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SLM NiTi记忆合金负刚度结构的能量吸收与形状恢复

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振动与冲击 2022年第21期41卷 316-324页

作者：向政沈显峰杨琴陈捷霍明政戴冬华袁上钦黄姝珂中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621000 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210000 西北工业大学无人系统技术研究院西安710000

采用选区激光熔化技术制备了具有不同几何参数的Ni_(50.6)Ti_(49.4)负刚度结构,分析了成形质量及相变行为,研究了几何参数及循环次数对其准静态压缩变形模式、比能量吸收及形状恢复的影响。结果表明:屈曲面几何参数对负刚度结构的变形... 详细信息

采用选区激光熔化技术制备了具有不同几何参数的Ni_(50.6)Ti_(49.4)负刚度结构,分析了成形质量及相变行为,研究了几何参数及循环次数对其准静态压缩变形模式、比能量吸收及形状恢复的影响。结果表明:屈曲面几何参数对负刚度结构的变形模式、比能量吸收及形状恢复率有重要影响;非对称屈曲对负刚度结构的比能量吸收及形状恢复十分不利,通过设计合理的几何参数可以限制非对称屈曲;选区激光熔化制备的NiTi均匀负刚度结构在循环压缩后(50%应变)加热可恢复至初始高度的95%以上,且首次压缩过程中的比能量吸收可达328.3 J/kg;将不同几何参数的负刚度单元进行组合可以对整体结构的承载能力和能量吸收进行编程,实现梯度变形及吸能;此外循环次数会降低NiTi负刚度结构的承载能力和能量吸收,但对其形状恢复率几乎无影响。

关键词： NiTi记忆合金负刚度结构选区激光熔化比能量吸收形状记忆效应

热塑性基体Kevlar/UHMWPE混杂复合材料弹道侵彻损伤（英文）

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Journal of Donghua University(English Edition) 2024年

作者：李智勇薛有松孙宝忠顾伯洪东华大学纺织学院上海市现代纺织前沿科学研究基地

聚合物基体类型是影响纤维混杂复合材料弹道性能的关键因素。该文以热塑性聚氨酯为基体,制备了具有不同混杂结构的Kevlar和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料。使用气枪冲击系统发射标准模拟破片弹体,对混杂复合材料进行弹道冲击试验。... 详细信息

聚合物基体类型是影响纤维混杂复合材料弹道性能的关键因素。该文以热塑性聚氨酯为基体,制备了具有不同混杂结构的Kevlar和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料。使用气枪冲击系统发射标准模拟破片弹体,对混杂复合材料进行弹道冲击试验。分析了纤维组合和混杂结构对混杂复合材料弹道性能的影响,并研究了两种比能量吸收(单位面密度能量吸收和单位厚度能量吸收)的变化。研究发现,聚氨酯基混杂复合材料的主要损伤模式为纤维断裂、基体损伤、纤维抽拔和层间脱层。弹击瞬时变形不能作为评价靶板弹道性能的参考指标。聚氨酯基混杂复合材料的能量吸收过程呈现非线性规律,混杂方式影响材料的比能量吸收。

关键词：聚氨酯 Kevlar 超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 混杂复合材料弹道冲击比能量吸收

SLM NiTi记忆合金bcc点阵结构的吸能特性研究

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稀有金属材料与工程 2022年第11期51卷 4279-4288页

作者：向政陈捷杨琴沈显峰霍明政袁上钦戴东华黄姝珂中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900 西北工业大学陕西西安710072 南京航空航天大学江苏南京210016

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了不同体积分数的NiTi记忆合金bcc点阵结构(基于CAD及基于三周期极小曲面TPMS),分析了失效前的压缩响应,研究了体积分数、单元构型和微观组织对能量吸收的影响。结果表明:NiTi bcc点阵(体积分数5%~25%)在... 详细信息

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了不同体积分数的NiTi记忆合金bcc点阵结构(基于CAD及基于三周期极小曲面TPMS),分析了失效前的压缩响应,研究了体积分数、单元构型和微观组织对能量吸收的影响。结果表明:NiTi bcc点阵(体积分数5%~25%)在压缩至损伤前具有优秀的比能量吸收(0.45~1.89 J/g),卸载后加热可恢复至92%以上;体积分数及单元构型对NiTi bcc点阵的压缩响应有重要影响;体积分数小于15%时,CAD样品具有更长可压缩应变,比能量吸收更好;体积分数大于15%时,TPMS样品具有更高压缩应力,比能量吸收更好;SLM过程中的阶梯效应导致了点阵支杆的下表面与内部具有不同的材料组织,下表面处熔池条纹更深更宽且晶粒更加粗大;材料异质性导致了相对较差的机械性能,不利于能量吸收;由于受载下应力集中位置及异质比例的不同,该材料异质性对低体积分数的TPMS样品的不利影响更大。

关键词： NiTi形状记忆合金点阵结构选区激光熔化比能量吸收

激光增材制造拓扑优化轻量化圆锥构件力学性能研究

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航空制造技术 2022年第14期65卷 101-109页

作者：林开杰吴立斌杨建凯张晗顾冬冬南京航空航天大学南京210016 江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室南京210016

航空航天轻量化结构通常需兼具减重、承载、减振、抗冲击等多种性能要求。但结构在减重的同时往往会伴随着承载、抗冲击性能的降低。基于变密度法对圆锥结构进行了拓扑优化设计,并利用激光粉末床熔融技术实现了圆锥轻量化构件一体化成形... 详细信息

航空航天轻量化结构通常需兼具减重、承载、减振、抗冲击等多种性能要求。但结构在减重的同时往往会伴随着承载、抗冲击性能的降低。基于变密度法对圆锥结构进行了拓扑优化设计,并利用激光粉末床熔融技术实现了圆锥轻量化构件一体化成形,研究了轴向压缩试验下壁厚对拓扑优化构件力学性能的影响机制。试验结果表明,随着壁厚由1.0 mm增至3.0 mm,结构的比吸能先增后减,壁厚2.5 mm的构件比吸能最大,为11.48 J/g。采用有限元模拟方法研究了拓扑优化圆锥结构在压缩过程中的应力分布情况,结果表明,构件发生屈曲变形及断裂的主要原因为较大的面内压应力,内外壁应力水平差异导致了结构发生不同方向的屈曲变形,且随着壁厚的增加,圆锥顶部出现的应力集中及上层屈曲程度的降低均导致结构不能持续增加能量吸收。

关键词：拓扑优化圆锥轻量化构件增材制造(AM) 激光粉末床熔融比能量吸收

碳纤维增强地聚物混凝土韧性评价指标的对比研究

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建筑材料学报 2014年第2期17卷 303-308页

作者：朱靖塞许金余罗鑫李为民白二雷高志刚空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 广州军区空军后勤部机场处广东广州510052

采用经波形整形技术改进后的100分离式Hopkinson压杆试验装置,开展了碳纤维增强地聚物混凝土(carbon fiber reinforced geopolymeric concrete,CFRGC)的冲击压缩试验,基于峰值韧度和比能量吸收2种评价指标研究了CFRGC的冲击韧性,并进... 详细信息

采用经波形整形技术改进后的100分离式Hopkinson压杆试验装置,开展了碳纤维增强地聚物混凝土(carbon fiber reinforced geopolymeric concrete,CFRGC)的冲击压缩试验,基于峰值韧度和比能量吸收2种评价指标研究了CFRGC的冲击韧性,并进行了对比分析和机理探究.结果表明:从峰值韧度的评价指标来看,CFRGC在碳纤维体积分数为0.3%时能发挥出明显的冲击增韧优势;从比能量吸收的评价指标来看,CFRGC的增韧特性在碳纤维体积分数为0.2%和0.3%时相对较优异;2种表征冲击韧性的方法所反映的发展趋势存在一致性,一是冲击韧性指标存在明显的应变率效应,二是碳纤维对于地聚物混凝土而言具有一定的增韧效果;在评价碳纤维增强地聚物混凝土的冲击韧性时,采用比能量吸收指标更加有效、合理.

关键词：碳纤维增强地聚物混凝土韧性评价指标峰值韧度比能量吸收分离式霍普金森压杆

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冲击荷载作用下聚苯乙烯混凝土的吸能特性

硅酸盐学报 2010年第7期38卷 1173-1178页

作者：胡泽斌许金余彭高丰曹珊空军工程大学机场建筑工程系西安710038 西北工业大学力学与建筑工程系西安710072 空军工程设计研究局北京100068 空军装备研究院北京100085

采用φ100mm分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置研究了聚苯乙烯(expanded polystyrene,EPS)混凝土在不同应变率下的能量吸收特性。以比能量法作为评价指标,分析了应变率效应以及EPS体积掺量对EPS混凝土吸... 详细信息

采用φ100mm分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置研究了聚苯乙烯(expanded polystyrene,EPS)混凝土在不同应变率下的能量吸收特性。以比能量法作为评价指标,分析了应变率效应以及EPS体积掺量对EPS混凝土吸能特性的影响。探讨了能量吸收特性与试件破坏形态之间的关系。结果表明:EPS混凝土材料的高应变率吸能性能呈现出显著的应变率相关性。随着EPS体积掺量的增加,EPS混凝土的吸能能力先升后降,在EPS体积掺量为20%～30%时出现峰值。

关键词：聚苯乙烯混凝土分离式Hopkinson压杆试验装置比能量吸收应变率冲击压缩

不同编织角碳纤维增强聚合物复合材料-Al方管的吸能特性

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复合材料学报 2020年第3期37卷 591-600页

作者：沈勇柯俊吴震宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

为了提高薄壁结构的比吸能,通过环形编制技术制备不同编织角度的碳纤维增强聚合物复合材料-铝(CFRP-Al)方管。对不同编织角度、管长和管厚的CFRP-Al方管进行准静态轴向压缩试验,研究CFRP复合材料编织角度对CFRP-Al方管变形模式和比吸能... 详细信息

为了提高薄壁结构的比吸能,通过环形编制技术制备不同编织角度的碳纤维增强聚合物复合材料-铝(CFRP-Al)方管。对不同编织角度、管长和管厚的CFRP-Al方管进行准静态轴向压缩试验,研究CFRP复合材料编织角度对CFRP-Al方管变形模式和比吸能的影响。结果表明,CFRP复合材料可以降低薄壁管的柔度,从而阻止整体欧拉失稳变形模式;大编织角度CFRP复合材料可以有效承担因薄壁管折叠产生的横向拉力,从而阻止薄壁管折角撕裂;此外,随着编织角度增加,CFRP-Al方管的比吸能随之增大。

关键词：碳纤维增强聚合物(CFRP) 复合材料 Al方管轴向压溃编织角比能量吸收变形模式

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EPS颗粒对混凝土的增韧效应

建筑材料学报 2012年第1期15卷 53-59页

作者：白二雷许金余高志刚胡泽斌空军工程大学工程学院陕西西安710038 西北工业大学力学与建筑工程学院陕西西安710072

配制了聚苯乙烯(EPS)颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%,50%的EPS混凝土,采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,以比能量吸收作为指标,研究了EPS颗粒对混凝土的增韧效应,探讨了EPS颗粒对混凝土的增韧机理.结果表明:冲击荷载作用... 详细信息

配制了聚苯乙烯(EPS)颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%,50%的EPS混凝土,采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,以比能量吸收作为指标,研究了EPS颗粒对混凝土的增韧效应,探讨了EPS颗粒对混凝土的增韧机理.结果表明:冲击荷载作用下,由于应变率效应,相同体积分数的EPS混凝土冲击韧性随应变率的增加而提高,具有显著的应变率相关性;由于EPS颗粒的微结构效应,在EPS颗粒体积分数为10%～30%时,其韧性较未掺EPS颗粒的混凝土有不同程度的提高,EPS颗粒体积分数为20%时对混凝土韧性的改善效果最佳.当EPS颗粒体积分数达到40%～50%时,其韧性有所降低.

关键词：聚苯乙烯颗粒混凝土比能量吸收应变率增韧效应

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陶瓷纤维混凝土的抗冲击性能试验研究

建筑材料学报 2013年第2期16卷 237-243页

作者：苏灏扬许金余白二雷罗鑫席阳阳空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同纤维掺量(体积分数,下同)的陶瓷纤维混凝土(CRFRC)冲击压缩特性.采用厚度为1mm,不同直径的H62黄铜波形整形器对入射波进行整形,确保了试验过程中的应力均匀性,实现了恒应变率加载... 详细信息

采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同纤维掺量(体积分数,下同)的陶瓷纤维混凝土(CRFRC)冲击压缩特性.采用厚度为1mm,不同直径的H62黄铜波形整形器对入射波进行整形,确保了试验过程中的应力均匀性,实现了恒应变率加载.结果表明:随着纤维掺量的增加,CRFRC的峰值应力和峰值应变明显增加,应力应变曲线下降段由缓变陡;冲击压缩强度和能量吸收特性较素混凝土显著提高,当应变率为(74±2)s-1时,纤维掺量为0.3%的CRFRC能量吸收率明显高于素混凝土.另外,拟合了动态强度增长因子随应变率对数变化的关系式.

关键词：陶瓷纤维混凝土动态强度增长因子过渡应变率比能量吸收