受轴向冲击薄壁圆管的几何畸变相似律研究

作     者：杨磊峰 常新哲 徐绯 王帅 刘小川 惠旭龙 李肖成 YANG Leifeng;CHANG Xinzhe;XU Fei;WANG Shuai;LIU Xiaochuan;XI Xulong;LI Xiaocheng

作者机构：西北工业大学航空学院计算力学与工程应用研究所陕西西安710072 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室陕西西安710065 

出 版 物：《爆炸与冲击》 (Explosion and Shock Waves)

年 卷 期：2022年第42卷第5期

页      面：100-111页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11972309) 中央高校基本科研业务费专项资金(310201901A012) 高等学校学科创新引智计划(111计划)(BP0719007) 

主　　题：薄壁圆管 应变率效应 应变硬化 几何畸变 相似律 

摘      要：对于受轴向冲击载荷作用的薄壁圆管动态响应的相似律问题,由于圆管的薄壁特性导致厚度无法与高度和半径按相同的比例进行结构缩放,从而产生模型的几何畸变,此时传统的相似律已无法描述原型与畸变模型之间的动态响应规律。基于薄壁圆管轴向冲击问题的控制方程,通过能量守恒和量纲分析,推导了考虑几何畸变条件下轴向冲击载荷作用的理想弹塑性薄壁圆管动态响应的相似律。通过在给定应变与应变率区间上建立比例模型预测的流动屈服应力与原型流动屈服应力的最佳逼近关系,将几何畸变相似律进一步推广至包含应变率和应变硬化的材料。通过数值方法验证了提出的几何畸变模型相似律的适用性。分析结果表明,提出的考虑厚度畸变的受轴向冲击薄壁圆管的相似律可用于预测原型结构的冲击动态响应,并显著降低比例模型与原型结构平均载荷和能量的偏差。