多层级曲梁多稳态超材料的可重用性研究 被引量：1

1

作者 靳明珠 侯秀慧 +1 位作者 赵文皓 邓子辰 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3227-3242,共16页

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用.然而,现有研究主要集中在单曲梁结构,对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨.此外,与传统材料相比,多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究.... 多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用.然而,现有研究主要集中在单曲梁结构,对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨.此外,与传统材料相比,多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究.文章以两端固支直梁一阶屈曲模态为初始构型构造曲梁单胞,并通过3D打印技术制备双材料双稳态单元.进而建立多层级曲梁结构,并给出预测多层级曲梁正则化的力和势能随位移变化的5次、6次多项式经验公式,相比于以往3次、4次多项式结果更为准确.以双曲梁单胞为基本单元,通过中心旋转的方式设计三维点状多稳态超材料,研究其稳态性能和力学特性.并通过参数化分析研究单元几何参数和模块化拓扑构型对结构力学响应的影响,最后通过疲劳实验验证了该类多稳态超材料的疲劳寿命.该结构能够在小变形和大变形范围内实现正负刚度的转变,同时变形是弹性稳定的,即杨氏模量基本保持不变,且具有多稳态和可重复吸能特性.随着双曲梁几何参数Q(高厚比)的增大,其有效压溃距离和能量吸收效率随之增加.提出的设计策略为制造多稳态多步可逆变形的力学超材料开辟了新路径,并为设计材料-结构-功能一体化的工程材料提供了一种新思路. 展开更多

关键词 多层级曲梁 多稳态超材料 屈曲阶跃 可重用性 能量吸收

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冯·卡门涡旋流动系统中各向异性的实验研究

2

作者 王封 张亿宝 郗恒东 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期11-20,共10页

利用Tomo–PIV测量了冯·卡门涡旋流动系统中心区域的三维速度信息,通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数,分析了该系统中流动的各向异性特性。实验结果表明:冯·卡门涡旋流动系统中心区域的流动均匀性较好,但均方根速度的不... 利用Tomo–PIV测量了冯·卡门涡旋流动系统中心区域的三维速度信息,通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数,分析了该系统中流动的各向异性特性。实验结果表明:冯·卡门涡旋流动系统中心区域的流动均匀性较好,但均方根速度的不同分量间呈现出显著的各向异性,水平分量与竖直分量比值约为1.5。通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数结果相近,并给出:经过各个方向分量平均后的速度二阶结构函数各向同性度较高;但其在尺度空间中的分布呈现“水平面内各向同性度高,竖直平面内存在一定各向异性”的特性,且随着尺度的减小,此各向异性会逐渐减弱并接近各向同性。该研究为认识湍流流动以及冯·卡门涡旋流动系统提供了基础理解和分析方法。 展开更多

关键词 冯·卡门涡旋流动系统 各向异性 速度结构函数 层析粒子图像测速技术

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基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型因素研究 被引量：3

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作者 李元 谢佳良 +1 位作者 张浩宇 温玉全 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期471-478,共8页

采用试验验证过的数值模型,以爆炸成型弹丸速度、比动能和长径比为评价指标,系统地研究了装药长径比、药型罩内径、外径和药型罩中心厚度等对指标的影响规律,获得一种基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型方案.结果表明基于非等... 采用试验验证过的数值模型,以爆炸成型弹丸速度、比动能和长径比为评价指标,系统地研究了装药长径比、药型罩内径、外径和药型罩中心厚度等对指标的影响规律,获得一种基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型方案.结果表明基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型规律不同于利用挡环形成的准球形爆炸成型弹丸,以及同样利用非等壁厚药型罩形成的长杆式爆炸成型弹丸.该爆炸成型弹丸成型方法结构简单,并可以实现较好的准球形爆炸成型弹丸外形和侵彻威力. 展开更多

关键词 爆炸成型弹丸(EFP) 侵彻特性 正交优化 数值模拟

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爆炸冲击载荷下猪肺部的损伤特性 被引量：1

4

作者 张佃元 于晨 +3 位作者 郝文勇 李元 侯兵 索涛 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期124-134,共11页

为了深入研究爆炸冲击波作用下生物体肺部的力学响应和损伤特性,首先建立了猪胸部有限元模型,借助新研制的PVDF(polyvinylidene fluoride)柔性冲击波压力传感器测试了激波管试验中动物的体表压力,验证了有限元模型的准确性。然后,使用... 为了深入研究爆炸冲击波作用下生物体肺部的力学响应和损伤特性,首先建立了猪胸部有限元模型,借助新研制的PVDF(polyvinylidene fluoride)柔性冲击波压力传感器测试了激波管试验中动物的体表压力,验证了有限元模型的准确性。然后,使用已验证的模型开展了不同比例距离下猪肺部损伤特性研究,分析了在不同强度冲击波作用下肺部的损伤程度和损伤区域,并建立了胸肺部表皮压力峰值与肺损伤的关系。最后,通过开展爆炸试验,获得了不同比例距离下猪的肺部损伤情况和胸部表皮压力曲线,验证了所建立的胸肺部表皮压力峰值与肺损伤关系的正确性。 展开更多

关键词 动物有限元模型 爆炸冲击波 肺损伤 压力峰值

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多点起爆下鼓形战斗部的威力特性 被引量：1

5

作者 李豪凯 冯昱祥 +1 位作者 李元 索涛 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-49,共12页

为调控对地弹药破片杀伤威力场,研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下,鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁... 为调控对地弹药破片杀伤威力场,研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下,鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁伤面积。在此基础上,调整鼓形战斗部起爆方式为偏心两线同时起爆、偏心两线序贯起爆及偏心两线同时-序贯起爆,计算了不同偏心起爆下鼓形战斗部静爆时的破片速度、飞散角和动爆时对车辆目标的毁伤面积及有效破片落地动能分布。研究表明,相比于同口径的圆柱形战斗部结构,鼓形战斗部的破片飞散角增大了55.98%,对地面军用车辆的毁伤面积最大增大了59.3%;相对于偏心两线同时起爆,偏心两线同时-序贯起爆的鼓形战斗部破片飞散角增大了18.0%,破片飞散的离散程度提高了11.48%;相对于装药中心单点起爆,偏心两线序贯起爆下鼓形战斗部的毁伤面积受炸高影响较小,在落角50°、落速200 m/s、炸高为9 m时的毁伤面积达47.15 m^(2)。通过调整战斗部的结构和起爆方式,可有效增大破片的飞散角,增大破片对目标的覆盖面积,提高战斗部的毁伤效能。 展开更多

关键词 破片 多点起爆 毁伤面积 鼓形战斗部 威力特性

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2D-SiC_(f)/SiC复合材料层间Ⅰ型断裂试验及表征

6

作者 师维刚 张超 +2 位作者 李玫 王晶 张程煜 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期45-50,共6页

二维编织碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在航空领域中得到广泛使用,然而该材料层间强度低,使其易萌生层间裂纹,引起分层破坏。为此,本工作采用楔形双悬臂梁法(W-DCB)和悬臂梁法(DCB)开展了层间Ⅰ型断裂试验,获得了2D-SiC... 二维编织碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在航空领域中得到广泛使用,然而该材料层间强度低,使其易萌生层间裂纹,引起分层破坏。为此,本工作采用楔形双悬臂梁法(W-DCB)和悬臂梁法(DCB)开展了层间Ⅰ型断裂试验,获得了2D-SiC_(f)/SiC的层间裂纹驱动的加载数据,得到了其裂纹端口张开力及张开位移变形曲线。在试验加载过程,通过光学显微镜监测了视觉裂纹扩展过程,探究了2D-SiC_(f)/SiC的层间I型裂纹扩展规律。结合理论分析和裂纹视觉特征解释了加载曲线拐点及其他特征点的断裂力学含义。利用扫描电子显微镜分析了2D-SiC_(f)/SiC的层间断面特征,揭示了断面分层裂纹扩展机制。结果表明:W-DCB方法测量的2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型初始能量释放率与DCB方法等效;2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型断裂过程中,裂纹端口变形曲线的多峰性不符合经典线弹性断裂力学预测的加载峰后特征,反映了2D-SiC_(f)/SiC层间约束关系的复杂性;层间断面为结构性非完全损伤,发生了局部纤维桥连现象。 展开更多

关键词 2D-SiC_(f)/SiC复合材料 层间Ⅰ型断裂 表征分析 纤维桥连

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瑞利-伯纳德热湍流中的多湍流态现象 被引量：2

7

作者 陈鑫 郗恒东 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期147-155,146,I0003,共11页

热湍流现象是自然界以及生产生活中很普遍的现象,它源于温差导致的密度差引起的自然对流。瑞利-伯纳德(Rayleigh-Bénard,RB)热湍流系统是从众多自然现象、工程实际中抽象出来的研究热湍流的经典流体力学模型系统。在过去的几十年间... 热湍流现象是自然界以及生产生活中很普遍的现象,它源于温差导致的密度差引起的自然对流。瑞利-伯纳德(Rayleigh-Bénard,RB)热湍流系统是从众多自然现象、工程实际中抽象出来的研究热湍流的经典流体力学模型系统。在过去的几十年间,瑞利-伯纳德热湍流系统被广泛用来研究湍流热输运、流动结构演化等特性。最近的研究发现即使在相同的控制参数下,RB热湍流系统中的大尺度流动存在不同的湍流态(结构),且不同的湍流态对应着不同的热输运效率。因此,理解不同的湍流态(结构)的产生机制有助于调控系统的热输运效率。本文就RB热湍流系统中的多湍流态现象,着重评述近年来的若干研究新进展,并对今后的研究工作进行展望。 展开更多

关键词 热湍流 湍流统计 流动结构 多湍流态 湍流输运

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我国航空航天结构强度事业的开拓者——黄玉珊

8

作者 索涛 李玉龙 郭万林 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期914-947,共34页

黄玉珊先生是我国著名的力学家、航空航天科学家,新中国航空高等教育的奠基人.他不满14岁考入大学,不满23岁时师从国际著名力学大师铁摩辛柯获博士学位,随即义无反顾地回到战火连绵的祖国,受聘中央大学教授.新中国成立后,面对航空工业... 黄玉珊先生是我国著名的力学家、航空航天科学家,新中国航空高等教育的奠基人.他不满14岁考入大学,不满23岁时师从国际著名力学大师铁摩辛柯获博士学位,随即义无反顾地回到战火连绵的祖国,受聘中央大学教授.新中国成立后,面对航空工业初建时期技术基础薄弱、人才储备不足、教育体系不完善的困境,他呕心沥血,鞠躬尽瘁,建立新学科,开创新局面,毕生致力于祖国航空航天教育和科技事业.他被认为是我国旧飞机疲劳定寿和延寿、损伤容限评定和新飞机损伤容限设计最早的创始人之一,也是我国飞机自激励振动研究和航天结构环境强度事业的开拓者.本文通过回顾黄玉珊先生在固体力学、航空航天结构强度领域的主要学术成果和卓越贡献,缅怀其坚定不移的报国情怀、严谨求实的治学态度、勇于开拓的创新精神、高瞻远瞩的学术视野以及求真务实的教育思想. 展开更多

关键词 固体力学 结构强度 飞行器设计 航空航天

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双原子分子气体的定常隐式全流域多尺度算法

9

作者 钟诚文 陈健锋 +2 位作者 张瑞 卓丛山 刘沙 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期94-108,共15页

巨大的计算资源需求极大地阻碍了统一气体动理学格式的应用。采用宏观预估技术,基于Boltzmann-Rykov模型方程发展全流域适用的保守恒定常隐式算法,协同求解宏观方程和微观方程以加速收敛。在单元界面,通过模型方程特征差分解构造简单高... 巨大的计算资源需求极大地阻碍了统一气体动理学格式的应用。采用宏观预估技术,基于Boltzmann-Rykov模型方程发展全流域适用的保守恒定常隐式算法,协同求解宏观方程和微观方程以加速收敛。在单元界面,通过模型方程特征差分解构造简单高效的多尺度数值通量,并结合非均匀非结构速度空间和速度空间自适应技术进一步降低计算需求、提升计算效率。超声速和高超声速平板绕流和圆球绕流的数值结果验证了算法的准确性与高效性。结果表明,算法能够准确求解二维和三维双原子气体多尺度流动问题,且相比于显式离散统一气体动理学格式可加速一个量级。 展开更多

关键词 多尺度算法 隐式算法 稀薄气体 双原子气体

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Cansas-ⅡSiC_(f)/SiC复合材料的高温拉伸蠕变行为 被引量：6

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作者 荆开开 管皞阳 +6 位作者 朱思雨 张超 刘永胜 王波 王晶 李玫 张程煜 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期177-183,共7页

连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)是发展先进航空发动机的关键材料,航空发动机长时服役要求材料具有优异的高温蠕变性能。本工作研究了平纹编织Cansas-Ⅱ碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在空气中的高温蠕... 连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_(f)/SiC)是发展先进航空发动机的关键材料,航空发动机长时服役要求材料具有优异的高温蠕变性能。本工作研究了平纹编织Cansas-Ⅱ碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在空气中的高温蠕变行为,蠕变温度为1200~1400℃,应力水平为80~140 MPa。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了2D-SiC_(f)/SiC复合材料的微观组织和断口形貌,使用能谱分析仪(EDS)进行了成分分析。结果表明:当蠕变应力低于比例极限应力(σPLS)时,2D-SiC_(f)/SiC的蠕变断裂时间超过500 h,稳态蠕变速率为1×10^(–10)~5×10^(–10)/s,蠕变行为由基体和纤维共同控制。当蠕变应力高于σPLS时,复合材料的基体、纤维和界面均发生氧化,蠕变断裂时间显著降低,稳态蠕变速率提高一个数量级,蠕变行为主要由纤维控制。 展开更多

关键词 Cansas-ⅡSiC_(f)/SiC复合材料 蠕变 蠕变断裂时间 稳态蠕变速率 基体开裂

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定向战斗部毁伤效能评估 被引量：6

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作者 李元 温玉全 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期1-10,共10页

准确的毁伤效能评估能够更加全面地分析评估战斗部的威力,对战斗部的评估和优化具有重要指导意义。定向战斗部能够提高弹载装药的能量利用率,但是其毁伤效能评估并不完善。针对定向战斗部毁伤评估存在的关键难题建立柱坐标系下引信-战... 准确的毁伤效能评估能够更加全面地分析评估战斗部的威力,对战斗部的评估和优化具有重要指导意义。定向战斗部能够提高弹载装药的能量利用率,但是其毁伤效能评估并不完善。针对定向战斗部毁伤评估存在的关键难题建立柱坐标系下引信-战斗部配合模型,考虑弹体的滚转角因素,基于激光周向探测引信提出最佳起爆延时和最佳起爆方位计算方法,通过实验验证的数值模型提取威力场打击迹线数据,最终形成适用于定向战斗部的毁伤效能评估程序。利用该程序计算不同定向战斗部结构对某直升机目标的毁伤概率,结果表明:圆柱和棱柱两种战斗部对目标的毁伤概率都随着弹目距离的增大而减小,但是棱柱型战斗部减小幅度远小于圆柱战斗部;棱柱型战斗部在30 m弹目距离时对该直升机目标的毁伤概率仍然能达到0.538. 展开更多

关键词 定向战斗部 毁伤效能评估 最佳起爆延时 最佳起爆方位 棱柱型战斗部

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烧结纤维网络材料爆炸冲击防护数值模拟

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作者 李元 王天池 +2 位作者 侯兵 索涛 豆清波 《兵工学报》 2025年第10期308-321,共14页

烧结纤维网络材料作为一种新型爆炸防护材料,体现出了横观各向同性的力学特性,给工程化设计和应用带来了挑战。为了实现烧结纤维网络材料的准确数值模拟,建立了横观各向同性的唯象动态本构模型,并基于用户子程序实现了相关的本构算法。... 烧结纤维网络材料作为一种新型爆炸防护材料,体现出了横观各向同性的力学特性,给工程化设计和应用带来了挑战。为了实现烧结纤维网络材料的准确数值模拟,建立了横观各向同性的唯象动态本构模型,并基于用户子程序实现了相关的本构算法。基于开展的不同加载方向应力-应变曲线,进行了本构参数的拟合,获得烧结纤维网络的材料参数。为验证所建本构模型和材料参数准确性,开展了纤维网络的爆炸模拟加载试验和相应的数值模拟分析,得到了该材料对冲击压力的衰减规律。结果表明,不同冲击加载方向下,数值模拟得到的冲击压力衰减和试样冲击压缩量与试验结果吻合良好,纤维网络材料可降低冲击压力达57.4%。所建立本构模型和参数可较好地反映纤维网络材料力学特性,可为其工程化应用提供重要仿真分析工具。 展开更多

关键词 爆炸防护 本构模型 冲击试验 纤维网络材料 数值模拟

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