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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

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

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多孔金属夹层板在冲击载荷作用下的动态响应

力学学报 2008年第2期40卷 194-206页

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

借助两种有限元软件ABAQUS和LS_DYNA,模拟和分析了两种厚度不同的泡沫铝合金夹层板(三明治板)、方孔蜂窝形夹层板和波纹形夹层板在冲击载荷下的动态响应.4种夹层板的单位面积密度相同,冲击载荷分别用泡沫铝子弹与不锈钢子弹模拟.讨论了... 详细信息

借助两种有限元软件ABAQUS和LS_DYNA,模拟和分析了两种厚度不同的泡沫铝合金夹层板(三明治板)、方孔蜂窝形夹层板和波纹形夹层板在冲击载荷下的动态响应.4种夹层板的单位面积密度相同,冲击载荷分别用泡沫铝子弹与不锈钢子弹模拟.讨论了泡沫金属夹层板和格构式夹层板在不同冲击载荷作用下的变形机制,重点在于对夹层板的吸能特性及板内各部分吸能变化规律的探讨.研究结果表明:在泡沫子弹冲击下,夹层板主要是通过自身变形来消耗子弹动能,并转化为自身内能.厚度为22 mm的泡沫金属夹层板吸收能量最多,底面变形最小,是结构性能最优的夹层板;在刚性子弹高速冲击穿透过程中,格构式夹层板的吸能性能比单位面积密度相同的泡沫金属夹层板的吸能性能更好.波纹形夹层板的能量吸收能力在4种板中最高.

关键词：泡沫金属夹层板冲击载荷能量吸收有限元模拟

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内嵌自主移动钢球欧拉梁自适应碰撞减振研究

西安交通大学学报 2010年第11期44卷 103-108页

作者：王建伟徐晖马宁西安交通大学航天航空学院西安710049 西安交通大学强度与振动教育部重点实验室西安710049

结合内嵌自主移动质量子系统梁/板实验平台的实验结果,对共振激励下的内嵌自主移动钢球欧拉梁自适应碰撞减振系统进行了研究.采用弹簧、阻尼表现碰撞过程中的弹性恢复与能量耗散,将碰撞机制转化为线性弹簧-阻尼模型,并基于赫兹接触理论... 详细信息

结合内嵌自主移动质量子系统梁/板实验平台的实验结果,对共振激励下的内嵌自主移动钢球欧拉梁自适应碰撞减振系统进行了研究.采用弹簧、阻尼表现碰撞过程中的弹性恢复与能量耗散,将碰撞机制转化为线性弹簧-阻尼模型,并基于赫兹接触理论对相关参数进行了估算.通过分析建立了碰撞的开始与结束条件,以及系统的分段线性动力学控制方程,数值计算结果充分表明了内嵌自主移动钢球自适应碰撞减振的内在机理与有效性.在钢球随机碰撞作用下,梁的振动响应为概周期振动,一阶共振激励下单个钢球的碰撞减振效果为7.5%,二阶共振激励下为6.1%.通过与假定钢球在其他位置实施碰撞减振的效果进行比较,证明了内嵌钢球的自适应碰撞减振特性.

关键词：自主移动钢球自适应碰撞减振弹簧-阻尼模型赫兹接触理论

Alford力和滚动轴承对轴流压缩机转子系统动力特性和稳定性的影响

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航空学报 2009年第10期30卷 1901-1905页

作者：白长青许庆余李跃明西安交通大学航天航空学院强度与振动教育部重点实验室陕西西安710049

研究叶尖气隙和滚动轴承共同作用下轴流压缩机的非线性动力特性及稳定性。采用有限元法和非线性滚动轴承模型,建立压缩机转子系统动力学模型,其中转子旋转时非均匀分布叶尖气隙引起的气动失稳力(即Alford力)根据已有实验数据和计算模型... 详细信息

研究叶尖气隙和滚动轴承共同作用下轴流压缩机的非线性动力特性及稳定性。采用有限元法和非线性滚动轴承模型,建立压缩机转子系统动力学模型,其中转子旋转时非均匀分布叶尖气隙引起的气动失稳力(即Alford力)根据已有实验数据和计算模型求得。通过计算分析发现叶尖气隙和滚动轴承分别激起系统的反进动和正进动共振频率,其共同作用造成压缩机转子系统的失稳,很好地解释了已有实验中出现的失稳现象。表明滚动轴承反力和Alford力的共同作用对压缩机转子系统的动力性能和稳定性有显著影响。

关键词：压缩机转子 Alford力滚动轴承稳定性非线性振动

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闭孔泡沫铝应变率效应的试验和有限元分析

西安交通大学学报 2010年第5期44卷 97-101页

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

通过对具有不同孔隙率的闭孔泡沫铝在不同应变率下的动态压缩试验和数值模拟,研究了泡沫铝的应变率敏感性.结果表明:在准静态(0.001s-1)至2500s-1的应变率范围内,具有相同孔隙率的泡沫铝的静、动态单轴压缩变形模式相似,而具有不同孔隙... 详细信息

通过对具有不同孔隙率的闭孔泡沫铝在不同应变率下的动态压缩试验和数值模拟,研究了泡沫铝的应变率敏感性.结果表明:在准静态(0.001s-1)至2500s-1的应变率范围内,具有相同孔隙率的泡沫铝的静、动态单轴压缩变形模式相似,而具有不同孔隙率的泡沫铝的压缩变形模式则存在差异,高孔隙率和低孔隙率泡沫铝的应变率敏感性明显不同;基体材料的应变率敏感性决定了泡沫铝的应变率敏感性;微惯性、波效应和孔内气体压力对泡沫铝的平台应力不产生明显影响.

关键词：闭孔泡沫铝霍普金森压杆应变率效应

PC及PC/ABS共混物的疲劳裂纹扩展研究

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高分子学报 2007年第8期17卷 713-718页

作者：方钦志李慧敏王铁军西安交通大学航天航空学院强度与振动教育部重点实验室/工程力学系西安710049

研究了聚碳酸酯(PC)和PC/ABS高分子材料的疲劳裂纹扩展规律,利用改进柔度法测量其裂纹扩展速率,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断口形貌,分析疲劳裂纹扩展机理.在较大裂纹扩展速率(10-6～10-3mm/cycle)范围内,PC/ABS的疲劳裂纹扩展速率... 详细信息

研究了聚碳酸酯(PC)和PC/ABS高分子材料的疲劳裂纹扩展规律,利用改进柔度法测量其裂纹扩展速率,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断口形貌,分析疲劳裂纹扩展机理.在较大裂纹扩展速率(10-6～10-3mm/cycle)范围内,PC/ABS的疲劳裂纹扩展速率可以用Paris公式da/dN=9·5587×10-5(ΔK)2·88381来描述.高分子材料PC的疲劳裂纹扩展速率约为高分子材料PC/ABS的3倍.高分子材料PC/ABS疲劳裂纹面上的特征以韧窝为主,较低裂纹扩展速率对应较小的韧窝,较高裂纹扩展速率对应较大的韧窝.高分子材料PC疲劳裂纹面有明显的不连续裂纹扩展带,其裂纹面相对较平.

关键词：高分子疲劳裂纹扩展疲劳断口疲劳机理

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MEMS系统中微平板结构声振耦合性能研究

力学学报 2016年第4期48卷 907-916页

作者：唐宇帆任树伟辛锋先卢天健西安交通大学航天航空学院多功能材料与结构教育部重点实验室西安710049 西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)是指内部微结构尺寸在微米甚至纳米量级的微电子机械装置,是一个独立的智能系统.长宽厚均处于微米量级的微平板为MEMS中的典型结构,其声学和力学特性直接影响MEMS的性能.针对同时受声... 详细信息

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)是指内部微结构尺寸在微米甚至纳米量级的微电子机械装置,是一个独立的智能系统.长宽厚均处于微米量级的微平板为MEMS中的典型结构,其声学和力学特性直接影响MEMS的性能.针对同时受声压激励和气膜力(通过考虑相同尺寸微平板振动引入)作用的四边简支微平板结构,应用Cosserat理论和Hamilton原理,建立了考虑微尺度效应(本征长度和Knudsen数)影响的声振耦合理论模型,并通过多重Fourier展开法求解了耦合方程,得到了系统的传声损失结果.通过频域分析,考虑微平板的不同振动频率、振动幅度和板间距,系统研究了不同尺度效应下微结构中气体薄膜所产生的阻尼力对微平板结构传声特性的影响.研究发现尺度效应对于微结构的声振特性影响巨大,振动行为对微结构的传声特性也有很大影响,控制并减小微平板的振动幅度以及增大微平板的间距都能够提高微平板的声振性能.研究结果为MEMS中微平板的稳定性优化设计提供了理论参考.

关键词： MEMS 微平板气膜力传声损失

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计算相位响应曲线的方波扰动直接算法

物理学报 2017年第9期66卷 1-11页

作者：谢勇程建慧西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

通过相位响应曲线可对具有极限环周期运动的动力系统的性质有更为深入的理解.神经元是一个典型的动力系统,因此相位响应曲线提供了一种研究神经元重复周期放电行为的新思路.本文提出一种求解相位响应曲线的方法,即方波扰动的直接算法,通... 详细信息

通过相位响应曲线可对具有极限环周期运动的动力系统的性质有更为深入的理解.神经元是一个典型的动力系统,因此相位响应曲线提供了一种研究神经元重复周期放电行为的新思路.本文提出一种求解相位响应曲线的方法,即方波扰动的直接算法,通过Hodgkin-Huxley,Fitz Hugh-Nagumo,Morris-Lecar和Hindmarsh-Rose神经元模型验证该算法可计算周期峰放电、周期簇放电的相位响应曲线.该算法克服了其他算法在运用过程中的局限性.利用该算法计算结果表明:周期峰放电的相位响应曲线类型是由其分岔类型所决定;在Morris-Lecar模型中发现一种开始于Hopf分岔终止于鞍点同宿轨道分岔的阈上周期振荡,其相位响应曲线属于第二类型.通过大量的相位响应曲线的计算发现相位响应的相对大小及正负性仅取决于扰动所施加的时间,而且周期簇放电的相位响应曲线比周期峰放电的相位响应曲线更为复杂.

关键词：相位响应曲线峰放电簇放电分岔