• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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高温SHPB实验技术及其应用
谢若泽, 张方举, 颜怡霞, 田常津, 李玉龙, 陈裕泽, 李思忠, 陶俊林
2005, 25(4): 330-334. doi: 10.11883/1001-1455(2005)04-0330-05
介绍了高温分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验方法,建立了一套高温SHPB实验系统,利用该系统研究了温度对某种抗氢钢动态压缩力学性能的影响,实验温度最高达到1000 ℃,应变率为500~1000 s-1。仅对试件进行加温,并利用一套气动装置在加载前快速完成系统的组装,以尽量减小试件中温度分布的不均匀性。研究结果表明:该气动装置可以将加载前杆端与试件的完全接触时间控制在500 ms内;该抗氢钢的温度软化效应很明显,且温度敏感性随温度升高而下降。
关键词: 固体力学, 高温SHPB系统, 动态压缩, 抗氢钢, 力学性能
碳纤维增韧的陶瓷基复合材料在高温高应变率下的压缩力学行为
索涛, 戴磊, 石春森, 李玉龙, 杨建波
2012, 32(3): 297-302. doi: 10.11883/1001-1455(2012)03-0297-06
利用高温电子万能试验机和具有高温同步自组装功能的Hopkinson压杆对二维C/SiC复合材料 进行了应变率为10-4~103s-1,温度为293~1273K下的单轴压缩力学性能测试。实验结果表明:二维C/ SiC复合材料破坏时并未表现出典型的脆性破坏,而是在应力达到压缩强度时出现了显著的应变软化,在经 历了较大的变形后才最终破坏,同时材料还表现出良好的高温承载能力及一定的温度和应变率依赖性。随着 温度的升高,复合材料的压缩强度呈降低的趋势。与准静态下室温压缩时相比,材料在1273K 时的压缩强 度的降低程度不超过30%,但压缩强度对应变率的敏感性随着温度的升高而增大。由于高温下试样氧化,C/ SiC复合材料压缩强度对应变率的敏感性在温度为1073K时显著增大。
关键词: 固体力学, 压缩强度, 单轴压缩, C/SiC复合材料, 高温, 高应变率
复合材料T型接头冰雹高速撞击损伤的数值模拟
刘建刚, 李玉龙, 索涛, 崔浩
2014, 34(4): 451-456. doi: 10.11883/1001-1455(2014)04-0451-06
利用高速空气炮进行了冰雹撞击复合材料T型接头的实验,研究了不同撞击速度下结构的损伤情况。同时,采用光滑质点流体动力学方法与黏聚区模型相结合的方法,对冰雹撞击复合材料T型接头进行了数值模拟。通过与实验结果的对比,验证了数值模拟模型的有效性。在此基础上,利用数值模型研究了影响复合材料T型接头冰雹撞击损伤的各种因素。计算结果表明:冰雹撞击对复合材料T型接头造成的损伤主要为分层损伤;冰雹的撞击速度、尺寸、入射角等,都对T型接头的损伤程度有很大影响;T型接头的分层面积与冰雹的撞击能量之间呈近似线性关系,分层面积随着撞击能量的增大而增大;冰雹的入射角越大,分层面积与撞击力峰值也越大。
关键词: 固体力学, 分层损伤, 黏聚区模型, 复合材料T型接头, 冰雹, 高速撞击
2D-C/SiC复合材料应变率相关的动态本构模型
刘明爽, 李玉龙, 陶亮, 徐绯, 成来飞
2008, 28(5): 421-426. doi: 10.11883/1001-1455(2008)05-0421-06
分别在电子万能实验机和SHPB(split Hopkinson press bar)实验装置上对2D-C/SiC复合材料进行了静态、动态实验,探讨了该材料在10-4~2.8103 s-1的应变率范围内的层向压缩力学性能。实验结果表明,在动态加载条件下,2D-C/SiC复合材料的应力应变呈非线性关系。随着应变率的提高,破坏强度提高、失效应变减小,弹性模量增加。弹性模量与对数应变率基本呈线性关系。提出了一个含有与应变率相关的损伤变量的动态本构方程,该方程与实验结果吻合较好。
关键词: 固体力学, 动态本构模型, SHPB系统, 陶瓷基复合材料, 损伤变量
飞机加强蒙皮在12.7 mm弹丸撞击下的变形与破坏
展全伟, 郭伟国, 李玉龙, 马君峰
2006, 26(3): 228-233. doi: 10.11883/1001-1455(2006)03-0228-06
为了研究飞机蒙皮在12.7 mm标准机枪弹丸射击下的损伤,对3 mm厚LY-12 CZ材料的单蒙皮及其加筋板进行了模拟弹击试验。通过试验研究,建立了一个由高速气炮、弹体与弹托分离机构、连续位移激光测速装置和弹丸回收装置组成的系统并被有效地用于弹丸正撞击试验。通过对四边固支的3 mm厚蒙皮用12.7 mm直径弹丸进行速度约60~300 m/s的正撞击试验,结果表明,靶板从微小损伤到完全击穿;弹击造成的变形区有效直径随弹丸速度的增大呈幂指数趋势下降;弹击引起的变形深度随弹丸撞击速度的增加呈直线下降;靶板上的应变随弹丸速度的增加逐渐降低。弹丸剩余速度随弹丸撞击速度的增加呈直线上升。最后利用DYNA3D程序对单蒙皮及其加筋板进行了弹击数值模拟,模拟结果与弹击试验结果较吻合。
关键词: 固体力学, 损伤, 数值模拟, 加强蒙皮, 高速气炮
基体材料对铝蜂窝动态强化特性的影响
谭思博, 侯兵, 李玉龙, 赵涵
2015, 35(1): 16-21. doi: 10.11883/1001-1455(2015)01-0016-06
为了明确基体材料对铝蜂窝动态强化行为的影响,首先从铝蜂窝结构中取出蜂窝壁,制成小试样并对其进行了力学性能测试,然后对几何参数相同而基体材料不同的2种铝蜂窝材料分别进行了单轴面外静态和动态压缩实验。实验结果表明,2种铝蜂窝均存在明显的动态强化现象,但动态强化率存在显著差异。横向惯性理论可以解释蜂窝的动态强化行为和强化率的差异:基体材料应变硬化率高的铝蜂窝,其面外方向的动态强化现象相对更显著。
关键词: 固体力学, 基体材料, 动态强化, 铝蜂窝, 面外压缩
确定材料在高温高应变率下动态性能的Hopkinson杆系统
李玉龙, 索涛, 郭伟国, 胡锐, 李金山, 傅恒志
2005, 25(6): 487-492. doi: 10.11883/1001-1455(2005)06-0487-06
描述了一种利用Hopkinson杆装置确定在高温(温度可高达1 173 K)、高应变率下材料动态性能的试验方法。在试样加温过程中,试样不与入射杆及透射杆接触。当试样加热到预定温度时,气压驱动同步组装系统,推动透射杆及试样,使得应力波到达入射杆与试样接触面时,入射杆、试样及透射杆紧密接触。利用以上系统,完成了连铸单晶铜及上引法连铸多晶铜从室温到1 085 K范围内的应力应变曲线。测试结果表明,不论是上引法连铸多晶铜还是连铸单晶铜,流动应力随温度的升高而下降,在温度低于585 K时,材料的应变硬化率明显大于在温度高于585 K时的应变硬化率。
关键词: 固体力学, 流动应力, Hopkinson杆, 高温, 高应变率, 应变硬化
SiC增强颗粒分布规律对梯度装甲板抗侵彻过程的影响
蒋宝权, 李玉龙, 刘元镛, 虞青俊
2005, 25(6): 493-498. doi: 10.11883/1001-1455(2005)06-0493-06
利用LS-DYNA软件,对SiC颗粒增强铝合金复合材料的增强相体积百分含量沿厚度连续分布的梯度装甲板进行了抗侵彻过程的数值分析。给出了四种SiC体积含量连续分布的梯度板模型抗侵彻过程的数值计算结果,并与钢板材料进行比较。结果表明:改变梯度装甲板增强颗粒的体积含量沿装甲板厚度方向的分布,能极大地提高梯度装甲板的抗弹击性能,大大地降低防护装甲的自身重量。当SiC颗粒平均体积含量一定时,SiC增强颗粒在表面的体积含量越高,抗侵彻性能越好,也就是f0=0.80,参数b=4时,具有最佳的抗侵彻能力,比同厚度的钢板要好得多。
关键词: 固体力学, 抗侵彻, LS-DYNA, 梯度装甲板, Sic增强颗粒
YB-2航空有机玻璃的应变率和温度敏感性及其本构模型
史飞飞, 索涛, 侯兵, 李玉龙
2015, 35(6): 769-776. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0769-08
为了理解和评价YB-2航空有机玻璃在极端环境下的动态力学性能,采用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆对YB-2航空有机玻璃在218~373 K温度范围、10-3~3 000 s-1应变率范围内的压缩力学行为进行了研究,得到了材料的应力应变曲线。结果表明:随着温度的升高,材料的流动应力逐渐减小而破坏应变呈现增大的趋势;温度相同时,材料的流动应力随应变率的增加而增大,破坏应变随应变率的增加而减小。随着应变率的提高,材料的应变软化效应更加剧烈。基于朱-王-唐(ZWT)本构模型,得到了考虑温度效应的本构参数。结果显示,在8%应变范围内,改进的考虑温度效应的本构模型可以较为理想地表征该材料的应力应变响应。
关键词: 固体力学, 本构模型, Hopkinson压杆, YB-2航空有机玻璃, 应变率, 温度效应
薄壁异形环截面管材料环向动态拉伸特性测试
杨建波, 李玉龙, 索涛, 宋保永
2011, 31(1): 95-100. doi: 10.11883/1001-1455(2011)01-0095-06
针对薄壁异形环截面管状结构,结合有限元分析,提出了基于Hopkinson拉杆技术的环向材料动 态拉伸实验方法;设计了特殊的夹具,采用空心透射杆提高透射波幅值;并对1Cr18Ni9Ti材料薄壁异形环截 面管状结构进行不同应变率下的冲击拉伸实验。实验结果表明,该实验方法可适用于这种薄壁异形环截面管 状结构,该结构具有良好的塑性变形能力,断裂应变随应变率的提高明显降低,拉伸强度随应变率的提高明显 增大。
关键词: 固体力学, 拉伸强度, 动态拉伸, Hopkinson拉杆, 异形环, 空心透射杆 中
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