梯度泡沫金属力学性能的Lagrangian分析
发布时间：2021-08-25 15:50
泡沫金属具有优异的比强度和比刚度,良好的缓冲吸能特性以及丰富多变的胞元尺寸和胞元微结构等优点,可以满足某些极端服务环境下的多功能需求,在国防工程、航天航空、高速运载等高新技术领域具有广泛的应用前景。已有研究表明,对泡沫金属进行梯度化设计可以有效缓解界面之间的剪应力从而降低结构的损伤破坏程度,提高其抗冲击能力。泡沫金属的梯度化设计方式可分为连续梯度和分层梯度两种,其中连续梯度分布能有效避免其阻抗不匹配,同时保证结构整体性能,从而提高了结构的抗冲击性能。因此,梯度泡沫金属引起了学术界和工程界的广泛关注,并已取得了一定的研究成果,但关于强动载荷下梯度泡沫金属力学行为的研究还有待进一步完善。论文以梯度泡沫金属为研究对象,基于3D-Voronoi技术构建了梯度泡沫金属的细观有限元模型,采用Lagrangian分析法和数值模拟相结合的方法,研究了梯度泡沫金属在高速冲击下的力学响应和能量吸收。具体研究内容与结论如下:（1）构建了泡沫金属的细观有限元模型并进行了Taylor数值实验。提出了一种通过改变局部胞元数量来控制局部相对密度的方法,结合3D-Voronoi技术构建了5种密度梯度泡沫金属的细观有限...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 泡沫金属研究现状
1.2.1 泡沫金属的静态力学行为
1.2.2 泡沫金属的动态力学行为
1.2.3 泡沫金属的冲击波模型
1.3 Lagrangian分析法研究现状
1.4 梯度泡沫金属研究现状
1.5 本文的研究目的和主要内容
第二章 Lagrangian分析法的基本理论
2.1 引言
2.2 基于路径线法的“1sV+nV”Lagrangian分析法
2.3 基于路径线法的“nV+T0”Lagrangian分析法
2.4 不基于路径线法的“1sV+nV”Lagrangian分析法
2.5 本章小结
第三章 三维连续梯度泡沫随机模型
3.1 引言
3.2 3D-Voronoi技术
3.3 连续梯度模型布点方法
3.4 模型参数及验证
3.5 本章小结
第四章 梯度泡沫金属冲击特性
4.1 引言
4.2 材料参数及数值实验
4.3 数值模拟结果及分析
4.3.1 质点速度时程曲线
4.3.2 局部应变时程曲线
4.3.3 局部应力时程曲线
4.3.4 波前应力和波后应力
4.3.5 局部动态应力-应变曲线
4.3.6 能量吸收
4.4 本章小结
第五章 全文总结与工作展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫铝复合零件在汽车轻量化中的应用[J]. 王刚,贡泽飞,李贺,魏元生. 热加工工艺. 2015(08)
[2]On the energy conservation and critical velocities for the propagation of a "steady-shock" wave in a bar made of cellular material[J]. Li-Li Wang,Li-Ming Yang,Yuan-Yuan Ding. Acta Mechanica Sinica. 2013(03)
[3]Crashworthiness design of density-graded cellular metals[J]. Xiaokai Wang,Zhijun Zheng,Jilin Yu. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2013(03)
[4]高架公路新型泡沫铝隔音屏的研究[J]. 杨国俊,李威,张文帅. 公路交通科技. 2011(01)
[5]泡沫材料的应变率效应[J]. 胡时胜,王悟,潘艺,周璟. 爆炸与冲击. 2003(01)
[6]金属泡沫材料的生产方法和研究现状[J]. 徐光. 武汉冶金科技大学学报. 1998(04)
[7]拉格朗日反分析方法误差分析[J]. 柴华友,唐志平. 爆炸与冲击. 1994(04)
[8]曲面拟合在拉格朗日反分析方法中应用的探讨[J]. 柴华友,唐志平. 爆炸与冲击. 1992(03)
[9]拉格朗日分析在一维杆波研究中的应用[J]. 柴华友,唐志平. 中国科学技术大学学报. 1991(03)
[10]对一组有机玻璃粒子速度测量波形的拉格朗日分析[J]. 李孝兰. 爆炸与冲击. 1985(04)
博士论文
[1]冲击载荷下梯度多孔金属力学行为研究[D]. 张建军.太原理工大学 2016
[2]混凝土类材料冲击本构特性的SHPB技术及Lagrange反解法的研究[D]. 朱珏.中国科学技术大学 2006
本文编号：3362409
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 泡沫金属研究现状
1.2.1 泡沫金属的静态力学行为
1.2.2 泡沫金属的动态力学行为
1.2.3 泡沫金属的冲击波模型
1.3 Lagrangian分析法研究现状
1.4 梯度泡沫金属研究现状
1.5 本文的研究目的和主要内容
第二章 Lagrangian分析法的基本理论
2.1 引言
2.2 基于路径线法的“1sV+nV”Lagrangian分析法
2.3 基于路径线法的“nV+T0”Lagrangian分析法
2.4 不基于路径线法的“1sV+nV”Lagrangian分析法
2.5 本章小结
第三章 三维连续梯度泡沫随机模型
3.1 引言
3.2 3D-Voronoi技术
3.3 连续梯度模型布点方法
3.4 模型参数及验证
3.5 本章小结
第四章 梯度泡沫金属冲击特性
4.1 引言
4.2 材料参数及数值实验
4.3 数值模拟结果及分析
4.3.1 质点速度时程曲线
4.3.2 局部应变时程曲线
4.3.3 局部应力时程曲线
4.3.4 波前应力和波后应力
4.3.5 局部动态应力-应变曲线
4.3.6 能量吸收
4.4 本章小结
第五章 全文总结与工作展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫铝复合零件在汽车轻量化中的应用[J]. 王刚,贡泽飞,李贺,魏元生. 热加工工艺. 2015(08)
[2]On the energy conservation and critical velocities for the propagation of a "steady-shock" wave in a bar made of cellular material[J]. Li-Li Wang,Li-Ming Yang,Yuan-Yuan Ding. Acta Mechanica Sinica. 2013(03)
[3]Crashworthiness design of density-graded cellular metals[J]. Xiaokai Wang,Zhijun Zheng,Jilin Yu. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2013(03)
[4]高架公路新型泡沫铝隔音屏的研究[J]. 杨国俊,李威,张文帅. 公路交通科技. 2011(01)
[5]泡沫材料的应变率效应[J]. 胡时胜,王悟,潘艺,周璟. 爆炸与冲击. 2003(01)
[6]金属泡沫材料的生产方法和研究现状[J]. 徐光. 武汉冶金科技大学学报. 1998(04)
[7]拉格朗日反分析方法误差分析[J]. 柴华友,唐志平. 爆炸与冲击. 1994(04)
[8]曲面拟合在拉格朗日反分析方法中应用的探讨[J]. 柴华友,唐志平. 爆炸与冲击. 1992(03)
[9]拉格朗日分析在一维杆波研究中的应用[J]. 柴华友,唐志平. 中国科学技术大学学报. 1991(03)
[10]对一组有机玻璃粒子速度测量波形的拉格朗日分析[J]. 李孝兰. 爆炸与冲击. 1985(04)
博士论文
[1]冲击载荷下梯度多孔金属力学行为研究[D]. 张建军.太原理工大学 2016
[2]混凝土类材料冲击本构特性的SHPB技术及Lagrange反解法的研究[D]. 朱珏.中国科学技术大学 2006
本文编号：3362409
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