摘要：强夯置换工程要求保证夯沉量、置换墩长度等设计指标,通常通过试夯确定必要夯击次数。研究置换墩形成机制,确定夯锤能量释放时间、填料运动规律、锤底动压力等因素,对优化强夯置换工艺有重要作用。目前有关置换墩形成机制的研究较少,往往套用强夯工程的基本参数或机制来解决。针对这一问题设计了一种模型试验方法,研究强夯冲击下填料、软土与夯锤之间的相互作用过程。试验研究表明:每次夯击中夯锤的运动加速度曲线可以分为4个阶段,分别代表了夯锤作用下土体-填料的不同运动过程;通过分析夯锤的动态力-位移曲线,阐述各阶段随夯击和填料次数变化而发生的变化及原因;随填料次数的增加,在相同夯击能下,每次夯击中夯锤的能量释放时间减小,峰值动态力增加,这反映了随着夯击次数增加,软土基础中碎石墩逐渐形成的过程。

摘要：利用基于Hopkinson压杆技术设计的冲击膨胀环实验装置,开展了不同撞击速度下Al2O3陶瓷圆环的冲击拉伸和破碎实验研究.实验结果显示:随撞击速度增大,陶瓷环破碎产生的碎片数目增加,断口分析表明绝大多数的断口都是沿径向断裂,说明陶瓷环的破碎由膨胀环的径向拉伸应力产生;利用实测入射杆和透射杆的应力波形,获得陶瓷环发生破碎的时间和载荷信息,在一定的近似假定下,初步估算陶瓷环的表观动态拉伸强度介于160 MPa和250 MPa之间,比静态强度130 MPa显著提高.

摘要：Grady-Kipp将一个与断裂能量相关的内聚断裂模型引入Mott[1]的刚性卸载波分析,导出一个预测韧性材料在高速拉伸碎裂过程中产生碎片的平均尺度的计算公式[2].为定量评估Grady-Kipp公式的适用程度,采用数值方法模拟了具有不同材料参数的一维弹塑性杆在高应变率拉伸过程中的碎裂现象.通过改变材料的断裂能Gc、密度ρ、屈服应力A和应变率敏感系数C,模拟了杆在不同应变率ε下的碎裂过程,研究了材料参数对碎裂时的碎片尺度、表观断裂应变和断口温升等的影响.通过对应变率和碎片尺寸进行无量纲化,证实Grady-Kipp公式在广泛的材料参数范围内能较好地预测碎裂过程中发生的碎片平均尺寸的下限.

摘要：设计了一种基于分离式Hopkinson压杆(SHPB)的冲击膨胀环实验装置,实验装置包括一个液压腔,一侧为驱动活塞,另一侧为圆环试件封闭。对活塞施加轴向冲击,利用液体体积近似不可压缩的特性,通过液压腔截面积的大比例缩小,将较低速度的对活塞冲击转化为圆环试件沿径向的高速膨胀,驱动试件发生拉伸变形直至断(碎)裂。使用这种冲击膨胀装置,获得了LY12铝环在不同撞击速度下碎裂过程的初步结果。实验结果显示,随着撞击速度增大,圆环试件碎裂产生的碎片的尺度减小,试件的表观断裂应变增加。这为研究材料的动态拉伸碎裂问题提供了一种加载方式。

摘要：为研究初始缺陷对材料高应变率碎裂过程的影响,采用有限元方法模拟了具有周期性几何缺陷的韧性金属圆杆在高应变率拉伸过程中的碎裂现象。模拟结果表明:(1)与无初始缺陷的韧性杆件相比,具有一定幅值的初始缺陷的杆件在同等拉伸速度下发生断(碎)裂的时刻一般提前;(2)初始缺陷对碎片的尺寸和大小分布影响明显,在一定的应变率范围内,周期性缺陷完全控制了韧性材料碎裂过程中产生碎片的个数,可称这个碎裂过程为'缺陷控制碎裂';(3)改变初始缺陷的空间间距和幅值,出现'缺陷控制碎裂'的应变率窗口将发生明显变化。进一步讨论了具有2种幅值的复合缺陷对拉伸碎裂过程的影响。

摘要：固体材料在冲击拉伸载荷作用下常常会断裂成多个碎片(碎片化),固体材料碎片化的物理机制是多点损伤同时在固体中成核和发展,导致固体多处破坏.自Mott对固体的动态碎裂问题进行了开创性研究后,几十年来,对固体动态碎裂机制的研究一直是应用物理学、力学、航天和兵器工程等领域共同关心的重要课题.本文介绍了在冲击拉伸载荷作用下固体的动态碎裂研究的发展历史,给出相关的理论分析、实验研究和数值模拟的研究进展,特别针对现有的各种关于碎片尺度、碎片分布、以及碎片化物理机制的理论模型进行了较详尽的阐述和讨论,最后指出现有实验和理论研究中仍然存在的关键科学问题及进一步的研究展望.

摘要：利用有限元方法模拟韧性金属圆环高速膨胀过程中的碎裂过程,获得不同初始膨胀速度下碎片的样本集合.通过对碎片的尺寸进行统计分析发现:(1)无论初始膨胀速度如何,碎片的归一化尺寸分布具有相似性,可以用一个具有初始阈值的Weibull分布描述,近似地,这个分布还可以简化为Rayleigh分布;(2)碎片尺寸的累积分布曲线呈现阶梯特性,表现出较明显的"量子化"特性.在上述发现基础上,建立一个Monte-Carlo模型:碎裂点来自于颈缩点,颈缩之间的间距满足某种连续的Weibull分布,而碎片的尺寸为随机的若干个颈缩间距之和.概率模拟表明:除非早期的颈缩间距分布很宽,否则选择的离散性必然导致碎片尺寸分布呈现某种量子化特性.采用L04工业纯铝和无氧铜试件进行了爆炸膨胀碎裂实验,回收得到的碎片尺寸分布结果与理论分析基本一致.

摘要：防阻块薄壁结构是护栏系统中重要的吸能元件,通过防阻块的优化设计提升护栏防护能力,最大限度地减小对乘员的伤害具有重要的意义。应用有限元软件ABAQUS,建立了单跨多网格防阻块波形梁护栏系统受质量块冲击的有限元分析模型,计算了壁厚分别为2、3和4mm的多网格防阻块护栏系统的冲击响应过程,分析了3种不同壁厚的防阻块在给定冲击速度下,内能的变化情况。通过对比分析发现:冲击过程中,壁厚2mm的双网格防阻块最终内能质量比明显高于其他情形,能量吸收能力最强;并且壁厚2mm双网格防阻块情形的质量块加速度峰值比壁厚3mm单网格防阻块情形小约47.6%,更有利于乘员安全。此外,根据WSTC曲线,模拟工况下,冲击引起的人体头部减速度均在安全忍受范围内。

摘要：设计了一种精确测量裂纹在预拉伸带板中的传播速度的实验装置,系统研究了裂纹在受不同预加载荷作用的不同尺寸的有机玻璃板中的传播行为.实验结果表明:在一个细长、上下表面固定的带板中,裂纹速度分为加速和稳定2个阶段.在稳定速度阶段,裂纹平均速度v0是预加载荷在板中储存的弹性能Wh的增函数.由于此时裂纹处于自相似传播阶段,可以认为材料的动态断裂能G c是裂纹传播速度v0的增函数,即材料存在"速度增韧性".当裂纹传播速度达到一定阈值,裂纹的传播速度出现明显的振荡现象,裂纹的振荡周期与断裂面出现的周期性沟槽的尺度一致.在更高的预加能量下,裂纹传播路径出现弯曲、微分岔以及宏观分岔现象.建立了一个描述裂纹在带板中的直线传播行为的动力学模型,并用这个模型模拟裂纹在传播过程中的速度振荡现象.

摘要：本文采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验系统,研究了玻璃钢纤维增强塑料(GFRP)薄壁管在低速冲击载荷作用下的抗冲击性能,探讨了薄壁管的截面形状和壁厚对其冲击破坏模式、动态应力-应变曲线和比吸能值(SEA)的影响。实验结果表明:GFRP圆管的动态切线模量较方管的大,同壁厚的圆管的抗冲击性能较方管好;方管随壁厚的适当增加,抗冲击性能也增加。通过综合分析抗冲击性能评价参数,发现GFRP方管的吸能性能较圆管的好,且随壁厚的略微增加,吸能性能增强。与铝合金圆管相比,在相同实验条件下,GFRP圆管的动态压缩模量和冲击应力峰值较铝合金圆管大,峰值应变值较铝合金圆管小,比吸能值较铝合金圆管的大,GFRP管的抗冲击性能也较铝合金圆管好。其结果可为GFRP管类结构的优化设计及工程应用提供基础实验数据和给予理论指导。