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高孔隙率闭孔泡沫铝的低应变率压缩行为

力学学报 2011年第1期43卷 122-135页

作者：李斌潮赵桂平卢天健西安交通大学强度与振动教育部重点实验室西安710049 西安交通大学航天航空学院西安710049

通过落锤冲击实验研究高孔隙率闭孔泡沫铝的动态压缩性能及抗低速冲击特性,同时通过高速摄影仪观察试件的动态压缩行为,并记录落锤冲击速度的衰减过程.结果表明,高孔隙率闭孔泡沫铝的抗冲击缓冲效果明显,且在低速冲击条件下其变形特征... 详细信息

通过落锤冲击实验研究高孔隙率闭孔泡沫铝的动态压缩性能及抗低速冲击特性,同时通过高速摄影仪观察试件的动态压缩行为,并记录落锤冲击速度的衰减过程.结果表明,高孔隙率闭孔泡沫铝的抗冲击缓冲效果明显,且在低速冲击条件下其变形特征与准静态变形类似.采用有限元方法分析了落锤和泡沫中应力的分布特点以及表面摩擦系数对应力分布的影响.由于摩擦力阻碍了接触面处泡沫的横向位移,致使其压缩外形呈"鼓形";在低速冲击时,应力在泡沫铝试件内部的传播周期远小于冲击的缓冲时间,应力波现象并不明显,应力的变化与准静态压缩时相似.在考虑接触面上摩擦力的基础上,通过第2类Lagrange方程建立了落锤-泡沫材料的碰撞解析模型,将预测的落锤冲击速度的衰减过程分别与实验和有限元结果进行比较,取得了较为一致的结论,并进一步讨论了不同冲击速度和材料参数对冲击过程的影响.

关键词：泡沫铝低速冲击落锤实验碰撞解析模型

三维扫描测振技术在液体火箭发动机模态试验中的应用

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宇航学报 2017年第1期38卷 97-103页

作者：闫松李斌李斌潮李锋西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100

针对传统的黏贴振动传感器的模态试验方法存在附加传感器质量影响及振型空间分辨率不高等问题,研究了利用激光测振系统和机器人平台对复杂结构进行三维扫描振动测试的方法。并以液体火箭发动机(LRE)推力室和氧化剂入口管为例,通过三维... 详细信息

针对传统的黏贴振动传感器的模态试验方法存在附加传感器质量影响及振型空间分辨率不高等问题,研究了利用激光测振系统和机器人平台对复杂结构进行三维扫描振动测试的方法。并以液体火箭发动机(LRE)推力室和氧化剂入口管为例,通过三维扫描测振技术对二者进行模态测试,获取了空间分辨率极高的模态振型,定量分析了传感器附加质量对管路模态测试的影响,研究结果表明三维扫描测量方法具有精度高、测试速度快、测点数量不受限制等优势。

关键词：三维扫描激光测振液体火箭发动机机器人

闭孔泡沫铝低速冲击防护的临界条件与优化设计

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固体力学学报 2011年第4期32卷 325-338页

作者：李斌潮赵桂平卢天健西安交通大学强度与振动教育部重点实验室西安710049 西安交通大学航天航空学院西安710049

建立了高孔隙率闭孔泡沫铝抗低速撞击的分析模型,通过落重冲击试验验证了模型预测的准确性;采用所建立的模型,计算了闭孔泡沫铝作为大质量结构抗低速冲击构件的临界冲击速度,研究了不同冲击条件下结构响应的最小加速度和临界加速度.结... 详细信息

建立了高孔隙率闭孔泡沫铝抗低速撞击的分析模型,通过落重冲击试验验证了模型预测的准确性;采用所建立的模型,计算了闭孔泡沫铝作为大质量结构抗低速冲击构件的临界冲击速度,研究了不同冲击条件下结构响应的最小加速度和临界加速度.结果表明,闭孔泡沫铝适合作为大质量结构的低速冲击防护材料:当撞击速度低于临界冲击速度时,泡沫铝的作用应力不会超过其平台压缩应力,具有高孔隙率的泡沫铝甚至可使冲击响应加速度大幅降低,具有优良的防护效果;当撞击速度超过相应条件下的临界速度时,由于泡沫铝压缩密实阶段的应力增强作用,不仅使其作用应力迅速增大(为平台应力的5-15倍),而且使冲击响应加速度迅速增加甚至超过1000g,从而对结构的安全防护构成威胁.最后,讨论了冲击质量比、泡沫铝孔隙率、泡沫几何尺寸等冲击参数对临界冲击速度和冲击响应加速度的影响.

关键词：临界冲击速度响应加速度低速冲击防护闭孔泡沫铝优化设计

基于实验模态分析的点阵夹层结构动态性能预测

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固体力学学报 2008年第4期29卷 373-378页

作者：李斌潮张钱城卢天健西安交通大学强度与振动教育部重点实验室西安710049 西安交通大学材料科学与工程系西安710049

引入均一化等效理论,对金字塔型结构芯体夹层材料的芯体弹性常数进行均一化等效处理,并将其用于研究该夹层材料结构的动态性能.同时采用三维(3D)离散有限元模型计算了结构的动态性能.为验证了理论预测的正确性,设计并制备了金字塔点阵... 详细信息

引入均一化等效理论,对金字塔型结构芯体夹层材料的芯体弹性常数进行均一化等效处理,并将其用于研究该夹层材料结构的动态性能.同时采用三维(3D)离散有限元模型计算了结构的动态性能.为验证了理论预测的正确性,设计并制备了金字塔点阵悬臂梁,进行了实验模态分析,将实验结果与理论计算的各阶自振频率进行了比较.结果表明:该模型对低阶自振频率的计算结果与实验结果、3D离散有限元模型计算结果吻合得都比较好,一阶自振频率误差不到5%,其它误差在10%左右.

关键词：点阵材料均一化有限元夹层板模态分析

材料与载荷随机性影响下管路结构振动疲劳可靠性分析方法

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西安交通大学学报 2023年第11期57卷 1-11页

作者：高玉闪杨茂李斌杜大华王珺李斌潮周建西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室 710100西安航天推进技术研究院西安710100 西安交通大学航天航空学院西安710049

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题,建立材料、载荷等底层因素随机性模型,并考虑随机性传递、综合作用,获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统,证明了随机性模型的适用性及寿命模... 详细信息

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题,建立材料、载荷等底层因素随机性模型,并考虑随机性传递、综合作用,获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统,证明了随机性模型的适用性及寿命模型的高效性。以液体火箭发动机典型管路结构为分析对象,评估其高可靠性寿命。分析结果表明:在试车振动载荷作用下,管路结构振动疲劳寿命符合对数正态分布,且寿命存在较大的分散性;所考虑的随机因素中,材料疲劳性能对寿命分散性的影响较大;对管路结构,在确定性寿命的基础上,应考虑至少不小于5倍的寿命缩减系数,以覆盖载荷及材料的随机性影响而获得其高可靠度振动疲劳寿命。该研究为液体火箭发动机可重复使用技术发展提供重要技术支撑。

关键词：振动疲劳寿命随机性可靠性液体火箭发动机管路

基于高斯混合模型的非高斯振动疲劳频域求解方法

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振动与冲击 2022年第16期41卷 93-99页

作者：朱帅康董龙雷官威王珺李斌潮西安交通大学航天航空学院西安710000 西安航天动力研究所西安710100

很多机械结构在工作环境下经受的随机载荷有着较强的非高斯性,按照传统的高斯假设对这些结构进行疲劳计算会带来很大误差。针对非高斯载荷下结构疲劳寿命难以预测的问题,提出了一种非高斯随机载荷下对结构进行疲劳计算的频域方法。首先... 详细信息

很多机械结构在工作环境下经受的随机载荷有着较强的非高斯性,按照传统的高斯假设对这些结构进行疲劳计算会带来很大误差。针对非高斯载荷下结构疲劳寿命难以预测的问题,提出了一种非高斯随机载荷下对结构进行疲劳计算的频域方法。首先引入高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)对载荷进行描述,并使用期望最大(expectation maximization,EM)算法对模型参数进行求解,建立的模型可以准确描述单峰及多峰非高斯载荷。在此基础上结合Tovo-Benasciutti方法推导出一种多峰非高斯载荷下的频域疲劳计算方法。为了对该方法进行验证,对一个双峰分布的非高斯载荷信号进行了疲劳分析,以雨流计数法作为参考,结果表明在双峰非高斯载荷下,对多种材料,该方法与直接使用传统频域疲劳计算方法相比计算精度提升明显,验证了该方法的精确性及较广的适用性。

关键词：非高斯载荷高斯混合模型(GMM) 期望最大(EM)算法频域疲劳寿命计算

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闭孔金属泡沫中应力波的传播特性分析

兵工学报 2009年第S2期30卷 38-41页

作者：李斌潮赵桂平卢天健西安交通大学强度与振动教育部重点实验室陕西西安710049 西安交通大学航天航空学院陕西西安710049

为了研究泡沫材料在动态冲击载荷下的变形及内部应力变化情况,通过一维的泡沫材料冲击模型对闭孔金属泡沫材料中应力波尤其是胞元结构塑性坍塌的传播过程及其影响因素进行分析。结果表明:泡沫材料密度以及冲击速度是导致塑性波前应力提... 详细信息

为了研究泡沫材料在动态冲击载荷下的变形及内部应力变化情况,通过一维的泡沫材料冲击模型对闭孔金属泡沫材料中应力波尤其是胞元结构塑性坍塌的传播过程及其影响因素进行分析。结果表明:泡沫材料密度以及冲击速度是导致塑性波前应力提高、产生惯性效应的主要因素;同时塑性波的传播速度与冲击速度成正比,与泡沫材料的密实应变成反比;且冲击能量越低,塑性波前在泡沫中推进就越慢,吸收这些能量所需的泡沫材料也越少。

关键词：闭孔金属泡沫应力波塑性变形传播

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泡沫铝填充金属波纹板耦合增强机理研究

稀有金属材料与工程 2018年第2期47卷 503-508页

作者：闫雷雷赵雪赵静波李斌潮张钱城卢天健空军工程大学陕西西安710051 西安交通大学多功能材料和结构教育部重点实验室陕西西安710049 西安航天动力研究所陕西西安710100

将闭孔泡沫铝填充到空心金属波纹板孔隙当中即可获得泡沫铝填充波纹板结构,对其准静态压缩吸能特性进行实验表征。研究表明,泡沫铝填充波纹板其压缩应力远高于泡沫铝与空心波纹板二者单独压缩应力之和,表现出明显的耦合增强效应,其单位... 详细信息

将闭孔泡沫铝填充到空心金属波纹板孔隙当中即可获得泡沫铝填充波纹板结构,对其准静态压缩吸能特性进行实验表征。研究表明,泡沫铝填充波纹板其压缩应力远高于泡沫铝与空心波纹板二者单独压缩应力之和,表现出明显的耦合增强效应,其单位质量峰值抗压缩强度及单位质量能量吸收率(SEA)可分别高达对应空心结构的6.3及14.8倍,即使和泡沫铝相比,其SEA仍可提高50%以上。进一步通过对空心波纹芯体结构的屈曲变形模式研究表明,泡沫铝的填充给予了波纹芯体单元足够强的横向支撑,使其变形模式转变为空心结构难以产生的更加高阶的屈曲变形模式,屈曲波长变短,产生耦合增强效应。

关键词：泡沫金属波纹板应力-应变耦合增强屈曲

载荷发生频次和超载迟滞的耐久性载荷谱编制方法研究

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机械科学与技术 2019年第1期38卷 134-141页

作者：殷之平沈亚强种晖李斌潮西北工业大学航空学院西安710072 液体火箭发动机技术国防科技重点实验室西安710100

国内所编制的所有型号飞机的载荷谱,均是代表机队平均使用情况的疲劳载荷谱,而未编制耐久性载荷谱,解决这些问题无论是对我国新一代飞机的研制,还是对旧型飞机使用延寿都迫在眉睫。本文在研究与总结现有载荷谱编制方法及载荷谱处理的关... 详细信息

国内所编制的所有型号飞机的载荷谱,均是代表机队平均使用情况的疲劳载荷谱,而未编制耐久性载荷谱,解决这些问题无论是对我国新一代飞机的研制,还是对旧型飞机使用延寿都迫在眉睫。本文在研究与总结现有载荷谱编制方法及载荷谱处理的关键技术基础上,提出了两种耐久性载荷谱的编制方法:1)对各级载荷发生频次进行概率统计,增大各级载荷发生频次,进而形成较为严重的耐久性载荷谱,即基于载荷发生频次的耐久性载荷谱编制方法; 2)将载荷谱中的高载降低为较低级载荷,削弱其对后续小载荷的迟滞效应,使得所编制的载荷谱偏严重,即基于超载迟滞效应的载荷谱编制方法。根据上述两种耐久性载荷谱的编制思想,编制了基准载荷谱和两种耐久性载荷谱,并对这两种载荷谱进行对比试验。通过试验结果证明,本文提出来的两种编制方法均可以达到预期的严重效果,满足耐久性载荷谱的编制要求。

关键词：耐久性载荷谱超载迟滞载荷频次载荷谱验证试验