基于增材制造广义波阻抗梯度飞片的斜波加载技术数值模拟研究

发布时间：2021-11-05 12:34

　　梯度功能材料是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料。在轻气炮实验中,波阻抗梯度功能材料制作的飞片在高速碰撞靶材后,可以在靶材中产生具有缓慢上升前沿的压缩加载波,实现对靶材的斜波加载。增材制造技术主要是依靠计算机辅助设计数据,采用材料逐层铺层的方式,所以在波阻抗梯度飞片制备中运用此技术。因此论文基于金属增材制造技术,通过几何结构设计来研发新型的广义波阻抗梯度飞片材料。论文的主要研究成果如下:（1）通过对GP1不锈钢材料在MTS810万能试验机和SHPB压杆做准静态压缩和动态单轴压缩实验,得出不同应变率下应力应变曲线。拟合GP1不锈钢Johnson-Cook本构模型参数,为广义波阻抗梯度飞片数值模拟奠定基础。（2）基于变截面杆的波传播特性,设计了“针床形”和“锥孔形”广义波阻抗梯度飞片,采用LS-DYNA仿真软件中SPH算法对“针床形”和“锥孔形”广义波阻抗梯度飞片中高速击靶过程进行了数值计算,重点讨论结构设计的关键参数和碰撞速度对加载波形的影响规律。“针床形”飞片随着撞击速度增加,加载波上升沿时间减小,而峰值速度增大;随着“针床形”飞片四棱锥台高增大,加载波上升... 

【文章来源】：宁波大学浙江省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 波阻抗飞片研究现状
        1.2.1 准等熵加载
        1.2.2 超高速发射
    1.3 波阻抗飞片制备
        1.3.1 波阻抗飞片制备现状
        1.3.2 增材制造技术
    1.4 本文的主要研究内容
2 GP1 不锈钢材料Johnson-CooK本构参数拟合
    2.1 引言
    2.2准静态压缩实验
        2.2.1 实验目的
        2.2.2 试样制备
        2.2.3 实验装置
        2.2.4 实验结果与分析
    2.3动态单轴压缩实验
    2.4 Johnson-Cook本构参数拟合
    2.5 本章小结
3 广义“针床形”和“锥孔形”波阻抗飞片斜波加载
    3.1 引言
    3.2 广义波阻抗飞片结构设计理论
    3.3 “针床形”波阻抗飞片结构设计
    3.4 “针床形”波阻抗飞片数值模拟
        3.4.1 有限元仿真软件
        3.4.2 数值模拟算法选择
        3.4.3 “针床形”波阻抗飞片计算模型
        3.4.4 “针床形”波阻抗飞片网格划分
        3.4.5 材料模型参数
    3.5 “针床形”波阻抗飞片计算结果讨论与分析
        3.5.1 平面波和球面波传播与分析
        3.5.2 撞击速度影响
        3.5.3 几何参数影响
    3.6 “锥孔形”波阻抗飞片分析
        3.6.1 模型设计
        3.6.2 “锥孔形”波阻抗飞片网格划分
        3.6.3 “锥孔形”飞片计算结果讨论与分析
    3.7 气炮实验验证
        3.7.1 试样制备
        3.7.2 实验结果分析
    3.8 本章小结
4 广义“泡沫孔洞形”梯度飞片斜波加载数值模拟
    4.1 引言
    4.2 平板撞击
        4.2.1 平板撞击计算模型与参数
        4.2.2 计算结果与分析
    4.3 “泡沫孔洞形”飞片模拟
        4.3.1 定义接触、约束、速度
        4.3.2 “泡沫孔洞”飞片结果讨论与分析
    4.4 撞击速度影响
    4.5 孔径影响
    4.6 孔数量影响
    4.7 靶板厚度对波形影响
    4.8 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3477807