线性黏弹性球面波的特征线分析
赖华伟, 王占江, 杨黎明, 王礼立
2013, 33(1): 1-10. doi: 10.11883/1001-1455(2013)01-0001-10
基于ZWT黏弹性本构方程建立了体现高应变率效应的黏弹性球面波的控制方程组,包含5个偏微分方程,解5个未知量v、r、、r和。采用特征线法,问题转化为解3族特征线上的5个常微分方程,物理上图像清晰,数学上易于求解。特征线数值分析显示,黏弹性球面波的衰减和弥散效应超过线弹性球面波。球面扩散引起的环向拉应力是导致介质拉伸破坏的主因。进一步还针对强间断黏弹性球面波得出其衰减特性的解析表达式,表明这种更强的衰减特性是几何扩散效应和本构黏性效应两者共同作用的后果。
关键词: 爆炸力学, 黏弹性, 特征线法, 球面波, 冲击波, 衰减
基于ZWT方程的线黏弹性球面波分析
卢强, 王占江, 王礼立, 赖华伟, 杨黎明,
2013, 33(5): 463-470. doi: 10.11883/1001-1455(2013)05-0463-08
针对时间尺度为1~100 s的爆炸冲击加载,忽略低频Maxwell体的松弛效应,同时为简化分析,忽略非线性弹簧效应项,推导了三维应力状态下的线黏弹性ZWT本构关系。基于球面波的基本动力学方程,结合ZWT线黏弹性本构关系,得到了以位移u表征的三阶波动方程。利用该方程分析固体介质中线黏弹性球面波传播过程中的吸收和弥散现象,得知:高频球面波的衰减因子趋于常数,相速趋于高频下的纵波速度;低频球面波的衰减因子和圆频率的平方成正比,其相速趋于低频下的纵波速度;低频球面波的纵波波速低于高频球面波的纵波波速,两者的比值和介质的泊松比、弹性模量及Maxwell体弹性模量相关。
关键词: 爆炸力学, 三阶波动方程, 线黏弹性ZWT(朱-王-唐), 本构关系, 球面波, 冲击波, 衰减
研究材料动态本构特性中的重要作用
王礼立, 王永刚
2005, 25(1): 17-25. doi: 10.11883/1001-1455(2005)01-0017-09
在材料动态本构关系的研究中,不论是由波传播信息反求材料本构关系,即所谓解第二类反问题,还是利用应力波效应和应变率效应解耦的方法(如SHPB技术),应力波传播实际上都起着关键作用。在一般性讨论的基础上,就SHPB试验技术分析了应力波传播如何影响材料动态本构特性的有效确定。对于应力/应变沿试件长度均匀分布假定以及一维应力波假定,着重进行了分析。
关键词: 爆炸力学, 应力波传播, SHPB, 材料动态本构特性, 爆炸/冲击载荷, 应变率效应
平板撞击下C30混凝土中冲击波的传播特性
王永刚, 王礼立
2010, 30(2): 119-124. doi: 10.11883/1001-1455(2010)02-0119-06
采用1级气炮加载技术和锰铜应力计多点测试技术,开展了C30混凝土在平板撞击条件下的冲击压缩实验研究。基于锰铜应力计实测的应力波形,研究了混凝土中冲击波的传播特性,结果显示冲击波的应力峰值随传播距离呈现明显的衰减特性,衰减过程可分为2个阶段。在早期阶段,卸载波没有赶上前面传播的冲击波,冲击波应力峰值衰减较慢,主要是混凝土材料的本构粘性效应所引起的;而后期阶段应力峰值的快速衰减则归因于混凝土材料的本构粘性效应、后续的来自飞片自由面的反射波追赶卸载、边侧稀疏波卸载及波传播的几何弥散效应的共同作用;另外,冲击波在混凝土中传播的升时也随着传播距离逐渐增大,即由强间断波逐渐转化为弱间断波。
关键词: 爆炸力学, 冲击波衰减, 锰铜应力计, 混凝土
液体环轴对称抛洒首次破碎的理论分析
秦承森, 王裴, 王丽丽, 石艺娜, 洪滔
2007, 27(3): 198-223. doi: 10.11883/1001-1455(2007)03-0198-06
对于水和无水乙醇环形轴对称抛洒实验的首次破碎结果的分析表明,在给定实验条件下,液体密度大约是气体的1000倍,液体首次破碎的过程分2个阶段:首先,界面不稳定性非线性发展,液体尖钉在惯性力和空气阻力的作用下,拉伸变细变长;然后在射流不稳定性的作用下,断裂成液体珠串。这个理论分析给出的首次破碎的平均液体直径与实验结果基本一致。理论分析表明,无水乙醇破碎液滴的平均直径比水液滴小,是无水乙醇表面张力值仅为水的1/3的一个必然结果。
关键词: 爆炸力学, 抛洒, 界面不稳定性, 液体环, 首次破碎
延性金属层裂模型比较
王永刚, 贺红亮, 陈登平, 王礼立, 经福谦
2005, 25(5): 467-471. doi: 10.11883/1001-1455(2005)05-0467-05
在平面一维弹塑性流动有限差分计算程序中加入4种延性金属层裂模型,对平板撞击层裂实验进行数值模拟。结果表明:简单最大拉伸应力模型和简单损伤累积模型能定性反映层裂的物理现象,由于忽略损伤对本构的影响,计算结果和实验有偏差,但模型要求参数较少,对于一些精度要求不是很高的工程问题,可以采用;从材料损伤断裂物理本质出发,采用微损伤统计方法得到的NAG模型和封加波损伤度函数模型,能很好地再现实测的自由面速度剖面,数值计算结果与实验吻合很好。
关键词: 固体力学, 层裂, 数值模拟, 延性金属, 断裂模型
高应变率大变形下的聚丙烯/尼龙共混高聚物损伤型本构特性
孙紫建, 王礼立
2006, 26(6): 492-497. doi: 10.11883/1001-1455(2006)06-0492-06
对两种采用不同相容剂的聚丙烯(PP)和尼龙(PA)共混高聚物材料在大变形下的粘弹性力学行为进行研究,着重考察应变率效应和损伤的演化,从而分析不同的界面分子设计对共混体系材料宏观性能的作用。在准静态及冲击实验研究的基础上,基于ZWT非线性粘弹性模型,并结合了遗传算法,分别得到了能有效描述两种共混高聚物大变形阶段计及损伤的非线性粘弹性本构关系。两种材料在不同加载条件下表现出明显不一致的性能,原因在于其损伤演化的率相关性,且两种材料的大变形机制存在一定的差别,能用ZWT方程进行描述的范围也不一样。
关键词: 固体力学, 本构关系, 遗传算法, 共混高聚物, 损伤演化
SHPB试验中粘弹性材料的应力均匀性分析
朱珏, 胡时胜, 王礼立,
2006, 26(4): 315-322. doi: 10.11883/1001-1455(2006)04-0315-08
采用特征线解法,对满足ZWT方程的粘弹性材料在高应变率SHPB试验中的应力均匀性进行了数值研究。着重分析了不同的材料本构粘性(松弛时间)、瞬态波阻抗比和入射波升时对于试样中应力均匀性、应变均匀性和平均应变率等的影响。为今后动态试验的试样设计提供了一定的理论依据。
关键词: 固体力学, 应力均匀性, 特征线解法, 粘弹性, 高应变率, SHPB
Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾
胡时胜, 王礼立, 宋力, 张磊
2014, 34(6): 641-657. doi: 10.11883/1001-1455(2014)06-0641-17
简要回顾了Hopkinson 压杆实验技术在中国的发展历程及推广应用。系统介绍了关于金属、高聚物、复合材料、脆性材料、混凝土及软材料、泡沫材料等材料的SHPB实验技术研究,并对相关材料的实验结果进行简要讨论。
关键词: 固体力学, 霍普金森压杆, 实验技术, 金属, 高聚物, 复合材料, 脆性材料, 混凝土, 软材料, 泡沫
用浮阻力模型研究Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合
杨玟, 王丽丽, 周海兵, 张树道
2015, 35(3): 423-427. doi: 10.11883/1001-1455(2015)03-0423-05
采用浮阻力模型对激波管低压缩和激光加载高压缩情况下的Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合现象进行了研究。通过与实验和理论分析结果进行比较发现:为了达到好的吻合,Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下阻力系数的取值范围(2.0~5.36)比Rayleigh-Taylor不稳定性情况下的值(3.3~4.0)宽得多;而在Richtmyer-Meshkov不稳定性情况下,高压缩时阻力系数的不确定度(约为3.36)明显高于低压缩时的值(约为1.46),模型的进一步完善还有待于更精确实验的验证。研究显示:指数律经验公式中指数随工况的不同而显著变化,目前工程设计中采用指数律经验公式是粗糙的。
关键词: 流体力学, Richtmyer-Meshkov不稳定性, 浮阻力模型, 扰动界面, 压缩比
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