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爆炸载荷作用下钢管拼装结构大变形模态解

兵工学报 2005年第3期26卷 357-361页

作者：顾红军赵国志殷克功南京理工大学徐州空军学院江苏徐州221000

钢管拼装吸能元件在爆炸载荷作用下的大变形问题,对于抗爆结构的吸能装置设计具有重要意义。本文在对单个钢管动力压扁过程研究的基础上,根据实验分析了拼装钢管在径向受爆炸载荷作用的塑性行为,并且基于虚速度原理建立了八塑性铰机构... 详细信息

钢管拼装吸能元件在爆炸载荷作用下的大变形问题,对于抗爆结构的吸能装置设计具有重要意义。本文在对单个钢管动力压扁过程研究的基础上,根据实验分析了拼装钢管在径向受爆炸载荷作用的塑性行为,并且基于虚速度原理建立了八塑性铰机构模态解方程,描述了拼装钢管受爆炸载荷作用的位移速度场,最后进行了实验验证。

关键词：爆炸力学拼装钢管模态解吸能元件爆炸载荷大变形

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钢管在冲击波作用下动力压扁的模态解

防护工程 1991年第2期13卷 23-30页

作者：曾首义晏麓晖

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简支梁中部受撞击的完全解与模态解比较研究

山西建筑 2009年第18期35卷 7-10页

作者：刘旭红董军西南林学院交通机械与土木工程学院北京建筑工程学院土木与交通工程学院

以简支梁中部受到飞射物横向撞击的问题为例,求其刚塑性动力响应的完全解及模态解并加以比较,考察了质量比这一关键性的参数以及截面弱化因素对模态解偏离完全解程度的影响,比较发现,对于具有简支边界的梁,模态近似解的误差较小,特别是... 详细信息

以简支梁中部受到飞射物横向撞击的问题为例,求其刚塑性动力响应的完全解及模态解并加以比较,考察了质量比这一关键性的参数以及截面弱化因素对模态解偏离完全解程度的影响,比较发现,对于具有简支边界的梁,模态近似解的误差较小,特别是在考虑了截面弱化的情况下,模态解更接近完全解,用模态解代替完全解可以满足精度上的要求。

关键词：塑性动力响应完全解模态解能量分配最终变形

多层吸能元件在冲击波作用下大变形问题的模态解

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固体力学学报 1999年第3期20卷 237-244页

作者：曾首义晏麓晖陈斌蒋志刚长沙工程兵学院长沙410072

通过实验研究了多层吸能元件在冲击波作用下的大变形模式，基于虚速度原理建立了问题的模态近似解．实例计算表明理论值与实验结果吻合很好，分析了材料硬化、动态应变率以及元件静态承载力、层数和惯性对结果的影响．

关键词：多层吸能元件大变形冲击波模态解

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排式矩形薄壁钢管径向冲击屈曲模态分析

科技导报 2009年第1期27卷 64-66页

作者：郭胜鹏顾红军徐州空军学院机场工程系江苏徐州221000

钢管在径向冲击下的屈曲大变形问题对抗爆及抗冲击吸能装置设计具有重要意义。根据实验结果,设定了排式矩形钢管动力屈曲的变形模态,建立了相应的运动场,基于虚速度原理推导出了模态解方程,将问题转化为只含单一变量的方程。计算结果与... 详细信息

钢管在径向冲击下的屈曲大变形问题对抗爆及抗冲击吸能装置设计具有重要意义。根据实验结果,设定了排式矩形钢管动力屈曲的变形模态,建立了相应的运动场,基于虚速度原理推导出了模态解方程,将问题转化为只含单一变量的方程。计算结果与实验数据对比发现,对于排式矩形钢管径向冲击屈曲问题,模态解方法可以较准确的反映实验现象;当偏转角度较小时,理论值与实验值几乎一致,但当偏转角较大时,理论值明显偏大。分析得出,导致这一偏差的主要原因是应变率效应,因此应变率效应对钢管的变形过程影响显著。

关键词：排式矩形钢管冲击屈曲模态解差分法

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横向爆炸载荷下薄壁圆柱壳的动态响应

横向爆炸载荷下薄壁圆柱壳的动态响应

作者：于博丽太原理工大学

学位级别：硕士

薄壁圆柱壳作为一种高比刚度、高比吸能的轻质结构,在航空航天、汽车工业、高速列车等军事和民用领域有广泛应用。在爆炸载荷作用下,结构可能发生较大的塑性变形甚至破坏,本文以实验研究为基础,结合理论与数值模拟详细分析了横向爆炸载... 详细信息

薄壁圆柱壳作为一种高比刚度、高比吸能的轻质结构,在航空航天、汽车工业、高速列车等军事和民用领域有广泛应用。在爆炸载荷作用下,结构可能发生较大的塑性变形甚至破坏,本文以实验研究为基础,结合理论与数值模拟详细分析了横向爆炸载荷下薄壁圆柱壳的动态响应规律,主要工作如下:(1)利用弹道冲击摆锤系统对横向爆炸载荷下薄壁圆柱壳的动态响应进行了实验研究。通过13种工况分析了试件的几何参数与TNT药量、装药距离对薄壁圆柱壳最终变形模态与跨中挠度的影响。实验结果表明:薄壁圆柱壳在横向爆炸载荷下有三种变形模式:局部凹陷塑性变形,迎爆面整体弯曲大挠度变形以及撕裂破坏;当结构的壁厚、TNT药量以及TNT装药距离一定时,随着圆柱壳直径增大其跨中挠度和变形范围增大;当圆柱壳的直径、TNT药量以及TNT装药距离一定时,随着试件壁厚增大其跨中挠度和变形范围减小;当结构的几何参数一定时,随着TNT装药距离的减小,圆柱壳的变形区域和跨中挠度增大;当TNT装药距离不变时,随着TNT药量减小,圆柱壳的变形区域和跨中挠度减小。(2)对有限长薄壁圆柱壳在横向爆炸载荷下的动态响应进行了理论分析。基于假设的爆炸载荷场和模态形状函数,采用理想塑性地基上刚塑性梁模型和模态分析法对薄壁圆柱壳在横向爆炸载荷作用下的大挠度变形进行了理论分析,建立了跨中挠度的模态解,并分析了圆柱壳的几何参数、冲量与不同的模态形状函数对其跨中挠度的影响。结果表明:圆柱壳跨中永久挠度的理论结果与实验结果吻合较好,验证了理论模型的合理性;线性模态形状函数与余弦模态形状函数对跨中挠度无显著影响;圆柱壳的长径比、壁厚及冲量对圆柱壳的跨中永久挠度有较大影响。(3)通过有限元软件ABAQUS对实验中的9种典型工况进行了数值模拟。分析了各个结构参数(直径、壁厚)及载荷条件对薄壁圆柱壳结构的变形模式和抗冲击性能的影响。结果表明:圆柱壳最终变形模式和跨中永久挠度的数值模拟结果与实验结果吻合较好。在结构直径和脉冲载荷一定时,随着圆柱壳壁厚的增大,跨中挠度减小;在壁厚和脉冲载荷一定时,随着直径的增大,跨中挠度增大;在直径和壁厚一定时,随着脉冲载荷的增大,跨中挠度增大。

关键词：薄壁圆柱壳爆炸载荷变形模式模态解数值模拟

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横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的动态响应

横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的动态响应

作者：张春云太原理工大学

学位级别：硕士

泡沫铝填充单管与双管因具有良好的抗冲击性能、能量吸收性能而作为能量缓冲装置,广泛应用在汽车、交通、航天航空等领域中。在爆炸载荷作用下,该结构可能因发生较大的塑性变形而发生失稳。本文以泡沫铝填充单管与双管为研究对象,结合... 详细信息

泡沫铝填充单管与双管因具有良好的抗冲击性能、能量吸收性能而作为能量缓冲装置,广泛应用在汽车、交通、航天航空等领域中。在爆炸载荷作用下,该结构可能因发生较大的塑性变形而发生失稳。本文以泡沫铝填充单管与双管为研究对象,结合理论分析与数值模拟研究了动态响应。主要工作如下:（1）采用数值模拟与理论分析相结合的方法研究横向爆炸载荷下泡沫铝填充单管的动态响应。利用有限元软件ABAQUS/EXPLICIT对横向爆炸载荷下泡沫铝填充单管的塑性变形进行了数值模拟研究,分析了泡沫铝的相对密度、外管的直径与壁厚等因素对结构动态响应的影响。基于理想刚塑性地基梁模型,结合模态分析法,建立了预测横向爆炸载荷下泡沫铝填充管跨中挠度的理论分析模型,并进行了无量纲分析,给出了跨中无量纲挠度随无量纲冲量的变化规律。泡沫铝填充管跨中挠度的理论预测与数值模拟结果的误差在20%以内,表明所建立的理论分析模型合理可行。泡沫铝相对密度对横向爆炸载荷下填充管的跨中挠度有较大的影响,随着泡沫铝的相对密度的增大,填充管跨中挠度减小。随着外管直径与壁厚的增大,跨中挠度减小。理论分析中假设的两种模态函数对填充单管跨中挠度的影响较小。（2）结合理论分析与数值模拟研究了横向爆炸载荷下泡沫铝填充双管的动态响应。建立了泡沫铝填充双管的有限元模型,研究了横向爆炸载荷下的动态响应,分析了泡沫铝相对密度、圆管的壁厚对结构动态响应的影响。建立了预测横向爆炸载荷下泡沫铝填充双管跨中挠度的理论分析模型。系统分析了长径比、圆管的壁厚、芯层厚度、泡沫铝相对密度与爆炸载荷峰值、衰减常数等参数对跨中无量纲挠度的影响。研究结果表明:跨中挠度的模态解与数值模拟结果具有较好的一致性。跨中无量纲挠度随着长径比的增大、圆管壁厚的减小、泡沫铝相对密度的减小、厚度的减小而增大;随着无量纲冲量的增大、爆炸载荷峰值的增大、衰减常数的增大而增大。

关键词：泡沫铝地基梁填充管爆炸载荷模态解

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横向爆炸载荷下薄壁圆管的动态响应

爆炸与冲击 2019年第10期39卷 20-28页

作者：于博丽冯根柱李世强刘志芳太原理工大学应用力学研究所山西太原030024 太原理工大学力学学院材料强度与结构冲击山西省重点实验室山西太原030024

采用实验研究、理论分析和有限元模拟相结合的方法,研究了横向爆炸载荷作用下薄壁圆管的动态响应。利用弹道冲击摆锤系统,对圆管在爆炸载荷下的动力响应进行了实验研究,分析了薄壁圆管的变形模式;基于地基梁模型,建立了横向爆炸载荷作... 详细信息

采用实验研究、理论分析和有限元模拟相结合的方法,研究了横向爆炸载荷作用下薄壁圆管的动态响应。利用弹道冲击摆锤系统,对圆管在爆炸载荷下的动力响应进行了实验研究,分析了薄壁圆管的变形模式;基于地基梁模型,建立了横向爆炸载荷作用下圆管跨中挠度的理论模型,并进行了无量纲化;通过有限元模拟,分析了圆管的几何参数对其变形模式和跨中挠度的影响,并与理论结果进行了对比。研究结果表明:随着TNT药量增加圆管的变形区域和跨中挠度增大;圆管的长径比、厚度及爆炸载荷参数对圆管的变形模式有较大影响;理论预测、有限元模拟结果与实验结果吻合较好。

关键词：圆管爆炸载荷模态解地基梁有限元

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横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的动态响应

高压物理学报 2021年第6期35卷 132-142页

作者：张春云刘志芳太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所山西太原030024

采用数值模拟与理论分析相结合的方法,研究横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的动态响应。利用有限元软件ABAQUS/EXPLICIT对横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的塑性变形进行了数值模拟研究,分析了泡沫铝的相对密度、外管的直径与壁厚等因素对结构... 详细信息

采用数值模拟与理论分析相结合的方法,研究横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的动态响应。利用有限元软件ABAQUS/EXPLICIT对横向爆炸载荷下泡沫铝填充管的塑性变形进行了数值模拟研究,分析了泡沫铝的相对密度、外管的直径与壁厚等因素对结构动态响应的影响。基于理想刚塑性地基梁模型,结合模态分析法,建立了预测横向爆炸载荷下泡沫铝填充管跨中挠度的理论分析模型,并进行了无量纲分析,给出了跨中无量纲挠度随无量纲冲量的变化规律。泡沫铝填充管跨中挠度的理论预测与数值模拟结果的误差在20%以内,表明所建立的理论分析模型合理可行。泡沫铝相对密度对横向爆炸载荷下填充管的跨中挠度有较大的影响,随着泡沫铝相对密度的增大,填充管跨中挠度减小。随着外管直径与壁厚的增大,跨中挠度减小。理论分析中,假设的两种模态函数对填充管跨中挠度的影响较小。

关键词：地基梁横向爆炸载荷泡沫铝填充管模态解