压力管道受弹体侧向冲击破坏的实验研究及仿真分析

对充液充压薄壁圆管侧向受平头及半球头弹体冲击问题进行了实验研究及计算机模拟，获得了薄壁圆管变形及破坏模态，实验观察到临界破坏速度随内充介质压力的增加而减小，而计算机的动画给出了圆管变形及破坏的发展过程。计算结果与实验测量结果相比较，其一致性是令人满意的。     

三跨连续管梁冲击穿透破坏的实验研究

对三跨连续充水加压的薄壁管梁和厚壁管梁在经受平头、半球形和圆锥形冲头侧向冲击作用下的穿透破坏进行了实验研究，获得了薄壁管梁和厚壁管梁的临界冲击穿透破坏模态、临界冲击穿透破坏能量及动力响应曲线。实验研究表明，内充介质的存在降低了管梁的临界冲击穿透破坏能量，其破坏机制与冲头的几何形状和管梁的径厚比(D／h)等因素有关。     

薄壁圆管侧向冲击动力响应的仿真分析

对两端固支薄壁圆管经受楔形锤体侧向冲击的动力响应进行了实验研究和计算机仿真，获得了不同冲击能量下两端固支薄壁圆管的整体变形模态和冲击点附近局部压渍模态的发展过程，计算机仿真结果与实验结果的一致性令人满意。实验研究和计算机仿真结果表明，局部变形和整体变形的耦合与径厚比(D／h)和跨径比(2L／D)等因素有关。当圆管的总体位移(Wf)达到和圆管的直径同一量阶时，伴随圆管轴线伸长而产生的轴力不可忽略，甚至对侧向总体的形成起控制作用。     

弹塑性球形薄壳在刚性柱体冲击下的破坏分析

在引入曲面弯曲的等度量变换的基础上，研究了弹塑性球形薄壳在刚性平头圆柱体冲击下的大变形破坏行为。通过能量守恒，建立了弹体初速与变形之间的关系，进而得到壳体受冲击后的残余窝陷半径和中心点位移与弹体初速之间关系的闭合近似解，计算结果与实验数据做了比较，表明二之间具有较好的一致性，这说明本的分析方法和计算结果对工程设计将具有重要参考价值。     

悬臂高梁在撞击载荷作用下侧向失稳的实验研究

采用实验的方法研究了铝合金悬臂高梁在平头圆柱体冲击下侧向失稳问题。对于１２种不同尺寸的梁,研究了其临界冲击速度及失稳后的屈曲稳态。发现一些与静力侧向失稳不同的动力行为。     

自由圆柱壳受冲击载荷作用的动力响应仿真分析

以自由圆柱壳为对象,利用大型有限元程序LS-DYNA对自由柱壳在其中心部位经受刚性、平头弹体侧向冲击时的动力响应问题进行了仿真分析,得到自由柱壳在侧向冲击时的变形历程和最终的变形模态以及能量分配等方面的相关结果,分析了自由圆柱壳对冲击载荷的响应特点,为进一步的理论分析提供参考。     

太原理工大学学报2003年11月第34卷总目次

第 1期压力管道受弹体侧向冲击破坏的实验研究及仿真分析雷建平 ,路国运 ,武勇忠 ,张善元 (1)…………………物理非线性和几何非线性梁的混沌运动张年梅 ,杨桂通 (5 )……………………………………………………刚塑性圆管经受侧向撞击时变形与损伤的研究秦庆华 ,程国强 ,李芙蓉 (8)…………………………………抗菌剂及抗菌材料的发展和应用吉向飞 ,李玉平 ,杨柳青 ,屈　玲 ,石晋美 ,窦　涛 (11)……………………土壤水分入渗年变化特性的试验研究冯锦萍 ,樊贵盛 (16 )……………………………………………………基于GA修正因子自调整模糊控…     

平头弹贯穿陶瓷/金属复合装甲的分析模型

利用能量法建立平头弹贯穿陶瓷/金属复合装甲的分析模型.假定在贯穿过程中弹丸的动能被弹体、陶瓷板和金属背板3部分吸收.该模型考虑了弹体的销蚀与墩粗变形,陶瓷板的压碎与剪切破坏以及金属背板在不同厚度下的破坏模式.在给定的弹靶条件下,可以预测靶板的弹道极限及弹体的残余速度.模型计算结果与相关实验数据吻合较好.     

刚性弹体冲击下无机玻璃的损伤破坏机理

使用有限元算法计算无机玻璃板在刚体弹体冲击下的响应过程,分析其损伤破坏机理. 通过计算发现无机玻璃板受冲击时,先出现径向裂纹,之后分叉形成环向裂纹,在径向裂纹与环向裂纹的交错作用下,无机玻璃板破裂成碎块. 无机玻璃板径向裂纹的出现是其被破坏的主要原因,而环向裂纹的出现则为无玻璃板吸收了大量冲击产生的能量. 厚度一定的无机玻璃板在刚性弹体特定速度范围内的冲击作用下吸能效果较好,这为无机玻璃板结构的设计提供了参考依据.     

轴压比对钢筋混凝土柱侧向抗爆炸冲击性能的试验研究

通过多点加载试验模拟侧向抗爆炸冲击的性能,研究分析在不同轴压比作用影响下钢筋混凝土柱的破坏过程、破坏形态及峰值荷载.实验结果表明:在侧向爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土柱可能发生剪切和弯曲两种破坏;轴压比的增大使得柱的峰值荷载与侧向位移增加.     

弹道极限速度试验值异常性检验方法研究

针对基于量纲分析获得弹道极限速度计算模型函数基础上通过若干试验值拟合获得计算模型的方法,研究弹体侵彻靶体试验所获弹道极限速度试验值异常性的检验方法. 根据统计学原理,提出了特定置信水平下标准化残差值在标准正态分布置信区间落入度的弹道极限速度试验值检验方法;同时,进行了3.0,4.5,6.0,7.5,9.0,10.0g共6种质量35CrMnSi钢FSP弹体对4mm和5mm两种厚度典型高强度低合金(HSLA)钢板的侵彻试验,获得了12个弹道极限速度试验值,基于量纲分析及试验数据获得了相应的弹道极限速度计算模型;并以此模型为实例,根据95%置信水平下标准化残差值在(-1.96,1.96)区间落入度进行了弹道极限速度计算模型的检验和修正,研究结果表明所提方法可用于弹道极限速度试验值异常性的检验.      

铝蜂窝夹芯三明治板弹道极限的实验研究

为研究铝蜂窝夹芯三明治结构的弹道防护特性,设计并实施了一系列速度在100~250 m/s之间的弹道冲击实验. 研究了在不同冲击速度、面板厚度、芯层密度和弹丸头部形状等条件下,该结构的能量吸收特性和弹道极限. 结果表明,铝蜂窝夹芯能有效提高三明治板的抗弹能力,并且对高速弹丸防护能力的提高作用更加显著. 在弹速相同的条件下,结构对平头弹丸的能量吸收低于圆头和尖头弹丸.     

立方形破片对钢靶的穿甲威力研究

利用14.5 mm弹道枪通过六射弹弹道极限法,结合LS-DYNA数值计算法研究了8 g立方形钢破片和3 g、8 g立方形钨合金破片垂直侵彻Q235钢靶板的v50弹道极限速度,并分析了三种类型破片在v50弹道极限速度附近的穿甲机理、穿甲威力等。结果表明,三种破片在侵彻靶板时具有相同的穿甲机理,两种类型的钨合金破片具有良好的穿甲效果。在冲击比动能相差不大的情况下,贯穿5 mm靶时,破片材料的密度是影响穿甲威力的主要因素;而贯穿10 mm靶时,破片的密度和质量共同决定着破片的穿甲威力。     

不同结构形式加强蒙皮的抗弹性能研究

为研究不同形式铝合金蒙皮的抗弹性能,利用气炮将直径为12.7 mm重量为50 g的弹体加速到不同速度,对7种不同形式共40件的铝合金结构板进行了弹击试验.蒙皮板的材料均为 LY12-CZ.在试验过程中,对弹体的初始速度、剩余速度以及结构件上典型点的应变历程进行了测试,对弹击后试件的损伤或破坏模式进行了分析.同时讨论了不同结构形式对破坏模式、非破坏区的应变以及弹道极限速度的影响,结果表明:1)不同形式铝合金蒙皮破坏模式主要是冲塞、花瓣型穿透;2)加筋结构能提高靶板的弹道极限速度,降低靶板非破坏区的变形;3)使用泡沫夹心结构靶板可显著减少非破坏区的应变;但实际上其抗弹性能并不好.最后为了预估和评价这些蒙皮结构的抗弹性能,通过分析计算所得的剩余弹速与实测结果进行了比较,结果相当吻合,验证了预估计算方法的有效性.     

不同结构形式加强蒙皮的抗弹性能研究

为研究不同形式铝合金蒙皮的抗弹性能,利用气炮将直径为12.7mm重量为50g的弹体加速到不同速度,对7种不同形式共40件的铝合金结构板进行了弹击试验。蒙皮板的材料均为LY12-CZ。在试验过程中,对弹体的初始速度、剩余速度以及结构件上典型点的应变历程进行了测试,对弹击后试件的损伤或破坏模式进行了分析。同时讨论了不同结构形式对破坏模式、非破坏区的应变以及弹道极限速度的影响,结果表明:1)不同形式铝合金蒙皮破坏模式主要是冲塞、花瓣型穿透;2)加筋结构能提高靶板的弹道极限速度,降低靶板非破坏区的变形;3)使用泡沫夹心结构靶板可显著减少非破坏区的应变;但实际上其抗弹性能并不好。最后为了预估和评价这些蒙皮结构的抗弹性能,通过分析计算所得的剩余弹速与实测结果进行了比较,结果相当吻合,验证了预估计算方法的有效性。     

Prediction of Final Velocity of Aramid Fabric-Resin Composite Laminates Subjected to Ballistic Impact

The strain rate effects of aramid fiber material, quasi-static and ballistic impact perforation of composite laminates made of aramid fabric and phenolic resin/PVB are investigated respectively by means of MTS, split Hopkinson tension bars and ballistic impact apparatus. The tensile impact experiments on aramid fiber material are performed in strain rate range from 0.01/s to 1000/s. Experimental results show that the mechanical properties of aramid fiber material are insensitive to strain rate in the range from 0. 01/s to 1 000/s. An energy model to predict final velocity of composite laminates subjected to ballistic impact is proposed on the basis of experimental data of quasi-static perforation through the targets. The predicted final velocities show good agreement with the experimental final velocity.     

钢破片侵彻靶板弹道极限速度研究

使用数值计算与试验相结合的方法,首先利用非线性显示动力分析有限元程序LS-NYNA,建立了钢破片侵彻靶板的有限元模型,然后设计弹道极限速度(V50)试验,得到大量的试验数据.通过对比模型与试验结果,验证模型计算的准确性.最后利用模型计算结果拟合了弹道极限速度经验公式,并验证了现有的几种不同材料靶板等效厚度公式的准确性.     

考虑应变率效应的结构响应相似律的研究

基于量纲分析方法,讨论了冲击载荷条件下应变率效应对结构响应相似律的影响,提出速度修正方法来缩小由于应变率效应而导致的变形不相似现象.进行反弹道Taylor碰撞模型试验和原型试验,利用速度修正方法指导反弹道Taylor碰撞修正模型试验,并与原型和模型试验结果进行对比.结果表明,本文方法可有效改善材料应变率效应所致的原型试验与模型试验之间的结构响应差异.     

钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板抗弹性能

为优化设计钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板,结合薄板冲塞的极限速度方程与Florence模型建立了钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板的抗弹极限速度预测模型. 根据模型,分析了不同面板、背板及陶瓷厚度组合对钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板抗弹极限速度的影响,并通过7.62mm普通钢芯弹侵彻钢/Al2O3陶瓷/钢复合装甲板试样实验验证了该模型的正确性. 结果表明,钢面板厚度小于1.0mm时,复合板抗弹极限速度计算值和实验值之间的相对误差在15%以下,陶瓷芯与钢背板的厚度比保持在1.5～4.5之间比较合理.