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冲击载荷下聚氨酯-钢复合结构动态响应研究

冲击载荷下聚氨酯-钢复合结构动态响应研究

作者：吴松阳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

聚氨酯弹性体（polyurethane,PU）具有优异的力学性能,广泛应用于抗冲击防爆领域的轻量化设计。本文基于PU-钢复合结构,结合试验与数值仿真,探究不同硬段含量PU以及多种复合结构形式在不同冲击载荷下的动态响应特性,主要研究内容如下:... 详细信息

聚氨酯弹性体（polyurethane,PU）具有优异的力学性能,广泛应用于抗冲击防爆领域的轻量化设计。本文基于PU-钢复合结构,结合试验与数值仿真,探究不同硬段含量PU以及多种复合结构形式在不同冲击载荷下的动态响应特性,主要研究内容如下:采用预聚体法制备了五种硬段含量的PU弹性体并对其进行了准静态加载下的拉伸与压缩力学性能测试,讨论了硬段含量对PU的硬度、拉伸和压缩强度、断裂伸长率以及应力应变响应特征的影响规律。通过动态热分析（DMA）,测试了低、中、高三种硬段含量PU（LPUMPUHPU）的玻璃化转变温度,并对其进行了低温下的准静态拉伸与压缩测试,结果显示,PU的玻璃化转变温度与硬段含量成正比,低温下聚氨酯的拉伸与压缩模量均大幅提高。基于霍普金森杆装置,对三种硬段含量PU进行了高应变率下的动态压缩与拉伸试验,结果表明三种PU均具有明显的应变率相关性,并且应力应变响应特性与低温准静态力学响应相似。基于三种硬段含量PU在不同应变率下的应力应变响应,建立了其在压缩和拉伸条件下的率相关本构模型。建立了粘-超弹性本构模型拟合压缩响应,其中超弹部分采用三阶M-R模型具有最佳的拟合效果,对拉伸响应采用塑性流动本构模型进行拟合。结果表明,两种模型能够较好地表征PU在大应变率范围内的压缩与拉伸响应。采用一体浇筑方法制备PU-钢复合结构,面密度均为1.1 g/cm。通过落锤穿刺试验探究复合结构在低速低温冲击下的动态响应。结果表明:常温下加入PU涂层后,钢板的穿孔能量提高,MPU与HPU的抗冲击效果相当且均强于LPU;在低温（-20℃）下,穿孔能量进一步提高。针对PU-钢复合结构在高速冲击载荷下的动态响应进行了球形弹丸的侵彻试验,探究不同PU硬段含量以及复合结构形式对弹道性能的影响,并验证了基于LS-DYNA的仿真模型正确性,结合试验与仿真结果讨论了不同复合结构形式的损伤机理和能量吸收特性,结果表明,MPU多层结构具有最佳的弹道性能,弹道极限速度为191.4 m/s。通过进一步细化分层发现复合结构的弹道性能随着分层数的增加先提高后降低。设计以水为介质模拟均布脉冲加载试验,结合仿真开展对不同硬段含量PU以及不同结构形式的PU-钢复合结构进行冲击波载荷下的动态响应研究,结果表明HPU夹层结构具有最佳的抗脉冲载荷效果。通过仿真进一步探究夹层结构上下面板配比对抗冲击性能的影响,结果表明随着夹层结构上面板厚度的增加,下面板的挠度先降低后增加,当上下面板厚度相同时,夹层结构具有最佳的抗冲击性能。在此基础上,建立了近地空爆载荷下PU-钢夹层结构数值仿真模型,讨论了在不同炸药起爆点以及炸药形状下PU-钢夹层结构的冲击动力学响应特性。

关键词：聚氨酯复合结构粘超弹性本构模型冲击响应数值仿真

爆炸载荷下陶瓷颗粒增强聚氨酯复合材料动态响应数值分析

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爆炸与冲击 2023年第7期43卷 94-104页

作者：邹广平梁正吴松阳唱忠良哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

陶瓷球作为增强相加入到聚氨酯基体中,能够提高复合材料的抗冲击性能。为研究毫米级陶瓷球对聚氨酯复合材料抗冲击性能的影响,基于LS-DYNA的ALE算法对直径为4.5 mm的Al2O3陶瓷球增强聚氨酯基复合材料进行小当量爆炸载荷下的动态响应数... 详细信息

陶瓷球作为增强相加入到聚氨酯基体中,能够提高复合材料的抗冲击性能。为研究毫米级陶瓷球对聚氨酯复合材料抗冲击性能的影响,基于LS-DYNA的ALE算法对直径为4.5 mm的Al2O3陶瓷球增强聚氨酯基复合材料进行小当量爆炸载荷下的动态响应数值模拟,并探究爆炸当量和陶瓷球尺寸对复合材料性能的影响。结果表明,随着爆炸当量的提高,复合材料挠度/速度增长较为稳定且聚氨酯的吸能效率不断提升;在相同面密度下,陶瓷球尺寸越小,复合材料板受冲击载荷的变化敏感度越低,总体的加速度波动范围也变大。

关键词：聚氨酯陶瓷球爆炸冲击动态响应

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在线社交网络影响力最大化算法研究

在线社交网络影响力最大化算法研究

作者：吴松阳重庆理工大学

学位级别：硕士

随着社交网络种类的日益丰富,人们对于社交网络的需求也逐渐增多。影响力最大化节点作为网络焦点和传播扩散源节点,对人们日常中社交信息的决策起到关键作用。本文致力于分析社交网络中影响力最大化问题,主要针对局部节点传播和影响力... 详细信息

随着社交网络种类的日益丰富,人们对于社交网络的需求也逐渐增多。影响力最大化节点作为网络焦点和传播扩散源节点,对人们日常中社交信息的决策起到关键作用。本文致力于分析社交网络中影响力最大化问题,主要针对局部节点传播和影响力范围值,分别考虑局部节点优化和全局扩散,以及当社交网络基于目标感知时来解决影响力最大化问题。具体研究内容如下:(1)对局部节点的影响力及整体扩散问题进行了研究。针对社交网络影响力最大化问题不能同时满足大规模扩散的节点和传播范围、时间效率等问题,基于局部节点优化和度折扣思想提出了一种新的节点影响力最大化算法,对候选种子集进行优化,通过构造NAV函数计算局部节点影响力的值。其次,提出了一种节点激活算法,并结合度折扣思想,进行候选节点的过滤筛选;构建DMAP函数将筛选后的候选节点用于全局扩散,实验结果表明:本文提出的DLIM算法在传播范围上比传统的度折扣算法提高了11.3%;在时间效率上比传统的度折扣算法快四个数量级。(2)针对目标感知和分配激励值查询问题,提出了一种UAIA算法,根据每对用户的历史行为来估计用户之间的影响关系,以识别未知社交网络中有影响力的用户。提出了一种自适应分配激励算法来确定激励值,以及运用了目标感知的RR索引结构有效提取在线社交网络中用户的行为信息,根据查询模型快速查询到目标用户及用户在网络中的整体状态。最后使用四个数据集和一个合成数据集来评估所提出方法的性能。实验结果表明,所提的算法不仅能够得到高精度的查询结果和影响力传播范围,而且具有很高的查询效率。综上,本文从不同的角度分析了在线社交网络影响力最大化的传播范围、运行时间和影响力用户查询影响力范围,结合影响力最大化传播特性规律,分别提出了不同影响力最大化传播模型,并对这两个模型进行了理论和实验分析,得到的相关结论为研究提供了有力的理论依据。

关键词：社交网络影响力最大化信息级联度折扣目标感知

氧化石墨烯/陶瓷球增强聚氨酯SPS复合板抗侵彻性能

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振动与冲击 2023年第13期42卷 17-24页

作者：邹广平吴松阳杨柳唱忠良王宣哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001 中国电子系统工程第四建设有限公司石家庄050000

无机填料的加入,能够较大程度增强聚氨酯的性能,从而使以聚氨酯为芯层的复合结构性能得到提升。为得到具有更好抗侵彻能力的SPS(sandwich plate system)复合板,利用原位聚合法得到氧化石墨烯增强聚氨酯弹性体并对其进行单轴拉压测试,在... 详细信息

无机填料的加入,能够较大程度增强聚氨酯的性能,从而使以聚氨酯为芯层的复合结构性能得到提升。为得到具有更好抗侵彻能力的SPS(sandwich plate system)复合板,利用原位聚合法得到氧化石墨烯增强聚氨酯弹性体并对其进行单轴拉压测试,在此基础上加入陶瓷球作为新的增强相,以Q235钢作为面板制备了芯层为石墨烯增强聚氨酯以及石墨烯/陶瓷球增强聚氨酯的SPS复合结构,通过钢球弹的侵彻试验并运用LS-DYNA数值仿真得到两种复合板的弹道极限速度,分析其吸能特性及损伤机理。结果表明:当石墨烯质量分数w=0.4%时,石墨烯增强聚氨酯的压缩模量较纯聚氨酯提高了32.4%,拉伸强度提高了42.6%;在加入陶瓷球后,复合板的弹道极限速度提高了20.8%,陶瓷球的碎裂和偏移中断了径向应力的传播,子弹尺寸以外的陶瓷球较为完整。

关键词：聚氨酯陶瓷球 SPS(sandwich plate system)复合板动态响应数值仿真

石墨烯/陶瓷颗粒增强聚氨酯基复合材料动态压缩性能

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兵工学报 2023年第3期44卷 728-735页

作者：邹广平吴松阳徐舒博唱忠良王宣哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

聚氨酯良好的力学性能使其广泛应用于各种领域,通过在聚氨酯基体中引入石墨烯增强体,能够大幅度增强聚氨酯基复合材料的各项性能。为得到具有高抗冲击能力的聚氨酯基复合材料,使用原位聚合法制备氧化石墨烯增强聚氨酯,通过霍普金森杆装... 详细信息

聚氨酯良好的力学性能使其广泛应用于各种领域,通过在聚氨酯基体中引入石墨烯增强体,能够大幅度增强聚氨酯基复合材料的各项性能。为得到具有高抗冲击能力的聚氨酯基复合材料,使用原位聚合法制备氧化石墨烯增强聚氨酯,通过霍普金森杆装置对其进行不同应变率下的动态压缩试验。采用无压渗透法加入直径3.3 mm的Al_(2)O_(3)颗粒陶瓷作为新的增强相。对石墨烯/颗粒陶瓷增强聚氨酯基复合材料进行动态围压实验,得到试样的应力-应变曲线。应用LS-DYNA动力学仿真软件建立复合材料有限元仿真模型,结合实验数据验证仿真的可靠性。分析复合材料在动态围压下的变形过程和损伤机理,开展不同粒径试样在动态围压下的仿真分析,讨论不同粒径的颗粒陶瓷对复合材料动态压缩的力学性能影响。研究结果表明:颗粒陶瓷粒径与复合材料的抗压强度密切相关,随着陶瓷颗粒粒径减小,即陶瓷颗粒数量增多,间隙减小时,复合材料的抗压性能也相应提高。

关键词：复合材料聚氨酯颗粒增强动态性能数值仿真

基于幂级数与椭圆方程的金属丝网橡胶组合减振器动态迟滞模型

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机械工程学报 2023年第10期59卷 106-116页

作者：邹广平柳天增吴松阳张冰唱忠良王宣哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001 长光卫星技术有限公司长春130000

金属丝网橡胶材料具有复杂的非线性迟滞特性,目前相关材料的动态力学特性还难以准确描述。弹簧-金属丝网橡胶组合减振器是一种全金属减振器,具有刚度与阻尼可设计的特点。通过在金属丝网橡胶静态力学理论基础上,提出含预紧量参数的等效... 详细信息

金属丝网橡胶材料具有复杂的非线性迟滞特性,目前相关材料的动态力学特性还难以准确描述。弹簧-金属丝网橡胶组合减振器是一种全金属减振器,具有刚度与阻尼可设计的特点。通过在金属丝网橡胶静态力学理论基础上,提出含预紧量参数的等效刚度系数和等效阻尼系数,并使用以幂级数表示的弹性恢复力与以椭圆方程表示的阻尼力推导出一种弹簧-金属丝网橡胶组合减振器的动态迟滞模型。通过对组合减振器进行不同加载频率下的动态迟滞试验,对其在不同金属丝网橡胶相对密度以及加载频率条件下动态迟滞特性与减振耗能评价参数的变化规律进行对比分析。结合减振器动态迟滞试验数据与动态迟滞模型进行参数拟合,计算动态迟滞理论值并进行误差分析,验证动态迟滞力学模型的准确性。

关键词：金属丝网橡胶组合减振器动态迟滞试验动态迟滞模型参数识别

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航空发动机燃烧室机匣烧穿火焰特性试验研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 984-991页

作者：徐翔陈龙李松阳万羽翼中国民用航空局第二研究所审定中心成都610207 中国航发商用航空发动机有限责任公司先进技术部上海200241 中国民用航空局航油航化产品适航与绿色发展重点实验室成都610207 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

为研究航空发动机燃烧室机匣发生烧穿时射流火焰的温度、热流密度分布,建立机匣烧穿试验系统,采用单一变量法,研究了喷嘴孔径、油气质量比、外侧空气流速、燃烧室内部压力对射流火焰在轴向上的温度、热流密度分布的影响。结果表明:射流... 详细信息

为研究航空发动机燃烧室机匣发生烧穿时射流火焰的温度、热流密度分布,建立机匣烧穿试验系统,采用单一变量法,研究了喷嘴孔径、油气质量比、外侧空气流速、燃烧室内部压力对射流火焰在轴向上的温度、热流密度分布的影响。结果表明:射流火焰在轴向上的热流密度衰减迅速,在127~254 mm内,热流密度衰减最多,可达81%;喷嘴孔径对于火焰形态、温度、热流密度影响最大;燃烧室内部压力对火焰温度影响可达675℃/MPa;外侧空气流速主要影响火焰轴向254~508 mm区间温度分布;油气质量比对火焰轴向温度影响达18.6%。航空发动机设计时应当考虑在燃烧室机匣薄弱点法线方向外侧254 mm范围内设置挡火板,以防止可能出现的机匣烧穿带来的危害。

关键词：机匣烧穿射流火温度热流密度火焰

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基于文献研究的精益建造与数字技术集成综述

同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 145-156页

作者：刘刚马智亮李松阳清华大学土木水利学院北京100084 广联达科技股份有限公司北京100193

精益建造(LC)与数字技术集成是提高建筑业经济效益和生产效率的关键,也是近年来理论研究和实践创新的热点领域。鉴于目前尚无学者对精益建造与数字技术集成进行系统总结,针对国内外学术刊物发表的精益建造以及应用于建造领域与数字技术... 详细信息

精益建造(LC)与数字技术集成是提高建筑业经济效益和生产效率的关键,也是近年来理论研究和实践创新的热点领域。鉴于目前尚无学者对精益建造与数字技术集成进行系统总结,针对国内外学术刊物发表的精益建造以及应用于建造领域与数字技术相关的研究论文,采用文献计量学和重点文献分析等方法,进行系统分析和归纳。结果表明,数字技术(特别是建筑信息模型(BIM)技术)逐步成为精益建造应用推广的关键支撑,两者深度融合能产生正向协同效应,进一步提高项目管理效率并降低项目管理成本。

关键词：精益建造(LC)与数字技术集成建筑信息模型(BIM) 建造4.0 文献计量学分析

基于CT试样的动态断裂韧性尺寸影响因素试验研究

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机械强度 2023年第6期45卷 1326-1331页

作者：邹广平吴松阳闫安石李寅辰张志俊唱忠良哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

为研究紧凑拉伸(Compact Tensile,CT)试样尺寸对动态断裂韧性试验的影响,使用分离式霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tie Bar,SHTB)装置对2A12T4铝合金CT试样进行了动态断裂测试,通过数字散斑相关法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM)计算了试样的动态断裂韧性,并对比应变片法计算结果说明了此种方法的正确性。研究试件的不同大小和加载孔位置对动态断裂韧性的影响,研究结果表明,W/B的值越小,CT试样动态断裂韧性值越小且降低的趋势逐渐变缓,对于W/B值相同的不同尺寸试样,其动态断裂韧性差距很小,改变加载圆孔圆心距对动态断裂韧性试验结果影响较小。

关键词：紧凑拉伸试样数字散斑相关法动态加载断裂韧性霍普金森拉杆