基于Cowper-Symonds方程的相似理论修正方法

苏子星 何继业

苏子星, 何继业. 基于Cowper-Symonds方程的相似理论修正方法[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(3): 654-658. doi: 10.11883/bzycj-2016-0308
引用本文: 苏子星, 何继业. 基于Cowper-Symonds方程的相似理论修正方法[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(3): 654-658. doi: 10.11883/bzycj-2016-0308
SU Zixing, HE Jiye. Modified method for scaling law based on Cowper-Symonds equation[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(3): 654-658. doi: 10.11883/bzycj-2016-0308
Citation: SU Zixing, HE Jiye. Modified method for scaling law based on Cowper-Symonds equation[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(3): 654-658. doi: 10.11883/bzycj-2016-0308

基于Cowper-Symonds方程的相似理论修正方法

doi: 10.11883/bzycj-2016-0308
基金项目: 

陕西省工业科技攻关项目 2016GY-204

详细信息
    作者简介:

    苏子星(1992-), 男, 博士研究生, suzixing@mail.nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: O303

Modified method for scaling law based on Cowper-Symonds equation

  • 摘要: 针对应变率敏感材料冲击实验的指导需求,给出了一种传统相似理论的修正方法。该方法在已有的动态相似理论基础上,考虑了因实验时模型与全尺寸原型制造材料不同,而导致外载条件相似系数对应变率效应对结果造成的影响:通过引入Cowper-Symonds方程,重新推导了外载条件相似系数的计算公式,并对两种不同材料(是否应变率敏感)的缩放模型冲击实验结果进行讨论,表明该方法相较于传统理论能够准确给出外载条件相似系数、提高模型预测精度。
  • 图  1  固支方板受刚性球撞击模型

    Figure  1.  Model of fixed square plate impacted by rigid sphere

    图  2  4种理论模型与全尺寸原型位移-时间曲线对比

    Figure  2.  Scaled displacement vs. scaled time as compared between four theoretical models and the prototype

    表  1  4种相似理论质量相似系数与速度相似系数

    Table  1.   Four theories' mass factors & velocity factors

    相似系数 λm λυ
    MLT λ3 1
    Calladine λ λ
    VSG λ3 λq/(q-2)λσ01/(2-q)
    VSG+ λρλ3 $\sqrt {\frac{{{\lambda _{{\sigma _0}}}}}{{{\lambda _\rho }}}\frac{{{{[1 + {\lambda _v}{{\dot \varepsilon }_{\rm{p}}}/(\lambda {C_{\rm{m}}})]}^1}^{/{p_{\rm{m}}}}}}{{{{(1 + {{\dot \varepsilon }_{\rm{p}}}/{C_{\rm{p}}})}^{1/{p_{\rm{p}}}}}}}} $
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    表  2  材料参数

    Table  2.   Parameters of the materials

    材料 密度/(g·cm-3) 杨氏模量/GPa 屈服应力/GPa C/s-1 p
    2024铝合金 2.73 70 245 1.28×106 4
    45钢 7.85 206 420 40 5
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    表  3  不同材料及比例尺模型的初始外载条件

    Table  3.   Initial conditions for models in different materials & scales

    材料 比例尺 λm λv
    MLT Calladine VSG VSG+ MLT Calladine VSG VSG+
    2024铝合金 1:1 1 1 1 1 1 1 1 1
    45钢 1:1 1 1 1 2.88 1 1 1.31 0.82
    2024铝合金 1:2 0.125 0.5 0.125 0.125 1 0.5 1.00 1.00
    45钢 1:2 0.125 0.5 0.125 0.36 1 0.5 1.31 0.85
    2024铝合金 1:5 0.008 0.2 0.008 0.008 1 0.2 1.01 1.00
    45钢 1:5 0.008 0.2 0.008 0.023 1 0.2 1.32 0.92
    2024铝合金 1:10 0.001 0.1 0.001 0.001 1 0.1 1.01 1.00
    45钢 1:10 0.001 0.1 0.001 0.00288 1 0.1 1.32 0.98
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-17
  • 修回日期:  2017-01-25
  • 刊出日期:  2018-05-25

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