• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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多胞材料的动态应力应变状态及其一致近似关系
王鹏, 朱长锋, 郑志军, 虞吉林
2019, 39(1): 013102. doi: 10.11883/bzycj-2017-0280
多胞材料在高速冲击下呈现出逐层压溃的变形模式,塑性冲击波模型可以用来表征这种集中变形带的传播行为。本文中采用截面应力计算方法得到了随机蜂窝在恒速冲击下的一维应力分布,进而对冲击波的传播规律进行了分析。比较了高速冲击下由不同方法得到的冲击波速度与冲击速度的关系,结果表明R-PP-L(率无关,刚性-理想塑性-锁定)模型高估了冲击波速度,但R-PH(率无关,刚性-塑性硬化)模型以及一维冲击波理论得到的冲击波速度与有限元结果比较接近。冲击波速度与冲击速度在高速情形下趋于线性关系,但随着冲击速度的减小,冲击波速度不断减少并趋于常数。根据这一特征和塑性冲击波模型,发展了可以表征冲击波速度与冲击速度的关系、动态应力应变关系的一致近似模型。
关键词: 多胞材料, 应力分布, 冲击波理论, 冲击波速度, 应力应变关系
具有恒定冲击载荷的梯度泡沫金属材料设计
常白雪, 郑志军, 赵凯, 何思渊, 虞吉林
2019, 39(4): 041101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0431
多胞材料可通过大变形大量地吸收冲击能量,引入密度梯度可进一步提高其耐撞性。梯度多胞材料的宏观力学响应对材料密度分布极为敏感,不同类型的细观构型的影响也极为不同。已有的研究工作主要局限在对给定的密度梯度分析其动态响应,较少对耐撞性设计方法进行研究。本文针对梯度闭孔泡沫金属材料,基于非线性塑性冲击波模型发展了耐撞性反向设计方法,以维持冲击物受载恒定为目标,运用级数法获得了简化模型和渐近解。利用变胞元尺寸法构建了连续梯度变化的三维Voronoi细观有限元模型,并利用ABAQUS/Explicit有限元软件对理论设计进行数值验证。结果表明,反向设计理论简化模型的渐近解对于梯度闭孔泡沫金属材料的耐撞性设计是有效的,所提出的耐撞性设计方法在控制冲击吸能过程和冲击物受载方面具有指导意义。
关键词: 梯度多胞材料, 耐撞性, 渐近解, 冲击波模型, 细观有限元模型
列车分布式吸能系统的波传播特性和参数分析
丁兆洋, 郑志军, 虞吉林
2019, 39(3): 035101. doi: 10.11883/bzycj-2018-0053
建立了考虑车厢中弹性波传播影响的列车分布式吸能系统的简化理论模型。基于一维应力波理论,对碰撞过程中各吸能器的响应进行了理论分析,得到相关的控制方程并求解。观察到各吸能器界面上典型的阶段性、平台样的速度响应,并分析了其机理,进而对如何合理设置和排布吸能器进行了分析。结果表明:对于相邻的吸能器,碰撞前端吸能器的压垮强度应高于后端,否则后端吸能器无法同时发挥作用;各吸能器的平台应力的大小和排布是决定吸能系统作用效果的控制参量,能够决定各吸能器的吸能时长和吸能总量。具体分析了相邻吸能器的平台应力分布对系统吸能性能的影响,得到了在所研究的情况下使总吸能量最大的优化设计参数。该研究可为列车分布式吸能系统的优化设计提供理论指导。
关键词: 弹性波, 分布式吸能系统, 平台应力, 优化设计, 传播特性, 压溃强度