测量聚合物在高应变率下力学性质的实验系统

本文介绍了一种用于测量材料在高应变率下单轴应力─应变性能的实验测量系统：落重与高速摄影实验系统。该系统在现有的落重装置的基础上,增加了高速摄影和应力过程的同时测量,使得在一次实验中可同时取到应力应变数据。从而避免了这类实验中常用的变形过程中体积不变的假设。通过高速实验提供的实验照片,我们还可以观察到聚合物在高应变率下从变形到断裂的发展过程。     

高应变率下GH4720Li合金热压缩性能研究

为了研究镍基高温合金GH4720Li在高应变率下的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对材料进行了温度范围为20～1 000℃,应变率为10～5 000 s^-1的单轴热压缩试验,获得了不同温度不同应变率下材料的应力应变曲线。结果表明：在相同的试验温度条件下,GH4720Li合金在高、低2种应变率条件下表现出了不同的动态力学性能。在低应变率(10 s^-1)条件下,GH4720Li合金的应力值随着温度的升高而降低;在高应变率(1 000 s^-1,5 000 s^-1)条件下,GH4720Li合金的应力值在特定温度(400～800℃)随着温度的升高而升高。结合已获得的试验数据,通过数值拟合的方法对原始Johnson-Cook(J-C)本构方程进行了修正,以满足GH4720Li合金在高应变率下应力的变化规律。通过线性相关系数和平均误差对修正的J-C本构方程精度进行了验证。结果显示：修正的J-C本构方程与试验数据吻合良好,可以大幅度提高J-C本构方程对GH4720Li合金在大应变率范围下的拟合精度。     

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。     

考虑地下水浸没作用的预压荷载变化规律与沉降计算研究

研究了堆载预压法加固软土地基的过程中地下水浸没作用对预压荷载的减小情况,给出了深圳蛇口地区堆载预压加固地基过程中荷载的变化规律,利用大、小应变条件下的固结沉降计算公式对几种工况下的计算结果进行了对比分析.结果说明,考虑地下水浸没作用对地基固结沉降的影响随荷载和土压缩性以及土层厚度的增加而增大.通过与传统计算方法的比较,表明进行大变形分析时预压荷载的变化对最终沉降量有显著影响.     

光纤光栅技术与应用专题讲座(三) 第6讲 光纤光栅传感技术在土木工程中的应用

针对利用光纤光栅进行应变、温度等测量已经在土木工程中较为普遍这一现状,首先对光纤光栅传感技术进行应变、温度等测量的基本原理进行了描述,重点讨论了为满足耐久性、安装方便与温度自动补偿等需求光纤光栅传感器的封装技术,最后介绍了光纤光栅传感器在土木工程中实际应用的现状。     

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．     

拉压性能不同非线弹性材料空间汇交杆系应力应变分析的数值解

以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力一应变关系,分析了拉压性能不同非线弹性材料空间汇交杆系,用位移法推导出了应力应变计算的普遍表达式,给出了计算汇交点位移的非线性方程组,编制了通用的数值计算程序,计算准确方便,使这一问题得到了圆满的解决。     

DIP引脚应变分析

为了研究双列直插式元件在振动冲击环境下的可靠性,首先通过建立其物理模型,利用莫尔积分方法对引脚的变形进行分析,可以得到引脚任意位置的变形量;而后建立元件的实体模型,利用有限元方法对其应力应变进行仿真分析,结果表明在外载荷作用下,引脚是元件的薄弱环节,尤其在引脚与其他部位连接位置处易出现应力集中使其应变量较大,导致可靠性降低;最后进行振动冲击环境下的应变测量试验,在30 g的冲击载荷下,引脚的最大变形量可达66.47×10-6,在50 g的冲击载荷下,引脚的最大变形量可达173.95×10-6,在扫频过程中,当激振频率为146.48 Hz时,引脚的变形量最大。