基于结构应变响应的高速枪击载荷识别的理论分析与实验方法

基于多自由度系统的运动微分方程和结构的几何方程推导出识别单一动态载荷的数学模型。并将此理论应用于枪击载荷的识别,获得了令人满意的结果。同时,给出了一套完整的动载识别的实验方法。     

线粘弹性材料中三维裂纹问题的加料有限元法

将加料有限元法扩展应用于线粘弹性材料三维断裂问题.为了反映裂纹尖端的奇异性,在裂尖附近的奇异区采用若干八节点六面体加料单元和过渡单元,非奇异区采用常规八节点六面体单元.三种单元分区混合使用形成求解域网格划分.基于Boltzmann叠加原理,推导了粘弹性材料的增量型本构关系,进而获得了增量加料有限元列式,并通过附加自由度计算粘弹性介质中裂纹应变能量释放率.数值算例验证了方法的正确性和有效性.     

一种钢管焊接结构焊接节点损伤识别的新方法

采用端部半刚性连接梁单元模型进行模拟焊接节点的损伤,并基于应变模态理论,提出了一种焊接节点损伤识别两步法。第一步,先整体测量结构的位移模态并推导出应变模态,然后采用改进后的目标函数,通过信赖域优化算法对损伤节点位置进行准确判定;第二步,采用提出的杆端应变模态变化比指标,实现焊接节点损伤程度的精确识别。经工程实例的数值仿真及试验分析,验证了该方法的有效性及优越性,为解决这类大型焊接结构焊接节点的损伤识别问题提供了新思路。     

点火瞬态过程对复合固体推进剂力学响应特性的影响

根据一个有效的非线性粘弹模型,导出复合固体推进剂微分形式本构方程和应变速率关系式。分析表明点火瞬态过程中压强与推进剂应变、升压速率与推进剂应变速率之间呈线性关系,线性系数均为推进剂初始模量。     

铰接于定轴转动刚体上的线弹性幂强化材料手面杆系弹塑性分析的数值解

将材料的本构关系描述为线弹性幂强化形式,推导出了各杆铰接在一个定轴转动刚体上的平面杆系弹塑性分析的普遍表达式,使问题得到了圆满的解决。     

Dynamic necking of a near α titanium alloy at high strain rates:Experiments and modelling

The tensile behaviour of near α Ti3Al2.5 V alloy, conceived for applications in aerospace and automotive engineering, is characterized from quasi-static to high strain rates. The material is found to present noticeable strain rate sensitivity. The dynamic true strain rate in the necking cross-section reaches values up to ten times higher than the nominal strain rate. It is also observed that beyond necking the dynamic true stress-strain curves present limited rate dependence. The experimental results at different strain rates are used to determine a suitable constitutive model for finite element simulations of the dynamic tensile tests. The model predicts the experimentally macroscopic force-time response, true stress-strain response and effective strain rate evolution with good agreement.     

不可压缩橡胶体的静态性能分析

运用虚功原理和超弹理论，采用逐步递增载荷和平衡迭代方法，得到了超弹性体在大变形时的有限元平衡方程式，建立了适用于分析非线性材料（如橡胶体）的有限元方法，并给出了通过测试超弹材料３种变形模式所得到的数据来确定Ｍｏｏｎｅｙ－Ｒｉｖｌｉｎ常数的方法．对不可压缩橡胶体在受压作用下的变形进行了有限元计算．     

应变天平测量电路退化及失效检测技术

针对振动、温度应力等引起的风洞应变天平检测电路(惠斯登电桥)的退化或失效,提出一种检测方法。基于不同时刻在电桥不同节点施加激励并测量其响应,通过理论计算实现电桥的参数解析,基于聚类实现失效检测。研制了原理样机,并开展实验研究,实验结果表明该方法有效,可以实现电桥的失效检测,电桥电阻的测量精度可以达到0. 2‰以上。基于该方法设计的样机,可以实现应变天平检测电路的退化及失效的自动检测,节省故障诊断时间,提高风洞试验的可用时间。     

纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体高应变率压缩吸能机理

为研究纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体吸能元件在高应变率冲击压缩载荷作用下的变形损伤模式和能量吸收机理,采用ABAQUS商用有限元软件和分离式Hopkinson压杆装置开展数值模拟分析和试验验证研究。对比分析宏观力学响应规律和微观损伤破坏机理,可知吸能结构元件在高应变率压缩载荷下的力学响应具有典型的弹塑性特征,内部芯材主要产生压缩塑性损伤,而表层复合材料沿环向产生拉伸断裂破坏。研究表明,该吸能元件冲击压缩吸能特性优异,可满足水下结构平台的冲击防护和浮力储备要求。     

【专栏】飞机结构静强度应变现场测试手段展望

目前飞机结构静强度应变现场主要的测试手段为使用电阻应变计测量系统，但电阻应变计测量系统存在抗电磁干扰差、引线过多以及一致性难以保证等问题，测试效果难以保证。近年来，光纤传感以及非接触光学测量手段的迅速发展，为飞机结构静强度应变现场测试提供了多种选择。本文通过分析以数字图像相关法技术为代表的新技术的特点，如通过进行非接触操作消除安装过程中所带来的分散性误差以及不确定性，在应对某些需要定性分析的飞机静强度试验场合时可以实时给出三维应变和位移场数据，使测量技术更加直观，以及可溯源性更好、更容易保证计量特性的稳定等，对未来飞机结构静强度应变现场测试手段进行了展望，以期为相关部门和机构提供参考。