7075-T6铝合金在Taylor冲击实验中的宏观力学响应及细观结构演化

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作者 赵英杰 胡广 +3 位作者 马胜国 张团卫 赵聃 王志华 《热加工工艺》 北大核心 2024年第14期79-86,共8页

将实验和晶体塑性有限元(CPFEM)方法相结合,研究了7075-T6铝合金在Taylor冲击实验中的宏观力学响应以及其细观结构的演化。使用电子背散射衍射技术(EBSD)对实验前7075-T6铝合金的细观结构进行表征。通过修改强化模型和流动准则在CPFEM... 将实验和晶体塑性有限元(CPFEM)方法相结合,研究了7075-T6铝合金在Taylor冲击实验中的宏观力学响应以及其细观结构的演化。使用电子背散射衍射技术(EBSD)对实验前7075-T6铝合金的细观结构进行表征。通过修改强化模型和流动准则在CPFEM模型中引入位错密度作为内部状态变量,并结合动态压缩实验得到的应力-应变曲线确定7075-T6铝合金相关的模型参数。结果表明:考虑位错密度的CPFEM模型可有效地描述7075-T6铝合金在不同速度Taylor冲击实验中的宏观和微观力学响应。与实验结果对比,CPFEM模型合理地预测了冲击后子弹的外部轮廓变化,其预测的撞击面半径和子弹剩余长度与实验结果误差均在10%以内。此外,CPFEM模型预测7075-T6铝合金冲击后的织构演化同动态冲击后结果大致相同,均表现为生成了较多的R-Cube织构和Goss织构,而Cube织构和Cu织构大量减少。随着冲击速度的增加,R-Cube织构、S织构的体积分数逐渐增大,Cube织构、Cu织构和Brass的体积分数逐渐减少。同时,CPFEM模型预测到撞击后子弹颈缩段的产生。随着冲击速度的增加,子弹的对数应变和位错密度均有上升,最大值均出现在撞击面;在同一速度下,撞击面上外表面处平均位错密度的值小于轴心处的值。 展开更多

关键词 晶体塑性有限元 Taylor冲击 位错密度 织构

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湍流边界层均匀动量区统计分形特性的PIV实验研究 被引量：4

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作者 陈怡纯 田海平 +1 位作者 马国祯 陈纪仲 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期34-44,共11页

均匀动量区(UMZs)作为动量相近的局部区域成为新的湍流拟序结构成员,研究其统计特性与变化规律、分析其成因和研究其与其他湍流结构的内在关联,是深入认识壁湍流的重要途径.通过粒子图像测速系统(PIV)测量得到了具有高时空分辨率的湍流... 均匀动量区(UMZs)作为动量相近的局部区域成为新的湍流拟序结构成员,研究其统计特性与变化规律、分析其成因和研究其与其他湍流结构的内在关联,是深入认识壁湍流的重要途径.通过粒子图像测速系统(PIV)测量得到了具有高时空分辨率的湍流边界层流法向流场,对UMZs分区和界面位置等进行了统计,并基于瞬态流场分析了UMZs分界线与发卡涡(包)为主的湍流结构的位置关联,结果发现:UMZs流向速度概率密度函数(PDF)和界面厚度的统计分析呈现普适的分形特性,且不受湍流/非湍流界面(TNTI)和雷诺数的影响;瞬态流场UMZs数目在湍流间歇区较大,而湍流结构发展充分、层次丰富时的瞬态流场UMZs数目却较少;壁湍流涡包结构内多个发卡涡的空间分布规律决定了UMZs的统计分形特征;在近壁UMZs分界线向湍流结构存在区域集中靠拢,在外区UMZs分界线穿越展向涡核,正向涡旋导致UMZs分界线在法向上的聚集,反向涡旋引起UMZs分界线在流向上产生分离. 展开更多

关键词 均匀动量区 分形特性 湍流结构 发卡涡包

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壁湍流摩阻时空信号无接触测量实验研究

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作者 陈纪仲 田海平 +2 位作者 丁俊飞 马国祯 陈怡纯 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期66-74,共9页

壁湍流摩擦阻力的产生机理与实验测量是壁湍流基础研究中的重要课题,关系到流动减阻发展和工程技术变革。在壁湍流复杂相干结构迁移演化过程中,会引起内外区强烈的动量交换,使黏性底层速度梯度呈现时空变化,即局部摩擦阻力与相干结构迁... 壁湍流摩擦阻力的产生机理与实验测量是壁湍流基础研究中的重要课题,关系到流动减阻发展和工程技术变革。在壁湍流复杂相干结构迁移演化过程中,会引起内外区强烈的动量交换,使黏性底层速度梯度呈现时空变化,即局部摩擦阻力与相干结构迁移演化呈现时空关联特性。目前鲜有实验测量技术能同时对摩擦阻力时空信号及与其关联的湍流结构发展演化过程进行精准、同步的测量。作为一种无接触的流场测量方法,PIV在摩擦阻力测量方面不断被寄予厚望。本文基于高时空分辨率2D2C TRPIV时序流场的粒子图像数据,开发了一种可调时空分辨率互相关算法(Adjustable Spatio-Temporal Resolution Cross Correlation,ASTRCC)。利用该算法计算了具有高时空分辨率的壁面摩擦阻力,探究了摩擦阻力的空间波动性与时间延迟性,并从时空演化角度探索了壁湍流相干结构与局部流场摩擦阻力的时空关联特性,验证了该算法的正确性。 展开更多

关键词 壁面摩擦阻力 时空演化 湍流相干结构 粒子图像测速 可调时空分辨率互相关算法

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Al_(0.1)CoCrFeNi高熵合金的力学性能和变形机理 被引量：9

4

作者 陈刚 王璐 +3 位作者 杨静 李强 吕品 马胜国 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期106-111,共6页

Al_(0.1)CoCrFeNi高熵合金由真空磁悬浮熔炼制备而成,利用INSTRON力学试验机进行室温准静态拉伸,采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和纳米压痕仪对实验前后样品的晶体结构、形貌、成分、组织、硬度和蠕... Al_(0.1)CoCrFeNi高熵合金由真空磁悬浮熔炼制备而成,利用INSTRON力学试验机进行室温准静态拉伸,采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和纳米压痕仪对实验前后样品的晶体结构、形貌、成分、组织、硬度和蠕变行为进行了研究。结果表明,经拉伸变形后,合金具有优异的强塑积(约为24GPa·%)、显著的应变硬化效应和更好的抗蠕变行为。试样的断裂模式为典型的微孔聚集型断裂。晶粒内部含有大量的微带组织,其带宽为200～300nm。分析认为,微观组织中的微带诱导塑性效应是合金具有优异的应变硬化能力的一个重要原因。 展开更多

关键词 高熵合金 微观组织 力学性能 微带诱导塑性效应

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不同应变率下蓝宝石透明陶瓷玻璃的力学响应 被引量：7

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作者 牛欢欢 闫晓鹏 +2 位作者 罗浩舜 陈佳君 李志强 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期72-81,共10页

蓝宝石(A1_(2)O_(3))是透明陶瓷玻璃,它相较传统陶瓷(A1_(2)O_(3))有优良的透光性,而且保留了陶瓷优良的力学性能。利用电子拉伸机和分离式霍普金森杆设备对试样进行准静态应变率为(10^(−4)、10^(−3)、10^(−2)s^(−1))和4种动态应变率(85... 蓝宝石(A1_(2)O_(3))是透明陶瓷玻璃,它相较传统陶瓷(A1_(2)O_(3))有优良的透光性,而且保留了陶瓷优良的力学性能。利用电子拉伸机和分离式霍普金森杆设备对试样进行准静态应变率为(10^(−4)、10^(−3)、10^(−2)s^(−1))和4种动态应变率(850、1100、1300、1450 s^(−1))下的单轴压缩力学行为,用高速摄像机记录了蓝宝石透明陶瓷玻璃试样在准静态和动态压缩下的破坏过程。实验结果表明:从加载过程中的应力应变曲线是由加载段和失效段组成的,该材料是典型的脆性材料,并且有明显的应变率效应,随着应变率的提高,蓝宝石透明陶瓷玻璃的抗压强度也会提高;准静态和动态压缩下蓝宝石透明陶瓷玻璃都是在宏观裂纹扩展作用下失效破坏。通过分析不同应变率下蓝宝石透明陶瓷玻璃的破坏过程,分析得到该材料的失效是在加载的过程中,在蓝宝石透明陶瓷玻璃承载能力最低的区域出现裂纹源,然后裂纹成形并沿着加载方向扩展,然后裂纹之间相互交错,最终达到饱和状态破坏失效;在高应变率下,极短的时间内产生多处裂纹源,需要更大的能量去使裂纹成形、扩展,宏观上就表现为应变率效应。 展开更多

关键词 蓝宝石透明陶瓷玻璃 压缩强度 失效模式 破坏过程 应变率效应

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三维整体中空复合材料的力学性能研究进展 被引量：4

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作者 郭章新 李忠贵 +4 位作者 崔俊杰 朱明 贺奇 李永存 栾云博 《航空制造技术》 2019年第4期22-31,共10页

三维整体中空复合材料是一种新型的夹芯结构材料,是将芯材和上下面板交织连接在一起,芯材和面板构成一个整体。三维整体中空复合材料的面板与芯材为一体结构且一次固化成型,因此具有优异的抗分层、抗冲击、高损伤容限等性能。研究三维... 三维整体中空复合材料是一种新型的夹芯结构材料,是将芯材和上下面板交织连接在一起,芯材和面板构成一个整体。三维整体中空复合材料的面板与芯材为一体结构且一次固化成型,因此具有优异的抗分层、抗冲击、高损伤容限等性能。研究三维整体中空复合材料的力学性能对其结构设计与应用具有重要的指导意义。详细介绍了三维整体中空复合材料的平压性能、侧压性能、剪切性能、弯曲性能等力学性能的研究进展,提出目前研究存在的问题,以期为以后的发展提供研究方向。 展开更多

关键词 三维整体中空复合材料 平压性能 侧压性能 剪切性能 弯曲性能 冲击性能

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爆炸载荷下蜂窝/波纹夹芯方板的动力学行为研究 被引量：1

7

作者 王大江 李鑫 朱健 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2018年第6期881-885,共5页

采用弹道摆锤测试系统对铝波纹、铝蜂窝夹芯板进行了爆炸冲击加载实验。通过改变炸药量及炸药位置实现对结构不同冲量的加载,分析对比了不同冲量作用下两种金属夹芯板的变形/失效模式。实验结果表明,爆炸载荷作用下波纹芯层和蜂窝芯层... 采用弹道摆锤测试系统对铝波纹、铝蜂窝夹芯板进行了爆炸冲击加载实验。通过改变炸药量及炸药位置实现对结构不同冲量的加载,分析对比了不同冲量作用下两种金属夹芯板的变形/失效模式。实验结果表明,爆炸载荷作用下波纹芯层和蜂窝芯层表现出的变形失效模式较为相似,包括中心压实区域,部分压实区域以及边界处的剪切变形;但在冲量较大时,波纹芯层在边界处的剪切变形更为明显。在载荷条件及芯层平均密度一定的情况下,由于梯形波纹芯层较蜂窝芯层较弱的能量吸收能力,波纹夹芯板将产生更大的残余挠度。实验结果对波纹夹芯板和蜂窝夹芯板在抗爆结构中的选择应用具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 固体力学 变形失效模式 蜂窝夹芯板 波纹夹芯板 爆炸载荷

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爆炸载荷作用下夹层玻璃动态响应的近场动力学数值模拟 被引量：3

8

作者 王木飞 李志强 张英杰 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期869-876,共8页

为了研究透明夹层玻璃在爆炸载荷下自发的动态断裂行为,引入近场动力学(PD)模拟玻璃裂纹的萌生、扩展、分叉、贯通和止裂等动态响应。首先,通过落锤冲击实验和野外爆炸实验得到相关的参数和损伤模态;然后,通过使用键基PD对夹层玻璃进行... 为了研究透明夹层玻璃在爆炸载荷下自发的动态断裂行为,引入近场动力学(PD)模拟玻璃裂纹的萌生、扩展、分叉、贯通和止裂等动态响应。首先,通过落锤冲击实验和野外爆炸实验得到相关的参数和损伤模态;然后,通过使用键基PD对夹层玻璃进行数值模拟,玻璃零件采用三维不连续伽辽金算法,胶层采用黏接层有限元算法,采用接触算法实现两部分的耦合;最后,通过较大幅度地改变TNT炸药量、爆炸距离、PVB胶层厚度和内外层玻璃的厚度,系统研究夹层玻璃的裂纹扩展规律。仿真结果表明:1)PD可以很好地模拟夹层玻璃自发断裂失效和裂纹扩展行为;2)爆炸距离、炸药量和PVB胶层厚度对夹层玻璃结构的动态响应有着显著的影响;3)通过对不同药量炸药下外层玻璃向内凹陷的最大挠度的比较,发现PD方法与实验、单元删除法结果有很好的契合度,且PD方法的误差范围低于单元删除法;4)PD方法中外层玻璃的能量吸收率远远高于内层玻璃和PVB夹层,同时内外层玻璃厚度的分布对能量吸收率也存在很大的影响,PD方法与单元删除法结果有很高的一致性。 展开更多

关键词 近场动力学 爆炸载荷 夹层玻璃 单元删除法 裂纹扩展

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离岸流灾害水动力学过程的数值模拟研究 被引量：1

9

作者 田海平 陈雷 +1 位作者 王维 辛立彪 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期92-101,共10页

离岸流是近岸流的重要组成部分,当波浪受到特殊海滩地形的影响,会形成一股沿着离岸方向运动的高速水流,能够迅速将人带离海岸,对海滨安全造成威胁。为了深入探究离岸流的形成机理及水动力学特性,本文基于二阶Stokes波浪理论,采用了更为... 离岸流是近岸流的重要组成部分,当波浪受到特殊海滩地形的影响,会形成一股沿着离岸方向运动的高速水流,能够迅速将人带离海岸,对海滨安全造成威胁。为了深入探究离岸流的形成机理及水动力学特性,本文基于二阶Stokes波浪理论,采用了更为光滑的变截面沙坝模型,通过流体体积法捕捉自由液面,对离岸流进行三维数值模拟探究。本文重点分析了离岸流产生时流场的瞬时速度、时均速度、压强等不同参量的分布规律,结果显示在沙坝和海岸线之间,有一对方向相反的水循环体系;对比不同流层离岸流的速度,了解到波浪与离岸流的耦合作用;并探究了入射波波高对离岸流强度及分布区域的影响,深化了对离岸流水动力学过程的认识。 展开更多

关键词 离岸流 数值模拟 二阶Stokes波 三维流场 沙坝海滩

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改进的基于贝叶斯框架和Lamb波的复合材料损伤定位方法

10

作者 范朝珠 李志强 +1 位作者 刘鹏 王菡 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期499-508,共10页

研究了一种改进的在贝叶斯框架下将椭圆轨迹法与概率成像法进行概率集成的重构算法,通过研究Lamb波在复合材料层合板上的传播特性,对重构算法进行改进,解决了原有算法对于传感器网络边缘的分层损伤定位不准确的问题。本研究还以曲面复... 研究了一种改进的在贝叶斯框架下将椭圆轨迹法与概率成像法进行概率集成的重构算法,通过研究Lamb波在复合材料层合板上的传播特性,对重构算法进行改进,解决了原有算法对于传感器网络边缘的分层损伤定位不准确的问题。本研究还以曲面复合材料层合板为例,进行了几种不同分层损伤工况下的有限元分析,提出了权重系数β,为该方法应用在曲面复合材料层合板上提供了可靠的解决方法。结果表明,改进的重构算法可以实现对传感器网络边缘分层损伤和曲面复合材料板分层损伤的精准定位,定位的绝对误差小于1 cm。 展开更多

关键词 复合材料 分层损伤 贝叶斯 损伤成像 信号处理

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材料三维微结构表征及其晶体塑性有限元模拟 被引量：5

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作者 辛存 赵聃 +1 位作者 闫晓鹏 王志华 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期233-239,共7页

材料的力学性能,尤其是在有限变形下所呈现的宏观各向异性,是材料结构设计和服役寿命考虑的关键因素。由于宏观模型不能较好地反映材料微观结构(晶粒的形貌和取向等)对宏观塑性各向异性的影响,因此,本文建立了能实际反映晶粒形貌的三维V... 材料的力学性能,尤其是在有限变形下所呈现的宏观各向异性,是材料结构设计和服役寿命考虑的关键因素。由于宏观模型不能较好地反映材料微观结构(晶粒的形貌和取向等)对宏观塑性各向异性的影响,因此,本文建立了能实际反映晶粒形貌的三维Voronoi模型,并基于晶体塑性理论对铝合金在有限变形下的响应进行计算。首先,建立反映材料微结构的代表性体积单元RVE模型进行计算,并与实验结果进行对比验证。然后,以单向拉伸为例,分析了有限变形过程中试件的晶粒形貌和取向分布等微观因素对宏观各向异性演化的影响,并从材料和结构两个层面讨论了微观结构对宏观力学性能的影响。结果表明,本文模型能够反映微观结构对宏观力学性能的影响,为实际生产制造领域构件的力学性能提供可靠的预测。 展开更多

关键词 VORONOI 多晶集合体 晶体塑性有限元 晶体取向 各向异性

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硼添加对Al0.1CoCrFeNi高熵合金压缩性能的影响 被引量：3

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作者 杨静 马胜国 +1 位作者 赵聃 吴桂英 《热加工工艺》 北大核心 2020年第6期70-72,76,共4页

采用真空电弧熔炼炉制备Al0.1CoCrFeNiBx(x为摩尔分数,x=0,0.1,0.3)高熵合金,通过X射线衍射分析、光学电镜和扫描电镜观察以及压缩性能的测试,分析了少量硼加入对Al0.1CoCrFeNi高熵合金微观组织和压缩性能的影响。结果表明,少量硼加入... 采用真空电弧熔炼炉制备Al0.1CoCrFeNiBx(x为摩尔分数,x=0,0.1,0.3)高熵合金,通过X射线衍射分析、光学电镜和扫描电镜观察以及压缩性能的测试,分析了少量硼加入对Al0.1CoCrFeNi高熵合金微观组织和压缩性能的影响。结果表明,少量硼加入使单相的Al0.1CoCrFeNi高熵合金析出了第二相,显著地提高了Al0.1CoCrFeNi的压缩强度,而压缩塑性没有下降。当加入摩尔分数为0.1的硼后,合金屈服强度增加了1.2倍;而加入摩尔分数为0.3的硼后,合金屈服强度增加了4.3倍。 展开更多

关键词 高熵合金 硼添加 微观组织 压缩性能 析出强化

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放射性物质运输容器缩比模型试验的数值模拟 被引量：3

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作者 蓝霄 孟东原 +1 位作者 李国强 李志强 《包装工程》 CAS 北大核心 2018年第13期64-70,共7页

目的为了解决使用放射性物质运输容器原型在真实环境中进行跌落冲击试验的困难,研究一种缩比模型,使缩比模型可代替原型进行试验。方法通过量纲分析中的Buckingham"Π定理",推导出缩比模型容器的比例定律。以简化的圆柱形放... 目的为了解决使用放射性物质运输容器原型在真实环境中进行跌落冲击试验的困难,研究一种缩比模型,使缩比模型可代替原型进行试验。方法通过量纲分析中的Buckingham"Π定理",推导出缩比模型容器的比例定律。以简化的圆柱形放射性物质运输容器为例,采用ABAQUS动态显式算法对原型和1/4缩比模型,在事故条件下于9 m高处以底角跌落姿态冲击刚性地面的动态响应进行数值模拟。结果两模型力学性能(包括关键位置的应变、应力、加速度,以及与刚性地面之间的接触力)的变化规律与理论分析结果具有很好的一致性。结论在一定缩比范围内,比例定律适用于放射性物质运输容器缩比模型的试验测试,可为原容器的替代试验提供科学依据。 展开更多

关键词 运输容器 比例定律 自由跌落 动态响应

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氢动力固定翼无人机气动布局的气动特性评估 被引量：6

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作者 田海平 苏健 +3 位作者 肖泽琦 王菡 李志强 雷锦慧 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期607-613,共7页

以长航时氢能源混合动力固定翼无人机气动布局选型为研究需求,针对某设计方案开展了气动特性的数值模拟研究,以期为气动布局设计的评估和改型工作提供数据支撑。研究中分析了11个迎角(范围-6°~14°)状态下的气动力数据,比较了... 以长航时氢能源混合动力固定翼无人机气动布局选型为研究需求,针对某设计方案开展了气动特性的数值模拟研究,以期为气动布局设计的评估和改型工作提供数据支撑。研究中分析了11个迎角(范围-6°~14°)状态下的气动力数据,比较了两种湍流模型下的计算结果,得到了该气动布局的升阻力特性曲线,并对SST k-ω模型下的速度场、流线、压力云图、压力曲线分布等流动细节进行了分析。结果显示:该无人机的气动性能较高,当迎角α=4°时能实现最大升阻比为14.5,失速迎角为8°,设计基本符合要求。同时,流场中涉及的速度、压力、流动分离等分布特征对进一步优化该款无人机的气动性能具有重要意义,为飞机气动布局方案的后续改进提供了依据。 展开更多

关键词 氢动力固定翼无人机 气动布局 数值模拟 气动特性 流场分析

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正多边形基多胞薄壁管的吸能特性 被引量：6

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作者 刘亚军 何玉龙 +1 位作者 刘姗姗 李志强 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期35-43,共9页

多胞薄壁结构具有轻量化、高比吸能的特点,在汽车、轮船、航空航天等领域得到了广泛的应用。已有研究表明结构的耐撞性与结构的拓扑方式及胞元数量密切相关。为了研究结构形状和拓扑优化对其吸能效果的影响,基于正多边形结构,通过内嵌... 多胞薄壁结构具有轻量化、高比吸能的特点,在汽车、轮船、航空航天等领域得到了广泛的应用。已有研究表明结构的耐撞性与结构的拓扑方式及胞元数量密切相关。为了研究结构形状和拓扑优化对其吸能效果的影响,基于正多边形结构,通过内嵌多边形和外接圆管的方式设计了两类新型多胞薄壁结构,并对这两类多胞薄壁结构进行准静态和落锤冲击实验,利用高速相机记录结构的变形模式,并定量分析了结构的吸能特性。实验结果表明:除正三角形二级内嵌四边形所得结构在准静态加载实验后期出现了局部失稳现象外,其余结构在准静态和落锤冲击实验过程中均保持垂直受压,结构变形模式与吸能效果较好。通过比较两类结构的实验结果得出:不论是在准静态加载还是在落锤冲击的情况下,内嵌多边形结构的各项吸能指标都明显优于外接圆管的结构;同等质量的情况下,内嵌四边形结构的吸能效果明显优于内嵌三角形的结构。 展开更多

关键词 多胞薄壁结构 准静态加载 落锤冲击 变形模式 吸能特性

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基于Stereo-PIV技术的三维发卡涡结构定量测量研究 被引量：5

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作者 田海平 伊兴睿 +2 位作者 钟山 姜楠 张山鹰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1666-1677,共12页

发卡涡是湍流相干结构研究中最为关注的内容,实现发卡涡三维结构的定量测量并进行流体动力学分析,对深入研究湍流相干结构、实现湍流精准控制等具有重要意义.本研究通过对合成射流装置进行合理控制,使得层流边界层中产生了规则的人造发... 发卡涡是湍流相干结构研究中最为关注的内容,实现发卡涡三维结构的定量测量并进行流体动力学分析,对深入研究湍流相干结构、实现湍流精准控制等具有重要意义.本研究通过对合成射流装置进行合理控制,使得层流边界层中产生了规则的人造发卡涡结构,进而用体视图像粒子测速仪(Stereo-PIV)锁相实验技术对发卡涡结构所在的三维空间流场进行了定量测量,并得到了一个完整周期内形成的发卡涡三维结构的空间流场.结果发现,重构所得的三维发卡涡结构质量较高,实验技术和方案具有可行性.发卡涡结构所在空间流场情况,符合目前人们对于发卡涡、高低速条带、喷射和扫掠事件的常规认识.此外,对近壁二次流向涡、展向涡量集中区域的展向涡头和强剪切区域、与低速喷射流体相关的汇聚流动和发散流动等有了更细致的认识.同时,也探讨了"基于二维脉动流场的相关特征去重构发卡涡三维流场"的可行性.为进一步定量探究发卡涡结构的形成演化、不同涡结构的融合及二次诱导等壁湍流相干结构问题提供思路. 展开更多

关键词 人造发卡涡 合成射流 相干结构 体视图像粒子测速仪 定量测量

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丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能

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作者 刘世超 连小洁 +8 位作者 徐睿 史振东 杜苗苗 张斯若 何志敏 魏延 黄棣 王秀梅 崔福斋 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第3期490-498,共9页

通过控制丝素蛋白自组装过程制备了溶液状态下的丝素纳米纤维(silk fibroin nanofibers,SFFs),与硫酸钙、万古霉素(vancomycin,VCM)复合,制备了VCM/CS/SFFs抗菌骨材料。通过SEM、XRD、紫外分光光度计、万能力学试验机、抑菌圈、MTT等手... 通过控制丝素蛋白自组装过程制备了溶液状态下的丝素纳米纤维(silk fibroin nanofibers,SFFs),与硫酸钙、万古霉素(vancomycin,VCM)复合,制备了VCM/CS/SFFs抗菌骨材料。通过SEM、XRD、紫外分光光度计、万能力学试验机、抑菌圈、MTT等手段分别研究了复合材料的微观形貌与结构、药物释放、力学、抑菌及细胞相容性等性能。结果显示,与水作为固化液相比,随着SFFs溶液(0.017 5~2.1 mg·m L^(-1))的加入,复合材料凝固时间可控,降解率逐渐降低,抗水性增强,韧性提高;同时随丝素纳米纤维含量的增加骨材料抗压强度表现为先增加后减小的趋势,一周内药物释放速率降低;材料同时具有抑菌作用;MTT实验结果显示,加入丝素纳米纤维后与纯的硫酸钙相比MC3T3细胞增殖明显。 展开更多

关键词 丝素纳米纤维 半水硫酸钙 感染性骨缺损 力学性能 细胞相容性

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考虑位错密度和损伤的NiCoCrFe高熵合金晶体塑性有限元分析

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作者 胡广 赵英杰 +3 位作者 马胜国 张团卫 赵聃 王志华 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期60-68,共9页

结合实验和晶体塑性有限元方法研究准静态加载NiCoCrFe高熵合金有限变形过程中的宏观和微观力学响应、损伤行为以及微观结构演化。使用电子背散射衍射技术(EBSD)对拉伸实验变形前后NiCoCrFe的微观结构进行表征。通过修改强化模型和流动... 结合实验和晶体塑性有限元方法研究准静态加载NiCoCrFe高熵合金有限变形过程中的宏观和微观力学响应、损伤行为以及微观结构演化。使用电子背散射衍射技术(EBSD)对拉伸实验变形前后NiCoCrFe的微观结构进行表征。通过修改强化模型和流动准则分别在CPFEM模型中引入位错密度内部状态变量和连续介质损伤因子,并结合拉伸实验应力-应变曲线确定NiCoCrFe相关的模型参数。结果表明:考虑位错密度和损伤的CPFEM模型可以有效地描述NiCoCrFe宏观和微观力学响应。CPFEM模型合理预测NiCoCrFe颈缩区域的变形形状和尺寸,其中实验获得的颈缩区域长度比预测结果小7%,CPFEM预测的颈缩区域宽度比实验结果大23%。CPFEM模型预测NiCoCrFe拉伸变形后的织构演化同EBSD表征结果大致相同,均表现为弱的(100)∥RD以及强的(111)∥RD纤维织构。在三维微观结构损伤分析中,CPFEM模型预测的损伤在应力集中以及位错密度集中的晶界处萌生,表现为晶间损伤机制,并且随着变形的增加损伤逐渐向晶粒内部扩展。 展开更多

关键词 高熵合金 晶体塑性有限元 损伤 位错密度 织构

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考虑位错密度的铝合金动态压缩晶体塑性有限元分析

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作者 赵英杰 胡广 +3 位作者 赵聃 张团卫 马胜国 王志华 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期162-169,共8页

采用实验与晶体塑性有限元(CPFEM)相结合的方法,对7075-T6铝合金在动态压缩实验中的宏观力学响应及其微观结构的演化进行了分析。通过分离式霍普金森压杆(SHPB)对7075-T6铝合金进行了应变率为2 000 s-1的动态压缩实验,并使用电子背散射... 采用实验与晶体塑性有限元(CPFEM)相结合的方法,对7075-T6铝合金在动态压缩实验中的宏观力学响应及其微观结构的演化进行了分析。通过分离式霍普金森压杆(SHPB)对7075-T6铝合金进行了应变率为2 000 s-1的动态压缩实验,并使用电子背散射衍射技术(EBSD)对实验前后试件的微观结构进行了表征。修改了传统晶体塑性有限元模型中的强化模型和流动准则,引入位错密度作为内部状态变量,并探究了摩擦系数以及位错增殖系数和位错湮灭系数对试件宏观力学性能的影响。结果表明:位错增殖系数增大会导致材料的硬化行为加剧且极限强度提高,位错湮灭系数增大则会导致材料的极限强度下降,且弱化其硬化行为。通过实验与模拟的结果对比可以看出,晶体塑性有限元模型可以较为准确地预测动态压缩过程中试样内部织构的变化趋势,表现为生成了较多的Brass{110}<112>织构和Goss{110}<001>织构。 展开更多

关键词 晶体塑性 位错密度 织构 动态压缩 铝合金

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透明陶瓷夹层结构冲击响应及BP神经网络预测

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作者 罗浩舜 牛欢欢 +2 位作者 王木飞 陈佳君 李志强 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期71-86,共16页

首先,选择以蓝宝石陶瓷为迎弹层、二氧化硅无机玻璃和聚碳酸酯有机玻璃为吸能层和聚氨酯为胶结材料的透明夹层结构为研究对象,采用一级轻气炮对试样进行了冲击实验,试样呈现陶瓷层弯曲失效破坏主导和冲击压缩破坏主导的2种破坏模式,通... 首先,选择以蓝宝石陶瓷为迎弹层、二氧化硅无机玻璃和聚碳酸酯有机玻璃为吸能层和聚氨酯为胶结材料的透明夹层结构为研究对象,采用一级轻气炮对试样进行了冲击实验,试样呈现陶瓷层弯曲失效破坏主导和冲击压缩破坏主导的2种破坏模式,通过高速摄像详细记录裂纹动态扩展过程。然后,采用Abaqus有限元软件对多组结构层厚度配比的透明夹层结构进行120、150、180 m/s速度的弹体冲击模拟,针对陶瓷材料引入了基于JH-2本构模型的子程序,并结合单元删除法,对裂纹扩展和碎片飞溅过程进行了数值模拟。模拟结果与实验结果吻合较好。最后,采用BP神经网络算法对冲击点后侧位移峰值进行了预测,单层和多层神经网络模型平均计算耗时分别为1和3 min,与位移峰值的数值模拟结果相比,2种神经网络模型预测结果的平均相对误差分别为7.6%和3.2%。该BP神经网络模型计算时效和精度都满足要求,相比传统消耗5 h的有限元计算,节省大量时间,可对透明夹层结构的设计提供指导。 展开更多

关键词 透明夹层结构 JH-2本构模型 BP神经网络 轻气炮冲击实验 裂纹模式

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