Analysis of the stress wave and rarefaction wave produced by hypervelocity impact of sphere onto thin plate

Shock wave is emitted into the plate and sphere when a sphere hypervelocity impacts onto a thin plate. The fragmentation and phase change of the material caused by the propagation and unloading of shock wave could result in the formation of debris cloud eventually. Propagation models are deduced based on one-dimensional shock wave theory and the geometry of sphere, which uses elliptic equations (corresponding to ellipsoid equations in physical space) to describe the propagation of shock wave and the rarefaction wave. The “Effective thickness” is defined as the critical plate thickness that ensures the rarefaction wave overtake the shock wave at the back of the sphere. The “Effective thickness” is directly related to the form of the debris cloud. The relation of the “Effective thickness” and the “Optimum thickness” is also discussed. The impacts of Al spheres onto Al plates are simulated within SPH to verify the propagation models and associated theories. The results show that the wave fronts predicted by the propagation models are closer to the simulation result at higher impact velocity. The curvatures of the wave fronts decrease with the increase of impact velocities. The predicted “Effective thickness” is consistent with the simulation results. The analysis about the shock wave propagation and unloading in this paper can provide a new sight and inspiration for the quantitative study of hypervelocity impact and space debris protection.     

Kelvin模型阻尼层合板的振动分析

基于Kelvin模型粘弹性材料本构关系导出了阻尼层合板的动力学微分方程组,给出了四边简支阻尼层合板的固有频率和损耗因子的解析解。与文献结果比较表明,将Kelvin模型应用于粘弹结构的动力特性问题求解,计算模型简便,且计算结果比常复数模型更为精确。分析了阻尼层参数变化对结构振动特性的影响。分析结果表明:增加阻尼层厚度,可以有效提高结构损耗因子;增加阻尼层材料的剪切模量,结构损耗因子增大到一定值后又逐渐减小,在减振设计中阻尼层的模量存在最佳值。     

金属磁记忆信号表征铁磁材料变形的基础研究

为探索利用金属磁记忆技术进行再制造毛坯质量控制的方式方法,制作了18CrNiWA钢退火处理和调质处理的板状静载拉伸试件,在MTS810型液压饲服试验机上进行了拉伸试验,采用EMS2003金属磁记忆仪检测拉伸过程试件表面磁记忆信号变化,并利用OLYMPUSGX51观察了2种热处理状态的金相组织。研究结果表明:轴向拉伸载荷诱发试件产生磁有序状态,磁信号曲线在弹性和塑性变形阶段内呈现不同分布特征,磁曲线斜率Ks可以表征拉应力导致的变形程度;2种试件微观组织不同导致拉伸过程中呈现不同的力磁效应。     

功能化离子液体的合成表征及其作为润滑剂的性质

通过两步法合成了含酯基官能团的咪唑类离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,用核磁共振、红外光谱、元素分析对其进行了结构表征,证明了该合成方法的可靠性;对功能化离子液体的基本物化性质、熔点、热稳定性及其作为润滑剂的粘温性、蒸发损失、金属腐蚀性等进行了全面研究,并选择了含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐传统离子液体进行对比,发现官能团的引入,使传统烷基咪唑类离子液体展现出不同的特性,同时发现两种离子液体均对金属表面有较强的腐蚀作用,为进一步开展功能化离子液体的摩擦学研究打下了基础。     

适用于金属物体识别的L形无芯RFID标签设计

设计了一种L形无芯射频识别标签,该标签包含6个不同尺寸的L形散射单元,利用其交叉极化方向上的反向散射场进行识别。标签基于频域特征进行编码,每个标签可携带6 bit信息。使用CST仿真软件对所设计L形无芯RFID标签进行仿真,分析了L形散射单元的尺寸变化时对标签谐振特性的影响。此外,还仿真了标签的接地板尺寸增加后的情况,证明该标签可适用于金属物体的识别或金属背景下的物体识别。     

非均匀焊接接头的力学建模与断裂分析

建立了非均匀焊接接头"4区连接"的新模型,并利用积分变换-奇异积分方程的方法,研究了焊缝区的反平面断裂问题。数值计算表明:增大界面区的刚度或者适当地增大焊缝区、热影响区和界面区的宽度都有利于降低焊缝区裂纹的应力强度因子;相对于高匹配情形而言,低匹配焊接接头焊缝区的抗断裂能力明显较高。     

超声冲击处理改善22SiMn2TiB装甲钢抗应力腐蚀性能研究

采用超声冲击处理工艺对22SiMn2TiB装甲钢试样进行了表面冲击强化,采用四点弯曲加载装置将处理和未处理的试样在3.5%NaCl溶液中进行了150 d的应力腐蚀试验。用X射线应力测定仪测定了应力腐蚀试验前试样表面的残余应力,用扫描电镜和透射电镜观察了处理后试样的断面组织。分析了超声冲击处理引起的残余应力和断面组织变化对改善装甲钢抗应力腐蚀性能的作用。结果表明,超声冲击处理引入的残余压应力和表层晶粒细化可以大大提高22SiMn2TiB装甲钢的抗应力腐蚀性能。     

Cu粉粒径及含量对Ni/MH电池负极放电性能的影响

为了提高Ni/MH电池中储氢电极的放电性能,以电解Cu粉为充填材料与活性物质混合制备电极,研究Cu粉粒径及含量对电极性能的影响。研究发现,Cu粉粒径越小,含量越高,电极的放电容量、高倍率放电性能、及在低温和高温下的放电能力均提高,且Cu充填电极的性能优于Ni充填电极。Cu充填电极中析氢反应的交换电流密度较大,过电势较小,说明其电催化活性好,电极反应阻力小。SEM分析发现,充放电循环后的Cu充填电极,其储氢合金颗粒表面覆盖着一层细小Cu颗粒和丝状物,这是电极性能提高的主要原因。     

金属带式无级变速汽车的性能仿真研究

介绍了金属带式无级变速装置的结构特点和工作原理,建立了带式无级变速汽车的仿真模 型。利用该模型可以模拟各种工况下无级变速汽车的动态特性,评价无级变速汽车的驱动性能、燃油经 济性和排放特性等,最后给出了几种典型道路循环工况下的仿真结果。     

917低磁钢与铝合金爆炸焊接复合实验研究

采用异种金属爆炸焊接复合技术 ,研制了 91 7低磁钢与LF5、LF2 1、LF1 1等铝合金的爆炸焊接复合板 ,并对该铝—钢复合板力学性能进行了实验研究 ,对复合界面进行了金相分析 .实验结果表明 ,该铝—钢复合板复合界面物理结合良好 ,其抗剪和抗弯强度满足实船使用要求