动力学问题.小行星进入地球大气的超高速空气动力学问题有:极高速($V = 12 ~ 20$km/s)进入条件下的气动力与轨迹,极高速进入条件下的小行星气动加热与烧蚀机理,极高速气动加热条件下的小行星结构传热与热响应,极高速进入条件下的高温气体效应,小行星进入过程的物理特征.小行星撞击地球的超高速碰撞动力学问题有:陆地撞击成坑与反溅碎片云,海洋撞击与海啸,撞击过程的地震效应.由于小行星撞击地球与超高速飞行器的再入过程在速度、材料和结构上存在较大差异,针对这些超高速问题,现有的研究手段在地面试验和数值计算两方面都存在不足.最后,从小行星进入地球大气的弹道方程、质量损失方程、解体判据和解体模型等出发,初步建立了小行星进入与撞击效应分析评估模型,并对Chelyabinsk和Tunguska两次流星事件进行了分析,重构了进入与爆炸解体过程,评估了空爆火球在地面所导致的超压和热辐射损伤.      

计入膜力塑性耗散效应的矩形板塑性动力响应

从能量的观点在小挠度理论中引入表征膜力塑性耗散效应的修正因子,基于刚性板块的总体平衡给出矩形板大挠度塑性动力响应的完全运动方程组,分析了理想刚塑性简支和固支矩形板在矩形脉冲和冲击载荷下包括移行塑性铰相的完全大挠度响应过程。解决了当矩形板的挠度达到厚度量级时弯矩、膜力的联合作用问题,理论预报的结果在板的挠度为10倍板厚的量级与实验结果符合良好,改进了只考虑弯矩作用的小挠度理论结果和模态近似估计。