摘要：薄壁梁结构内力变化是车身结构碰撞分析中的重要特性。以几种常见的圆柱碰撞工况为例,应用一种基于壳单元有限元模型的薄壁梁结构截面内力特性计算方法,分析了横向冲击载荷下的结构内力响应特性。分析内容包括薄壁梁结构的截面内力和内力矩的变化、内力功率和能量传递特性等。研究表明,圆柱冲击结构和结构冲击圆柱两种基本碰撞类型的能量传递方式分别是扩散型和汇聚型,结构形式与载荷工况共同决定了主要承载方式和能量传递的主要途径。结构内力特性仿真分析揭示了薄壁梁结构碰撞响应的力学本质特征———载荷与能量变化特性,为车身结构设计分析提供了重要方法。

摘要：为了对圆钢管混凝土(CFST)构件遭受横向冲击下的挠度计算方法进行研究,在刚塑性假定的基础上,推导出了构件在任一点遭受横向冲击下的最大挠度理论计算公式。考虑到能量损失和局部变形等实际情况与刚塑性假定的差异性,以55根圆钢管混凝土构件冲击作用下的挠度试验数据作为统计样本,拟合得到挠度计算公式的修正系数,用于修正刚塑性假定导致的计算误差。修正后公式的适用范围为:冲击质量在193.35~920.00 kg;冲击速度在3.96~14.48 m/s。对于敏感因素套箍系数,两端固支时,套箍系数在0.5~2.0;两端简支时,套箍系数在0.500~1.617;一端固支一端简支时,套箍系数在0.500~1.307。为了验证修正后挠度计算公式的准确性,通过数值模拟的方法拓展样本,并将修正后挠度计算公式的理论计算结果和数值模拟结果进行对比,误差在10%以内,证明了提出的修正后挠度理论计算公式精度良好。

摘要：由于圆钢管混凝土构件遭受横向冲击下的试验研究大多基于缩尺试验展开,冲击挠度相似律能否满足显得十分重要。基于相似准则,建立了钢管混凝土构件遭受横向冲击的相似模型,确定了各个参数间的放缩比例关系,同时利用LS-DYNA软件建立了钢管混凝土受横向冲击作用的有限元模型,在模型验证可行的基础上,对横向冲击下钢管混凝土构件挠度的尺寸效应进行了分析研究。结果表明:当构件未开裂时,挠度尺寸效应较小,误差在8%以内;当构件发生开裂或断裂时,挠度尺寸效应明显,误差可以达到15%以上。材料动态强度以及材料断裂应力都是不符合相似准则的因素,也是导致钢管混凝土构件冲击试验中挠度尺寸效应的重要原因。并提出了考虑尺寸效应的挠度修正系数,对于未断裂构件,通过小尺寸模型试验即可预测大尺寸原型试验中的挠度。

摘要：为了解TiNi柱壳横向压缩力学性能以制造可重复使用抗冲吸能装置,对有、无侧向约束的TiNi柱壳进行了横向冲击实验。利用改进的霍普金森压杆装置（SHPB）,配套波形分离方法,实现了较长时间（~3ms）的波形测量,获得了TiNi柱壳在动态加载下的载荷压缩量曲线。通过高速摄影,捕捉了柱壳的动态变形过程。结果表明,无约束试件具有优良的可恢复变形能力,承载力平台段特征明显。侧向约束的引入,可以有效提高柱壳的承载力和耗能能力,可以承受更高速度的冲击。选择合适的约束组合,可望同时实现较大压缩行程和高耗能,制造实用的抗冲吸能装置。

摘要：将齿轮传动系统的齿轮轴承简化为具有集中质量的固支梁,将齿轮受到啮合齿轮的意外撞击看成是质量块对梁的冲击。给出弯扭组合的Mises屈服条件,指出传动轴受冲击时不能忽略扭矩作用。分析了弯曲和扭转作用下的结构响应,进行了应变率修正,给出特殊情况下弯扭响应的简化分析。算例表明,弯扭冲击下传动轴的横向位移和扭转角都较大,不可忽略应变率效应;传动轴直径是影响横向位移的重要因素。

摘要：利用改装的霍普金森压杆装置对伪弹性TiNi合金矩形截面悬臂梁进行了横向冲击实验研究。结果表明:冲击自由端时,只在根部附近产生一个相变铰,冲击梁中间某位置时,则可能在多处形成相变铰;相变铰形成时拉伸和压缩两侧应变存在一定的不对称性,但是差别并不明显;相变铰的形成与发展过程中,应变并不是单调增加的,而是带有波动性;卸载后相变铰消失,TiNi悬臂梁形状完全回复;自由振动前期,应变的平衡位置与挠度的平衡位置有一定偏离,并且这种偏离随着梁的振动逐渐减小直至消失。TiNi悬臂梁的冲击特性受热弹性马氏体相变和逆相变的支配,不同于传统的弹塑性机制。

摘要：为研究圆木柱抗冲击性能,利用自主设计的简易落锤式试验机对圆木柱进行横向冲击试验。运用高速相机记录各试件在冲击过程中裂缝的发生、发展直至破坏的全过程,并且利用数字图像相关技术(digital image correlation method,DIC)获得试件的位移云图和冲击挠度,分析冲击高度和冲击位置等关键因素对木柱横向冲击动力响应的影响。结果表明,试件在冲击荷载作用下的整体变形表现为由受拉引起的弯曲变形,裂缝首先在试件底部产生,然后迅速在侧面并向上发展。随冲击位置由跨中向支座处靠近,对应的挠度越来越小,即跨中为最不利冲击位置,而冲击位置对冲击力峰值和冲击持续时间的影响有限。

摘要：由于碳纳米管(CNT)纤维具有优异的力学和电学性能,使其成为人工肌肉、超级电容器和耐撞结构的理想材料。但由于纤维单丝的力学信号较弱,对其横向冲击失效行为的研究尚欠缺。本文基于高精度力传感器发展了纤维单丝在横向冲击过程中的信号测量装置,利用该装置结合扫描电镜对比研究了尼龙纤维和碳纳米管纤维的横向冲击特性。研究结果表明:碳纳米管纤维在受到横向冲击时,将由黏弹性拉伸阶段发展到强化拉伸阶段,之后达到断裂极限而失效;碳纳米管纤维的冲击失效对应了更快的载荷增长速度和更短的加载时长。由扫描电镜可以观察到,在较高的冲击速度下纤维截面断口更整齐。

摘要：为了解纺织结构复合材料的动态力学行为,更好地设计并应用纺织结构复合材料,对三维多重纬经角联锁织物复合材料的动、静态力学性能进行了测试。运用分离式Hopkinson压杆装置测试了不同速度(应变率)及准静态时材料的力学性能。结果表明:三维多重纬经角联锁织物复合材料是应变率敏感材料;随着冲击速度的不断提高,材料所能承受的载荷及吸收的能量增大;材料破坏时前面表现为压缩破坏形式,背面为拉伸破坏形式。

摘要：通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变形、耗能等,并通过有限元模拟进行了验证;随后利用该理论模型重点分析了构件截面几何尺寸对平均力、能量吸收、比吸能等评价构件抗冲击性能的主要指标的影响。研究结果表明该模型可以较为准确地描述薄柔H形构件的局部屈曲破坏,能够更好地预测工程上类似结构的最终变形及能量吸收,为该类构件的抗冲击设计提供了理论支持。