振动力学实验教学的探讨

社会与经济的发展要求高等教育为市场提供具有创新实践能力的人才。振动力学是基础力学学科的一个重要的分支,是近代物理学和科学技术许多领域中的重要课题。振动力学实验教学能够帮助学生理解相关理论,锻炼学生动手解决实际工程问题的能力。学生通过自主实验还能在创新素质上得到提高。文中探讨了振动力学实验教学环节,在实验内容、实验平台的搭建和实验教学管理方面进行了一些有益的探索与实践,同时总结了课程开设过程中的经验,提出了改进方案。     

高校《工程实验力学》教学研究及实践

针对《工程实验力学》在培养学生的动手能力和创新能力方面的重要性,从实验力学的教学实践出发,探讨了实验教学中的教学理念、方法和手段等。坚持理论与实践相统一的教学理念;提出引入计算机辅助教学手段,教学与科研相融合,以学生为主的互动式新的教学模式。通过实践,提高了实验力学教学质量,对学生实验技能的培养锻炼效果显著。     

水介质对圆柱壳体爆炸驱动膨胀过程的影响

为了研究水介质中圆柱壳体在炸药爆轰驱动下的膨胀特性,采用超高速狭缝扫描和阴影成相技术获得Φ25 mm标准圆筒在水介质中的膨胀历程;并结合圆筒在空气介质中的膨胀特性进行了对比分析。结果表明,在水介质中壳体的膨胀速率在初期突升至0.8 mm/μs,然后在55μs内逐渐下降至0.25 mm/μs;且由于水阻力与爆轰产物的膨胀力相当,则壳体的环向应力相对于其他方向的应力较大,导致电镜扫描照片中壳体的条纹方向较为单一。壳体的裂纹主要沿轴向扩展,所形成的破片近似为长条状;而在空气介质中壳体的膨胀速率在初期能够迅速上升到1.1 mm/μs,然后在20μs内逐渐上升至1.4 mm/μs;且由于空气对壳体的阻力相对较小,则壳体的径向应力与环向应力均较大,导致电镜扫描照片中壳体的径向条纹及环向条纹均比较明显,所形成的破片为小块状。     

钨合金破片对钢板和铝板的高速穿甲实验及数值模拟

研究钨合金破片对有限厚钢板和铝板的穿甲效应. 采用12.7 mm滑膛弹道枪,57.5 mm/14.5 mm二级轻气炮以及通靶速度测试装置组成实验系统进行3g（直径7 mm）球形钨合金破片对9.64,11.78,14.81,15.89和17.9 mm厚Q235A钢板和10.16,20.38 mm厚2A12铝板的穿甲实验,通过实验获得球形钨合金破片对不同厚度金属板的弹道极限以及对Q235A钢板的极限贯穿厚度;采用扫描电镜（SEM）对实验后回收破片进行了微观结构特征观察,分析了不同弹靶作用条件下钨合金破片的失效机理. 进行了与实验相同弹靶结构的数值模拟研究,通过数值模拟研究了破片对金属板侵彻过程中的阻力变化特征. 结果表明,钢板较高的密度是存在极限贯穿厚度的主要原因.     

致密岩石变形破坏过程中渗透率演化的试验研究

为了研究致岩石在变形破坏过程中的渗透率变化特点,利用自适应全自动岩石三轴试验机对致密脆性的花岗片麻岩进行了不同孔隙压力下的渗透试验．试验结果表明：岩石不同变形阶段的渗流特性明显不同;在孔隙压力不大的情况下,岩石本身的裂隙发育情况与孔隙压力相比,对渗透率占主导作用;环向应变更能体现岩石发生软化屈服破坏的过程,在体现渗透率变化上响应更灵敏．在试验的基础上进一步探讨了应力-应变过程中渗流应力耦合的机理,分析了岩石细观力学性质对屈服破坏前期渗透率“突跳”的影响．     

基于正交回归试验法的煤矿剪式抓斗优化设计

煤矿剪式抓斗的挖掘过程是一个复杂的非线性动力学问题,由于动态平衡方程的不确定性使得该类问题的优化设计不易实现.建立了抓斗挖掘过程的数学模型,获得了不同设计参数下的挖掘性能数据样本点,然后构造了三因素五水平正交试验;构建了物料挖掘过程目标函数的二次多项式响应面模型,并采用最小二乘法求解响应面模型中的待定系数向量.利用多目标优化的理想点法对抓斗的几何参数进行优化,获得了一种性能更优的产品.与蒙特卡罗法的计算结果对比表明,该方法具有良好的预测能力,并大大减少了仿真计算的规模.     

非致命动能弹对目标作用的钝击水波效应与致伤机制研究

动能打击类非致命武器是最广泛应用的反恐装备,研究非致命弹与目标的作用过程并剖析致伤机理,对提升打击效能与安全性具有重要意义.本文借助高速摄影等试验手段,研究球形橡皮弹对生物目标及复合模拟靶标的作用过程,通过成像结果分析目标/靶标受弹过程的瞬时大变形效应,提出了钝击作用过程的水波效应、皮肤拉伸效应协同作用是造成生物目标皮损、苍白、红晕区形成的根本原因,并通过构建解析模型建立了致伤物理参数与典型生物创伤机制的关联.试验结果及数学模型为揭示动能类打击弹药致痛机理与非致命装备效能评估提供了参考.     

温度对采动作用下含瓦斯原煤力学和变形的影响

以原煤为研究对象,利用"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",开展温度对采动作用下含瓦斯煤力学特性的影响研究.研究表明:1)在相同初始围压、气压和温度下,与恒定围压相比,卸围压煤样屈服段缩短,峰值应力和对应的轴向应变降低,横向应变速率增大,侧向膨胀系数和变形模量的演化进程加速;2)在相同初始围压和气压下,随温度升高,卸围压煤样强度降低,峰值应力处各应变均减小,侧向膨胀系数和变形模量均增大;3)高温环境下,煤岩发生失稳破坏和瓦斯突出的危险性变大,对采煤工作面巷道支护和瓦斯突出防治提出了更高的要求.     

服役经历对7N01铝合金断裂力学性能的影响

材料在服役过程中的可靠性和耐久性是结构安全评估的基础,针对某型高速列车上服役多年的7N01铝合金材料,进行实验室空气环境下断裂力学性能参数测试,并分析服役前后疲劳裂纹扩展行为差异.结果表明:服役经历促使材料的各项断裂力学性能退化,呈规律性下降趋势;服役材料稳态疲劳裂纹扩展阶段da/d N-ΔK关系曲线呈折线现象,分段拟合方法能够精确描述其疲劳裂纹扩展行为.微观形貌的结果显示:服役后7N01铝合金的疲劳裂纹早期扩展区、稳定扩展区和快速断裂区的断裂表面依次为脆性断裂特征、塑性疲劳条带和脆性疲劳条带混合模式及沿晶和穿晶的混合断裂形貌.     

基于刚性座椅的航空可替代坐垫动态冲击试验方法研究

为以低成本代价测试航空可替代坐垫的动态冲击力学特性,本文利用结构水平冲击试验台系统,建立了基于刚性座椅的航空可替代坐垫动态冲击试验方法,并利用所建立的双人位刚性座椅进行了两型航空替代坐垫(91-01106B331-0-XY型和1003089-001-XY型)的垂向14 g动态冲击试验,测试了坐垫的动态冲击力学性能。结果表明,试验方法可行有效; 座椅系统结构可靠,仿真假人经历了前倾再回弹的过程;两型坐垫都满足CCAR-25-R4适航规范要求,这可为航空可替代坐垫动态冲击力学性能的适航验证工作提供一定的参考价值。