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Journal of Magnesium and Alloys 2013年第2期1卷 150-162页

作者： Zheng Liu Yang Dong Ping-li Mao Jin-cheng Yu School of Materials Science and Engineering Shenyang University of TechnologyShenyang 110870China

To investigate dynamic tensile and compressive properties of AT72 magnesium alloys under high strain rates,the Split Hopkinson tensile Bar(shtb)and the Split Hopkinson Pressure Bar apparatus was used at ambient temperature.The specimens after dynamic tension and dynamic compression were analyzed by scanning electron microscope(SEM)and metallographic microscope.Dynamic mechanical properties and fracture mechanism were discussed in this paper.The results show that at approximate tensile strain rate,the dynamic tensile strength of ordinary die-casting AT72 and vacuum die-casting AT72 is very similar,but the dynamic failure strain is of great difference.AT72 magnesium alloys under dynamic compressive yield continuously,and have the slight positive strain rate effect.The dynamic compressive behaviors of ordinary die-casting AT72 and vacuum die-casting AT72 are nearly the same.The dynamic tensile fracture mechanism of both vacuum die-casting AT72 and ordinary die-casting AT72 is inter-granular fracture.The dynamic compressive fracture mechanism of both vacuum die-casting AT72 and ordinary die-casting AT72 is quasi-cleavage intra-crystalline failure.The pores have an important effect on dynamic properties of die casting magnesium alloys.

关键词： AT72 Magnesium alloy SHPB shtb Microstructure Fracture mechanism

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生物组织在高速冲击下的动态力学特性研究

生物组织在高速冲击下的动态力学特性研究

作者：刘荣华南京理工大学

学位级别：硕士

随着武器技术的不断发展,杀伤元的毁伤威力显著增强。枪弹、破片和爆炸物是造成战场人员伤亡的主要因素,获取其与人体相互作用过程中的伤道特征量是进行人体易损性评估等工作的基础。现有伤道特征量数据主要来源于弹道明胶、弹道肥皂等... 详细信息

随着武器技术的不断发展,杀伤元的毁伤威力显著增强。枪弹、破片和爆炸物是造成战场人员伤亡的主要因素,获取其与人体相互作用过程中的伤道特征量是进行人体易损性评估等工作的基础。现有伤道特征量数据主要来源于弹道明胶、弹道肥皂等均质靶标的侵彻实验,忽略了真实弹道中人体组织器官力学性能差异对创伤弹道形态的影响,无法体现杀伤元击中人体不同部位时造成的损伤差异。本文将生物组织进行分类并选取典型组织,建立枪弹侵彻典型组织的运动模型,并基于该模型利用Open GL和C++技术编写伤道可视化软件。本文主要工作和研究成果如下:利用霍普金森拉杆实验装置对猪的心脏组织和肝脏组织进行了不同应变率下的拉伸力学性能测试。得到了两种组织的动态拉伸应力应变曲线。随后采用3D-DIC设备配合万能材料试验机对猪肋骨皮质骨准静态下的拉伸性能进行了测试,得到了其准静态应力应变曲线。对常见人体组织按照软硬程度进行了分类;并开展了枪弹侵彻猪心脏、肝脏和肺脏的杀伤效应试验;构建了心脏、肝脏和肺脏的有限元模型,开展了枪弹侵彻三种脏器的杀伤效应数值模拟,通过与试验数据对比,反演获得了相应组织器官在高速冲击下的动态力学参数。构建了枪弹侵彻软组织过程的运动模型和软组织中的瞬时空腔膨胀模型,依据枪弹侵彻心脏仿真结果和枪弹侵彻猪后腿肌肉试验结果,拟合得到了运动模型和空腔膨胀模型中的各个系数,为伤道可视化软件的编制提供了准确的理论模型。对直径32mm橡胶非致命弹侵彻人体腹部模拟靶标过程进行数值模拟,获得侵彻过程中靶标变形、应力分布及能量吸收等数据,为非致命弹杀伤效能评估和人体损伤救治提供参考。基于实验数据,构建了钝击凹陷运动模型。基于Open GL规范配合C++技术开发设计了枪弹侵彻伤道可视化软件,实现伤道动态形成过程以及钝击凹陷形成过程的虚拟显示。将软件得到的瞬时空腔和子弹运动过程与明胶中的相应结果进行对比,验证了可视化软件的准确性。接着用该软件预测了不同入射条件下,枪弹侵彻心脏和肌肉过程中心脏和肌肉内的瞬时空腔和枪弹运动姿态以及人体遭受钝击时的钝击凹陷形态。

关键词： shtb 生物组织数值模拟瞬时空腔创伤弹道钝击凹陷

大直径shtb实验装置数值模拟及混凝土细观骨料模型动态直拉研究

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爆炸与冲击 2020年第9期40卷 16-29页

作者：郭瑞奇任辉启龙志林吴祥云姜锡权湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 军事科学院国防工程研究院河南洛阳471023 合肥姜水动态力学实验技术有限公司安徽合肥230031

对混凝土材料在高应变率下的动态拉伸实验多以劈裂和层裂的形式进行,然而它们作为间接研究混凝土动态拉伸性能的实验技术具有一定的局限性,亟需使用大直径分离式Hopkinson拉杆(split Hopkinson tensile bar,shtb)设备对混凝土进行动态... 详细信息

对混凝土材料在高应变率下的动态拉伸实验多以劈裂和层裂的形式进行,然而它们作为间接研究混凝土动态拉伸性能的实验技术具有一定的局限性,亟需使用大直径分离式Hopkinson拉杆(split Hopkinson tensile bar,shtb)设备对混凝土进行动态直拉实验。因此,运用数值模拟方法对一种新型的霍普金森拉杆的入射波进行了研究,并对设备的局部构件进行改进,使其不仅具有对混凝土试件的胶粘连接方式,也可通过螺纹连接配套夹具以同时兼顾挂接等其他连接方式。针对改进后的shtb装置,建立了圆环状三维混凝土细观骨料模型。通过数值模拟与实验结果的对比,验证了采用空心圆管式shtb装置的有效性,并为混凝土细观骨料模型的动态拉伸模拟提供了思路。

关键词： shtb 混凝土动态拉伸应变率细观建模

基于超高速相机的数字图像相关性全场应变分析在shtb实验中的应用

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爆炸与冲击 2017年第1期37卷 15-20页

作者：申海艇蒋招绣王贝壳李成华王礼立王永刚宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室浙江宁波315211

基于超高速相机和数字图像相关性全场应变分析方法对传统的分离式Hopkinson拉杆(shtb)实验系统进行改进,获得尼龙和铝合金材料的动态拉伸应力应变曲线,验证了数字图像相关性全场应变分析在shtb实验中的有效性。实验结果显示:该方法测量... 详细信息

基于超高速相机和数字图像相关性全场应变分析方法对传统的分离式Hopkinson拉杆(shtb)实验系统进行改进,获得尼龙和铝合金材料的动态拉伸应力应变曲线,验证了数字图像相关性全场应变分析在shtb实验中的有效性。实验结果显示:该方法测量的平均应变与应变片测量结果一致性很好,而传统的shtb实验原理计算的应变结果则明显偏大,需要对试件原始标距进行修正后才能获得有效的试件应变,并且在试件的材料和几何尺寸不变的条件下标距修正不依赖于应变率。基于数字图像相关性全场应变测量,讨论了应变均匀性问题:脆性的尼龙试件在标距范围内应变均匀性良好,而韧性的铝合金试件表现出比较严重的应变不均匀性,归因于颈缩变形的影响。

关键词：固体力学动态拉伸数字图像相关性分析 shtb 尼龙铝合金

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再生混凝土动态直接拉伸的试验研究

振动与冲击 2016年第9期35卷 43-51页

作者：滕骁卢玉斌陈兴于水生姜锡权西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 解放军陆军军官学院四系合肥230031

利用大直径（75mm）分离式霍普金森拉杆（shtb）,对再生粗骨料取代率分别为0%、25%、50%、75%和100%的5组圆柱体再生混凝土试样进行应变率范围为10^0-10^2 s^-1的动态直接拉伸实验,研究再生混凝土的动态直接拉伸力学性能及其破坏形态。... 详细信息

利用大直径（75mm）分离式霍普金森拉杆（shtb）,对再生粗骨料取代率分别为0%、25%、50%、75%和100%的5组圆柱体再生混凝土试样进行应变率范围为10^0-10^2 s^-1的动态直接拉伸实验,研究再生混凝土的动态直接拉伸力学性能及其破坏形态。试验结果表明,再生混凝土的抗拉强度随平均应变率的增加而增大,而再生混凝土的破坏形态与平均应变率有关,这表明再生混凝土具有明显的率敏感性。在相同水灰比下,再生混凝土准静态拉伸强度比普通混凝土低1.3%-15.9%,动态拉伸强度比普通混凝土低1.7%-29%,此研究为再生混凝土的工程应用提供一定的理论依据。

关键词：再生混凝土再生粗骨料取代率动态直接拉伸 shtb

高温高应变率下异种不锈钢激光焊接件的力学性能

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爆炸与冲击 2011年第5期31卷 504-509页

作者：魏延鹏虞钢段祝平中国科学院力学研究所非线性国家重点实验室北京100080 中国科学院力学研究所激光与先进制造工艺实验室北京100080

利用改进的shtb实验设备,对316L和304不锈钢焊接结构的动态力学性能进行了实验。提出了一种适用于焊接结构件的新型的shtb夹持装置,并在应变率约103s-1、温度为25～500℃的环境下获得了焊接结构件动态应力-应变曲线。研究表明:随应变率... 详细信息

利用改进的shtb实验设备,对316L和304不锈钢焊接结构的动态力学性能进行了实验。提出了一种适用于焊接结构件的新型的shtb夹持装置,并在应变率约103s-1、温度为25～500℃的环境下获得了焊接结构件动态应力-应变曲线。研究表明:随应变率的升高,结构件的屈服强度和抗拉强度随应变率的增大而增大,随温度的升高而降低,温度对结构件塑性流动应力的影响更明显。

关键词：固体力学动态力学性能 shtb 异种材料激光焊接应变率温度

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异种不锈钢激光焊缝材料的动态本构关系

爆炸与冲击 2011年第5期31卷 455-462页

作者：魏延鹏吴先前虞钢段祝平中国科学院力学研究所非线性国家重点实验室北京100080 中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室北京100080 中国科学院力学研究所激光与先进制造工艺实验室北京100080

利用等应变测试法获取了304及316L激光焊接焊缝材料的准静态应力应变曲线,发现焊缝材料具有明显的细晶硬脆化趋势。利用shtb技术对304、316L及焊接构件材料高温动态力学性能进行了研究。根据动态实验数据对不锈钢304及316L母材应变率及... 详细信息

利用等应变测试法获取了304及316L激光焊接焊缝材料的准静态应力应变曲线,发现焊缝材料具有明显的细晶硬脆化趋势。利用shtb技术对304、316L及焊接构件材料高温动态力学性能进行了研究。根据动态实验数据对不锈钢304及316L母材应变率及温度相关的Johnson-Cook本构方程参数进行了拟合。利用LS-DYNA建立了shtb动态拉伸实验数值模型,发现了在应力波加载初始阶段由于结构效应及材料阻抗不匹配引起的应力不平衡现象。通过动态实验与数值模拟相结合的方法确定了焊缝材料的应变率相关本构参数。

关键词：固体力学 Johnson-Cook本构方程 shtb 焊缝材料

一种碳纤维织物增强复合材料的层间冲击拉伸力学性能实验研究

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复合材料学报 2005年第5期22卷 107-112页

作者：蒋邦海张若棋国防科技大学理学院长沙410073

为获得一种碳纤维二维正交平纹机织布增强树脂基复合材料准静态和动态下的层间拉伸力学性能,对垂直于碳布平面方向(横向),分别利用Instron试验机和shtb实验技术,进行了准静态拉伸和动态拉伸实验。得到了从低应变率(10-3/s)到较高应变率(... 详细信息

为获得一种碳纤维二维正交平纹机织布增强树脂基复合材料准静态和动态下的层间拉伸力学性能,对垂直于碳布平面方向(横向),分别利用Instron试验机和shtb实验技术,进行了准静态拉伸和动态拉伸实验。得到了从低应变率(10-3/s)到较高应变率(约3×102/s)下的拉伸应力-应变曲线和拉伸强度。通过分析发现,拉伸破坏总是发生在相邻铺层的层间界面处,层间拉伸模量和拉伸强度都具有一定的应变率强化效应,但是层间拉伸破坏应变几乎不存在应变率效应。

关键词：碳纤维平纹机织层间拉伸动态性能 shtb

基于SPH方法的LY12-CZ铝合金平板鸟撞模型

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江苏大学学报（自然科学版） 2016年第4期37卷 418-422页

作者：张鼎逆上官倩芡刘富上海师范大学信息与机电工程学院上海200234 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

为了得到更准确的飞机鸟撞分析模型,基于显式有限元分析程序PAM-CRASH建立了LY12-CZ铝合金平板的鸟撞数值模型.采用Johnson-Cook方程表述LY12-CZ材料的本构.LY12-CZ铝合金在4种不同应变率下的应力-应变曲线通过电子万能试验机和分离式... 详细信息

为了得到更准确的飞机鸟撞分析模型,基于显式有限元分析程序PAM-CRASH建立了LY12-CZ铝合金平板的鸟撞数值模型.采用Johnson-Cook方程表述LY12-CZ材料的本构.LY12-CZ铝合金在4种不同应变率下的应力-应变曲线通过电子万能试验机和分离式霍普金森拉杆(shtb)拉伸试验获得,对曲线进行拟合得到Johnson-Cook方程中的4个常数.基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法建立了鸟体模型,引入Monaghan EOS方程来描述鸟体材料.针对所建立的鸟撞数值计算模型,开展相对应的鸟撞试验,获得测试点的应变,并将数值计算结果和试验结果进行对比.结果表明:计算应变与试验测得的应变吻合较好,验证了鸟体、铝合金本构模型以及鸟体高速冲击计算分析模型的合理性、可靠性.

关键词：鸟撞本构模型 shtb 光滑粒子流体动力学试验数值计算

刨削式吸能结构用45号钢高应变率高温力学行为与本构模型研究

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铁道科学与工程学报 2019年第1期16卷 215-222页

作者：何晓蕾司志强陈璇臻彭珊彭勇许平中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室交通运输工程学院湖南长沙410075

为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1～1 500 s-1)和不同温度下(300～600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏... 详细信息

为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1～1 500 s-1)和不同温度下(300～600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏感型材料。随着应变率的提高,材料屈服强度和极限强度有着明显提高,而温度升高则会使材料软化降低材料强度。基于实验结果,建立Johnson-Cook(J-C)本构模型来描述材料流变应力与应变率和温度之间的关系,并对温度软化参数进行线性修正,对率敏感性参数进行了二元二次回归修正。误差分析表明修正后的J-C本构模型在预测不同应变率下材料的力学特性时有更高的精确度。

关键词：刨削式吸能结构用45号钢 shtb 本构模型 Johnson-Cook修正模型