摘要：在石油生产与运输过程中,溢油事故经常发生,往往对海洋环境和经济造成十分恶劣的影响.通过对油污厚度实时监测可及时发现溢油并定位溢油来源.基于电磁能量吸收机理,推导了油污厚度与电磁能量吸收率之间的数学模型,设计了传感器结构,搭建了油污厚度检测的实验平台.实验结果表明,接收到的电磁能量功率与油污厚度间存在线性关系,传感器的检测分辨率可达0.07,mm,持续工作情况下测量时会产生最大0.57,mm的误差,相当于满量程的1.4%,为海洋油污检测传感器的设计提供了理论基础和实验参考.

摘要：基于能量吸收最大化的思想,研究了大型矿用工程车辆倾翻保护结构的设计方法,即在强度和刚度满足要求的前提下,在立柱上增开塑性铰孔,对局部结构进行弱化处理使其能够在预定的变形范围内达到吸能要求.进行了计算机仿真和性能试验,运用有限元方法对不同塑性铰孔开孔方案进行了仿真分析,得出了最优塑性铰孔开孔方案;通过侧向加载性能试验对仿真结果进行了验证.研究结果表明,在立柱上增开塑性铰孔可以实现对能量吸收的有效控制,避免脆性破坏发生,满足设计及相关标准要求.

摘要：为了降低结构的初始载荷、增加有效塑性变形面积,进而提高其吸能效率,研究一种以新型的预折纹管,在普通管的管壁上引入特别设计的折角。基于有限元软件ABAQUS/EXPLICIT的数值分析验证了预折纹在低速冲击载荷作用下可以引导预期的大变形模式,预折纹管的这种大变形模式相较于普通方管的对称变形模式有更低峰值载荷和更高的平均载荷。通过低速落锤实验获得了与有限元模拟结果相似的载荷-位移曲线和变形模式,验证了数值结果的可信性和预折纹方管的高效吸能特点。

摘要：针对传统正方形蜂窝,通过用更小的双向内凹结构胞元替代原蜂窝材料的结构节点,得到了一种具有负泊松比特性的节点层级蜂窝材料模型。利用显式动力有限元方法,研究了冲击荷载作用下该负泊松比蜂窝结构的动力学响应及能量吸收特性。研究结果表明,除了冲击速度和相对密度,负泊松比蜂窝材料的动力学性能亦取决于胞元微结构。与正方形蜂窝相比,该负泊松比层级蜂窝材料的动态承载能力和能量吸收能力明显增强。在中低速冲击下,试件表现为拉胀材料明显的"颈缩"现象,并展示出负泊松比材料独特的平台应力增强效应。基于能量吸收效率方法和一维冲击波理论,给出了负泊松比蜂窝材料的密实应变和动态平台应力的经验公式,以预测该蜂窝材料的动态承载能力。本文的研究将为负泊松比多胞材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供新的设计思路。

摘要：周期性多孔结构以其轻质、高强等优异的力学性能和减振、能量吸收等多功能特性引发诸多学者越来越多的关注。该研究对近年来周期性超轻多孔结构及其填充混杂复合结构在能量吸收和振动性能方面的研究情况进行了综述。首先,概述了超轻多孔结构在减振和抗冲击性能方面优势明显的胞元及结构形式;其次,对于能量吸收方面,重点从准静态载荷、冲击载荷和应用三个角度评述了研究成果;然后,针对振动特性,介绍了振动分析、减振隔振和振动特性应用方面的研究工作;最后,展望其后续的发展方向,包括基于增材制造的多孔结构的动态力学模型研究、超轻多孔结构的疲劳及损伤容限性能研究、多孔结构在多场及多种载荷下动态力学性能研究、面向吸能和减振的多孔结构胞元设计和填充材料组集优化方法、面向工程应用的多孔结构材料功能一体化设计等。

摘要：利用显式动力有限元法对三角形蜂窝材料在面内冲击载荷下的动力响应和能量吸收特性进行了研究。具体讨论了相对密度、冲击速度以及冲击方向对蜂窝材料变形模式、平台应力和比能量吸收能力的影响。结果表明,除了胞元的微结构特征参数(例如壁长、壁厚以及扩张角等),蜂窝材料的动力响应特性还依赖于冲击速度和冲击方向。在相对密度和冲击速度不变的前提下,试件沿Y方向冲击时表现为更高的平台应力和更强的能量吸收能力。随着冲击速度的增加,惯性效应明显,蜂窝材料的平台应力和能量吸收能力对冲击方向更敏感。将为多胞材料动力学多目标优化设计提供新的设计思路。

摘要：圆形截面复合材料管件物的能量吸收性能比方形截面管件物更加优越,但具有平整表面的方形管件物更容易与其他部件相装配,即方管在实际运用中更具优势。结合圆形与方形管件物的各自优势,以碳纤维为增强体,环氧树脂为基体,利用编织成型方法以及真空辅助树脂传递成型技术制备出编织角度为15°和60°的3类复合材料圆-方形管件物,编号为T15-15、T15-60及T60-60。通过准静态压缩实验研究了3类管件物的能量吸收性能,发现通过合理的编织角设计,可以利用周向纤维限制轴向中央裂纹的扩展,使复合材料内部更多的纤维发生断裂,从而提高纤维增强复合材料管件物的能量吸收性能。最终制备了集高能量吸收性能与易装配性于一身的圆-方异形截面复合材料管件物。

摘要：基于三周期极小曲面设计梯度Ti6Al4V多孔支架,并采用选区激光熔化打印成形,分析边缘孔隙率P_(out)、中心孔隙率P_(in)和平均孔隙率P对力学性能和能量吸收的影响。研究结果表明:相同P的梯度多孔支架弹性模量、抗压强度和单位体积的总吸收能量W_(V)都随着P_(out)的增大而减小,随着P_(in)的增大而增大;不同P的梯度多孔支架弹性模量、抗压强度和W_(V)随着P的增大而减小;P对其弹性模量、抗压强度和W_(V)的影响大于P_(in)、P_(out)的影响。打印成形的梯度多孔支架能够满足股骨和胫骨的弹性模量、抗压强度要求,建立的力学性能模型可为面向骨科医学多孔支架的应用提供参考。

摘要：为了探究能量吸收特性更加优异的折纸结构,通过对传统扭转塔折纸结构进行改进设计,提出一种具有压扭耦合特性的塔型折纸结构。运用数值仿真分析方法对塔型折纸结构进行准静态压缩实验,结果表明该塔型折纸结构具有峰值压缩力低、平台长、扰动小的能量吸收特性。通过改变结构的内圆与外圆半径比、扭转角度、外圆半径与高度比、厚度几何参数,获得几何参数对比吸能、峰值压缩力、压缩力效率等吸能性能的影响规律。研究结果对折纸结构优化设计与结构能量吸收特性分析具有一定的参考价值。

摘要：应用INSTRON 9250HV型落锤冲击试验系统和有限元技术研究了不同湿度下纸浆模塑制品的冲击压缩过程、承载能力、能量吸收特性。结果表明:纸浆模塑材料的弹性模量和屈服应力均随相对湿度的增高显著下降,90%相对湿度下纸浆模塑材料的弹性模量和屈服应力分别仅为50%环境湿度下的弹性模量和屈服应力的44.5%和37.6%;有限元分析得到的纸托制品含有湿度信息的冲击压缩载荷-变形曲线、能量吸收曲线与相应实验结果一致;纸浆模塑制品的冲击承载能力和吸能性能随着湿度的增大显著下降,90%相对湿度下纸托制品第一次和第二次的屈曲载荷分别仅为50%相对湿度下的屈曲载荷的44.8%和47.9%;纸托制品设计时应以下层支撑结构冲击压溃为设计限度,下层支撑结构压溃时的名义应力值和能量吸收值即为纸托制品设计的最佳吸能点(吸能设计限值)。