• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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分层递变梯度蜂窝材料的面内冲击性能
刘颖, 何章权, 吴鹤翔, 张新春
2011, 31(3): 225-331. doi: 10.11883/1001-1455(2011)03-0225-07
提出了一种分层递变梯度蜂窝材料模型,以期控制蜂窝材料的能量动态吸收性能。此模型通过改 变胞元的半径来改变蜂窝材料的面内特征参数,以实现蜂窝材料面内动力响应特性的多目标优化设计。计算 结果表明,此模型可以在减小初始峰值应力水平的前提下,同时实现材料能量吸收过程的控制,并可以有效控 制进入被保护结构的应力水平。此模型可为蜂窝材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供理论指导和设 计思路。
关键词: 固体力学, 面内冲击, ABAQUS, 功能分层梯度蜂窝材料, 平台应力
胞元微拓扑结构对蜂窝材料面内冲击性能的影响
刘颖, 张新春
2008, 28(6): 494-502. doi: 10.11883/1001-1455(2008)06-0494-09
研究了面内冲击载荷作用下胞元微拓扑结构对蜂窝材料动态冲击性能的影响。首先,在胞元边长、厚度一致的条件下,讨论了不同形状胞元、以及胞元形状相同但排列方式不同的蜂窝材料的动态冲击性能,并给出了试件及其微结构的动态演化过程。在此基础上,讨论了胞元微观排列方式对蜂窝材料的能量吸收能力的影响。计算结果表明,除了胞元基本结构参数(边长、壁厚等),胞元形状及排布方式也是影响蜂窝材料动态性能的重要因素。由于三角形单胞的稳定性,三角形填充蜂窝材料与四边形填充蜂窝材料相比,表现出更强的能量吸收能力。而交错排布则对应着更加均匀的变形和稳定的平台区。同时,局部拓扑结构的变化,交错排布的试件在冲击压缩的过程中表现出独特的颈缩现象。此结论将为蜂窝材料微结构的动力学优化设计提供指导和依据。
关键词: 固体力学, 蜂窝材料, 微观排布, 胞元, 变形机制, 冲击性能
缺陷分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响
刘颖, 张新春
2009, 29(3): 237-242. doi: 10.11883/1001-1455(2009)03-0237-06
利用显式动力有限元方法数值讨论了缺陷(胞壁缺失)分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响。首先,参考理想六边形蜂窝材料在不同冲击速度下的变形特性,将蜂窝材料划分成9个区域,在此基础上讨论了缺陷分布在不同区域时对蜂窝材料面内冲击性能的影响。研究表明,在冲击载荷作用下,除了缺失率以外,蜂窝材料的面内冲击性能也依赖于缺陷的分布,且在中低冲击速度时表现出更高的敏感性。随着缺失率的增加,蜂窝材料的平台应力明显减小,而平台应力对缺失率及冲击速度的敏感性依赖于缺陷的位置。该结论对蜂窝材料的安全性评估及动力学优化设计具有一定的指导意义。
关键词: 固体力学|胞壁缺失|有限元法, 蜂窝材料|变形机制|平台应力|面内
基于改进匹配追踪算法的化爆地震波信号时频特征提取
钟明寿, 周辉, 刘影, 龙源, 郭涛
2017, 37(6): 931-938. doi: 10.11883/1001-1455(2017)06-0931-08
通过化爆地震波信号的时频分析可以获取丰富的地下岩层信息,为进一步的化爆地震波特性研究提供支撑。本文中利用爆炸地震波信号的非平稳随机特性,提出一种改进的匹配追踪算法(matching pursuits),该方法能更有效地获取化爆地震波信号的时频信息。该算法首先对地震波信号进行Hibert变换,将其转换成复数信号,获得爆炸地震波信号瞬时频率相位参数,再进行子波分解,从而显著提高了匹配追踪算法的运算速率;用分解后的信号计算其魏格纳威利分布(Wigner Ville distribution),有效地消除了交叉干扰项的影响。将该方法用于实测地震波信号的时频分析,获得了分辨率较高的时频分布图,且运算速率大大提高。
关键词: 爆炸地震波, 匹配追踪, 复数信号, 时频分析
发射药燃烧热辐射传播规律
王艳平, 曾丹, 张同来, 李素灵, 刘英, 王永涛
2018, 38(1): 212-216. doi: 10.11883/bzycj-2016-0152
采用构建物理数学模型和实验验证的方法,首次提出发射药燃烧热辐射柱体理论模型;利用自由场条件下的单基发射药燃烧热辐射实验,对比分析球体热辐射模型,验证了柱体理论模型能够客观反映发射药燃烧热辐射传播规律。实验表明,自由场条件下4种不同单基发射药药量的燃烧热辐射实验数据与柱体燃烧理论模型相吻合;同时由数据拟合分别得到单基发射药热通量与药量、距离以及热剂量与药量、距离的定量函数关系,可为准确评估单基发射药燃烧热辐射毁伤效应提供相关理论基础。
关键词: 发射药, 热辐射, 热通量, 热剂量, 毁伤效应
磁场对激波冲击R22重气柱作用过程影响的数值模拟
林震亚, 张焕好, 陈志华, 刘迎
2017, 37(4): 748-758. doi: 10.11883/1001-1455(2017)04-0748-11
为研究平面入射激波与磁化R22重质圆形气柱的作用过程,首先通过数值方法得到了不同初始条件下激波诱导R22气柱的Kelvin-Helmholtz (KH)及Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定性导致的重气柱变形过程,并详细讨论了不同情况下透射激波在气柱内聚焦诱导射流的过程;然后在加入磁场的情况下,采用CTU+CT算法进行数值模拟,以保证数值结果满足任意时刻磁场的散度为零。计算结果表明:磁场对激波诱导R22气柱不稳定性具有抑制作用;法向磁场和流向磁场都可以很好地抑制RM不稳定性;对于KH不稳定性,法向磁场的控制效果更好,不仅可以抑制界面上涡串的卷起,还可以阻止主涡的发展,而流向磁场做不到后者;磁场对射流影响不大,射流处的磁能量可以一定程度上抑制射流的衰减,同时法向磁场可以减小聚焦时压力及速度峰值。
关键词: 磁化气体, 磁流体动力学, 磁场, 不稳定性, 激波
不同初始磁场对激波冲击R22重气柱过程影响的数值模拟
林震亚, 郭则庆, 张焕好, 陈志华, 刘迎
2018, 38(2): 409-418. doi: 10.11883/bzycj-2016-0256
基于磁流体动力(magneto-hydrodynamic,MHD)方程,采用CTU+CT方法,对在不同初始磁场作用下的平面入射激波与磁化R22重质气柱作用过程进行了数值研究。数值结果清晰地描述了不同初始磁场条件时激波诱导R22气柱界面不稳定性的过程,揭示了磁场控制界面不稳定性的机理。另外,还分析了磁感应强度对界面不稳定性的影响,发现在磁场较小时,涡层附着于界面,但随着磁感应强度的增大,平均涡量随之增大,涡层与界面逐渐分离,最终更好地抑制了界面不稳定性。同时,还发现平均涡度拟能随着磁感应强度的增大而减小,而垂直磁场比平行磁场更能降低平均涡度拟能,因而平均涡度拟能可较好地反映磁场对不稳定性的影响效果。
关键词: 磁流体动力方程, 涡量, 磁场, 不稳定性, 激波
岩石射孔开裂的初步数值模拟
林英松, 姚劲松, 刘莹, 乔继延, 丁雁生
2019, 39(7): 075201. doi: 10.11883/bzycj-2018-0122
岩石射孔作业后孔眼周围裂缝分布规律对后续压裂有不可忽视的影响。选取射孔围岩的横切面为研究对象,将三维射孔侵彻过程简化为二维扩孔过程。考虑岩石细观非均匀性,设细观强度参数服从韦布尔分布。应用拉伸破坏准则和Mohr-Coulomb压剪破坏准则,并用模量折减法处理单元开裂,从而用FEPG软件实现了有限元数值模拟。模拟结果表明:射孔后的岩石可根据裂缝产生原因及分布由内而外划分为四个区域:压剪破坏区、拉伸破坏集中区、拉伸破坏扩展区和未破坏区。分析了不同射孔弹规格及围压条件下裂纹分布变化规律。与室内模拟实验结果进行对比分析,初步验证了模型的有效性。
关键词: 射孔实验, 围岩破坏, 裂缝分布, 有限元数值模拟
具有负泊松比效应蜂窝材料的面内冲击动力学性能
张新春, 刘颖, 李娜
2012, 32(5): 475-482. doi: 10.11883/1001-1455(2012)05-0475-08
基于显式动力有限元ANSYS/LS-DYNA,研究了面内冲击作用下具有负泊松比效应蜂窝材料的 动态冲击性能。在保证胞元壁长和壁厚不变的前提下,通过改变胞元扩张角,建立了内凹六边形蜂窝模型。 具体讨论了胞元扩张角和冲击速度对蜂窝材料面内冲击变形和能量吸收能力的影响。研究发现,在冲击载荷 作用下,内凹蜂窝材料的面内冲击性能依赖于胞元扩张角。胞元扩张角的绝对值越大,冲击端的平台应力越 高。随着冲击速度的提高,蜂窝材料表现出更强的能量吸收能力。
关键词: 固体力学, 能量吸收, 显式动力有限元, 蜂窝材料, 负泊松比效应, 平台应力, 面内冲击