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不同细观力学方法预测高聚物粘结炸药有效模量的比较

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兵工学报 2017年第6期38卷 1106-1112页

作者：王竟成罗景润中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

高聚物粘结炸药(PBX)不同于普通颗粒增强复合材料,其颗粒含量超过85%,组分弹性模量相差3~4个数量级,导致其有效模量的细观力学理论预测出现很大偏差。结合有限元细观模拟,对Mori-Tanaka法、自洽法、微分法3种细观力学方法的预测结果进... 详细信息

高聚物粘结炸药(PBX)不同于普通颗粒增强复合材料,其颗粒含量超过85%,组分弹性模量相差3~4个数量级,导致其有效模量的细观力学理论预测出现很大偏差。结合有限元细观模拟,对Mori-Tanaka法、自洽法、微分法3种细观力学方法的预测结果进行了比较分析。结果表明:界限法上下界之间有量级上的差异;当颗粒含量小于10%,颗粒间相互作用较小,不同方法计算的有效模量差异不大;含量大于20%时,颗粒间相互作用增强,3种解析法预测的结果逐渐出现差异,而微分法与有限元结果比较接近;当颗粒含量为94.9%,微分法预测的PBX杨氏模量比实测值高3.7%,Mori-Tanaka法和自洽法结果都有量级上的偏差;对于颗粒含量高、组分性能反差大的复合材料,微分法较合理地计及了颗粒间的相互作用,能较准确地预测其有效模量。

关键词：兵器科学与技术细观力学高聚物粘结炸药有效模量有限元微分法

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基于微裂纹统计模型的PBX力学行为

火炸药学报 2012年第5期35卷 52-57页

作者：郭虎罗景润中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

将微分形式的Visco-SCRAM模型简化为单轴应力下的增量形式,用其拟合出PBX在不同应变率的单轴拉伸与单轴压缩下的应力应变曲线,然后根据微裂纹平均半径的变化分析其相应的细观物理过程,并分析了黏性对PBX力学性能的影响。结果表明,Visco-... 详细信息

将微分形式的Visco-SCRAM模型简化为单轴应力下的增量形式,用其拟合出PBX在不同应变率的单轴拉伸与单轴压缩下的应力应变曲线,然后根据微裂纹平均半径的变化分析其相应的细观物理过程,并分析了黏性对PBX力学性能的影响。结果表明,Visco-SCRAM模型能反映PBX强度与模量的拉压不对称性和应变率效应。破坏时的微裂纹平均半径随应变率的增大而增大,且该值在拉伸加载下明显小于压缩的情况。在一定范围内,随着黏性的减小,模量和强度增大,而破坏应变减小。

关键词：材料科学高聚物黏结炸药 PBX 含能材料 SCRAM 微裂纹本构关系

基于整体位移模式的平面孔洞结构数值模拟方法

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固体力学学报 2017年第5期38卷 400-407页

作者：郭聪罗景润中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

针对平面孔洞问题提出了一种新的数值模拟方法.论文通过水平集方法引入孔洞边界、力边界和位移边界水平集函数,利用边界水平集函数来构造边界试探项,将试探空间表示为二元幂级数与边界试探项的线性组合;同时提出一种基于水平集方法的位... 详细信息

针对平面孔洞问题提出了一种新的数值模拟方法.论文通过水平集方法引入孔洞边界、力边界和位移边界水平集函数,利用边界水平集函数来构造边界试探项,将试探空间表示为二元幂级数与边界试探项的线性组合;同时提出一种基于水平集方法的位移边界条件施加方法,利用位移边界水平集函数来构造满足位移边界条件的近似位移场,并给出了相应的刚度矩阵和载荷矩阵表达式.与FEM、XFEM、无网格法等方法相比,该方法无需将求解域离散,具有较低的计算成本、特性良好的刚度矩阵和较为广泛的适用性.数值算例验证了该方法的有效性.

关键词：孔洞数值模拟整体位移模式水平集方法位移边界条件

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循环载荷下PBX力学行为研究

爆炸与冲击 2013年第S1期33卷 105-110页

作者：郭虎罗景润中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

为了研究高聚物黏结炸药(PBX)在循环载荷下的力学响应特征及细观机理,将微分形式的ViscoSCRAM模型简化为单轴应力下的增量形式,用其拟合PBX在循环载荷作用下的应力应变曲线,并以加载过程中微裂纹平均尺寸的变化,分析相应的细观物理过程... 详细信息

为了研究高聚物黏结炸药(PBX)在循环载荷下的力学响应特征及细观机理,将微分形式的ViscoSCRAM模型简化为单轴应力下的增量形式,用其拟合PBX在循环载荷作用下的应力应变曲线,并以加载过程中微裂纹平均尺寸的变化,分析相应的细观物理过程。结果表明:循环加载后,PBX的破坏应力、破坏应变减小,微裂纹平均尺寸增大,同时产生一定的不可恢复应变;随着循环应力水平和循环周数的增加,破坏应力、破坏应变和微裂纹平均尺寸变化幅度增大,不可恢复应变量增大。

关键词：爆炸力学高聚物黏结炸药含能材料 SCRAM模型微裂纹循环加载

基于整体位移模式的平面裂纹结构数值模拟方法

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计算力学学报 2018年第2期35卷 249-254页

作者：郭聪罗景润中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

对于平面裂纹问题,针对扩展有限元法和无网格伽辽金法的不足,从结构的整体位移模式出发,提出了一种新的数值模拟方法。在整个求解域内构造其试探函数,并引入裂纹修正项描述裂尖处的奇异性和裂纹面的强间断特性;同时,提出了一种新的强制... 详细信息

对于平面裂纹问题,针对扩展有限元法和无网格伽辽金法的不足,从结构的整体位移模式出发,提出了一种新的数值模拟方法。在整个求解域内构造其试探函数,并引入裂纹修正项描述裂尖处的奇异性和裂纹面的强间断特性;同时,提出了一种新的强制边界条件施加方法,通过引入位移边界水平集函数,将位移边界条件包含在近似位移场的表达式中,有效地解决了位移边界条件问题,减小了刚度矩阵的阶数,非常方便地消除了刚度矩阵的奇异性,降低了线性方程组的求解难度。含裂纹矩形平板结构的数值算例验证了该方法的有效性。

关键词：数值模拟扩展有限元法无网格伽辽金法整体位移模式刚度矩阵裂纹

复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性分析

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振动工程学报 2023年第3期36卷 634-644页

作者：左朋石先杰葛任伟罗景润中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230026 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

提出一种可用于分析复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的谱几何法‑虚拟激励法(spectro geometric method‑pseudo excitation method,SGM‑PEM)。采用沿圆环板边界均匀分布的边界约束弹簧来模拟复杂边界条件,通过虚拟激... 详细信息

提出一种可用于分析复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的谱几何法‑虚拟激励法(spectro geometric method‑pseudo excitation method,SGM‑PEM)。采用沿圆环板边界均匀分布的边界约束弹簧来模拟复杂边界条件,通过虚拟激励法将平稳随机载荷转化为虚拟简谐载荷。在一阶剪切变形理论框架下,采用以简洁三角函数为内核的谱几何法来描述圆环板结构的位移容许函数。基于Rayleigh‑Ritz法推导了平稳随机激励作用下功能梯度圆环板的动力学分析模型。通过与有限元法结果对比分析,验证了文中构建的分析模型的有效性和准确性。分析了梯度指数、厚度参数、边界条件等因素对功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的影响规律。

关键词：随机振动功能梯度圆环板平稳随机激励谱几何法‑虚拟激励法复杂边界条件

基于Hoff夹层板理论计算约束阻尼结构的结构损耗因子

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机械强度 2007年第1期29卷 77-80页

作者：郭中泽罗景润陈裕泽中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

利用Hoff夹层板理论研究约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算问题。计算结果表明,利用Hoff理论计算约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子方法具有较高的计算精度,与Ansys计算结果较为接近,可用于约束阻尼结构固有频率和结构损耗... 详细信息

利用Hoff夹层板理论研究约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算问题。计算结果表明,利用Hoff理论计算约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子方法具有较高的计算精度,与Ansys计算结果较为接近,可用于约束阻尼结构固有频率和结构损耗因子计算。

关键词：阻尼粘弹性约束阻尼结构固有频率模态损耗因子

冲击载荷下镁铝合金裂纹动态扩展过程的数值模拟

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爆炸与冲击 2016年第5期36卷 648-654页

作者：郭历伦钟卫洲陈忠富罗景润中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

采用基于黏聚裂纹模型的扩展有限元方法,开展了镁铝合金结构冲击破坏过程的数值模拟研究。通过镁铝合金三点弯曲试样冲击实验,获得了不同子弹撞击速度下试样的冲击破坏模式。在此基础上,建立了实验结构的扩展有限元模型,并采用最大主应... 详细信息

采用基于黏聚裂纹模型的扩展有限元方法,开展了镁铝合金结构冲击破坏过程的数值模拟研究。通过镁铝合金三点弯曲试样冲击实验,获得了不同子弹撞击速度下试样的冲击破坏模式。在此基础上,建立了实验结构的扩展有限元模型,并采用最大主应力准则,以及含损伤型的本构关系模拟材料的冲击断裂行为。对于裂纹尖端附近区域,采用黏聚裂纹模型模拟裂纹的断裂过程。对子弹速度分别为12.2、15.1、26.3m/s的3种工况下镁铝合金试样的动态破坏过程进行了数值模拟研究,获得了与实验相一致的断裂模式。计算结果表明,试样以Ⅰ型断裂模式为主,裂纹沿初始预制裂纹方向扩展。当裂纹扩展到一定程度后,在试样韧带区域被撞击端附近,由于应力波及边界效应导致该区域处于复杂应力状态,试样出现复合型断裂模式,裂纹偏离原扩展路径,与本文实验结果相吻合。

关键词：固体力学动态破坏扩展有限元镁铝合金黏聚裂纹模型三点弯曲实验

约束阻尼结构的模态损耗因子计算的一种修正方法

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兵工学报 2006年第6期27卷 1064-1067页

作者：郭中泽罗景润陈裕泽中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

利用Reissner夹层板理论研究了约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算。由于Reissner理论的基本假定简化较多,计算精度相对较低,因此,对该约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子的计算方法进行了修正。其计算结果与Ansys计算结果较... 详细信息

利用Reissner夹层板理论研究了约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算。由于Reissner理论的基本假定简化较多,计算精度相对较低,因此,对该约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子的计算方法进行了修正。其计算结果与Ansys计算结果较为接近。计算结果表明:利用修正后的计算方法具有较高的计算精度,可用于约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子计算。

关键词：固体力学粘弹性约束阻尼结构固有频率模态损耗因子