收藏本站

梯度多胞金属材料的动态力学行为和多功能优化设计

【摘要】:多胞金属材料具有优异的能量吸收和抗冲击性能,作为能量吸收器和耐撞性结构已广泛地应用于汽车、高速列车、航空航天等领域。最近,一种新型的固体组成相的力学性能渐变的多胞金属材料即梯度多胞金属材料被提出并受到了广泛的关注。已有的研究表明通过改变多胞金属材料的密度分布可以有效地帮助提高能量吸收和抗冲击等性能。但已有的文献中关于梯度多胞金属材料的研究均局限于由粘接不同均匀密度层形成的阶梯式、不连续的密度梯度多胞材料。目前,梯度多胞金属材料所表现出来的优异的动态力学性能还没有得到很好的解释,能量吸收和变形机理尚不清楚。阶梯式、不连续梯度的多胞材料具有不可控性,其在研究梯度多胞材料的变形机理及能量吸收机理时具有一定的困难。本文主要通过建立连续梯度多胞金属材料的细观有限元模型并深入研究其动态力学行为,揭示梯度多胞金属材料的能量吸收和变形机理,建立梯度多胞金属材料的冲击波传播的理论模型为其能量吸收和抗冲击等功能设计提供理论指导。 本文提出了变胞元尺寸分布法构建梯度多胞金属材料的细观有限元模型。根据规则蜂窝的局部相对密度与其相邻成核点之间距离的特征关系,由Voronoi技术生成了胞元尺寸渐进变化的二维梯度多胞金属材料的细观构型。通过对二维梯度多胞金属材料构型的细观参数统计对该变胞元尺寸分布法进行可靠性的验证,结果表明通过该方法生成的梯度蜂窝的一些参数与所设计的都很吻合。 通过数值模拟研究了梯度多胞金属材料的动态力学行为,并通过恒速冲击响应研究了梯度多胞金属材料的变形机理。在初始冲击速度不是很高的情况下,梯度多胞金属相比于质量相等的均匀多胞金属具有优异的能量吸收特性,且负梯度多胞金属的支撑端面上及正梯度的冲击端面上均有一稳定平缓的约束反力。冲击速度较高时,正梯度多胞金属可以有效地降低冲击力的初始峰值。通过恒速冲击时梯度多胞金属的变形图样、变形模式、局部工程应变及载荷响应等方面研究其变形机理。在中等恒速压溃时,负梯度多胞金属中出现了一个新的变形图样,即双‘I’形变形图样。提出了量化三种变形模式之间转变的两种临界冲击速度的应力均匀化指标和变形局部化指标。梯度多胞金属的能量吸收特性可由其变形机理加以理解。质量块冲击过程中,一个梯度多胞金属试件随着冲击速度的衰减可能会经历一个或多个变形模式。材料最终所吸收的总能量由这些不同变形机制之间的相互竞争所决定。 发展了梯度多胞金属材料在恒速冲击和质量块冲击时的冲击波传播的理论模型。恒速冲击时,考虑了两种冲击波传播情况:冲击波形成在冲击端处并向支撑端处传播和冲击波同时形成在冲击端与支撑端处并向着相反的方向传播。质量块冲击时,也考虑了两种冲击波传播模型,即单波模型和双波模型。单波模型适应于密度从冲击端到支撑端渐进增加的情形;双波模型适应于密度从冲击端到支撑端渐进降低的情形。恒速冲击和质量块冲击的双波传播模型中均存在冲击波传播模式的转变:模式转变之前,试件中存在两个冲击波且其传播的方向相反;模式转变之后,试件中只剩下单个冲击波朝着冲击端的方向传播。通过数值计算对恒速冲击和质量块冲击情形时的冲击波传播的理论模型进行验证,数值验证结果表明理论模型具有一定的可靠性和适应性。 本文还研究了温度梯度场中梯度多胞金属材料的动态力学行为。首先,通过数值方法研究了梯度多胞金属材料的热学性能,讨论了梯度多胞金属材料的热导率以及多胞金属的基体材料与温度相关的本构。其次,通过数值方法研究了温度梯度场中梯度多胞金属材料的动态冲击响应。温度梯度场中,梯度多胞金属材料的局部化变形依赖于温度梯度与密度梯度双重影响下的材料的强度分布。温度梯度场中梯度多胞金属材料在高速冲击时的能量吸收也经历了与无温度场中类似的三个特征阶段。最后,根据材料的变形特征发展了温度梯度场中的单波传播模型和双波传播模型。单波传播模型适应于材料的强度从冲击端到支撑端渐进增加的梯度多胞金属材料;双波传播模型适应于材料的强度从冲击端到支撑端渐进降低的梯度多胞金属材料。数值计算结果与理论模型预测的比较显示理论模型可以很好地对数值结果进行预估。 针对梯度多胞金属材料优异的力学和热学性能,对其进行耐撞性及隔热性能设计。通过能量吸收和冲击力初始峰值这两个指标对梯度多胞金属材料的耐撞性能进行分析,发现无论是无温度场还是温度梯度场中正梯度多胞金属材料不仅可以提高能量吸收还可以降低冲击物体所受到冲击力峰值。对于额定冲击动能可以设计出一个最优的梯度多胞金属材料满足高的能量吸收、平稳的抗冲击性能及低的应力峰值等耐撞性的要求。通过梯度多胞金属隔热构件的耐火性能参数研究发现改变多胞金属的密度分布可以提高结构整体的隔热性能。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李鏡明;;鍛工一火化能手——周景云[J];机械工人.热加工;1960年02期
2 周长林;;最近国外高弹性合金研制的进展[J];功能材料;1980年05期
3 骥夫;;《金属材料的真空热处理》即将出版[J];工业炉;1980年03期
4 向松德;;车球、曲面半自动设备[J];航空制造技术;1980年09期
5 ;甘肃省计委力争提前完成今年上交计划[J];中国资源综合利用;1985年05期
6 ;兵器工业金属材料专业情报网[J];兵器材料科学与工程;1988年02期
7 ;高级工第一层次人员金属材料试题[J];机械工人.热加工;1988年07期
8 ;内蒙古自治区金属材料公司——强化企业管理 提高经济效益 增加企业实力[J];中国物流与采购;1992年01期
9 本刊编辑部;;“在兄弟刊物上”[J];有色设备;1993年04期
10 孙加林;金属结构材料研究动态[J];昆明理工大学学报;1997年01期
11 高进;;金属材料氢脆及应力腐蚀断裂试验设备的设计[J];试验技术与试验机;2002年Z1期
12 张明海;环保型金属材料表面光亮剂问世[J];林业机械与木工设备;2003年05期
13 陶立英,王艳芳;滞后环方法测定规定非比例延伸强度时卸力点R_p(σ_p)的确定方法[J];试验技术与试验机;2004年Z1期
14 解念锁;金属材料工程专业实践教学研究与实践[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2005年01期
15 刘艳明;用直观教学方式讲授《金属材料与热处理》概念[J];煤炭技术;2005年07期
16 蒋长明;加强实验指导,提高学生实际动手能力[J];成都电子机械高等专科学校学报;2005年03期
17 李明,宁远涛,宋月清,崔舜,惠志林;硝酸工业用钯合金捕集网的应用研究进展[J];贵金属;2005年03期
18 杨波;张伟强;;钙在铝镁合金熔炼中的阻燃效果[J];有色金属;2005年04期
19 陈为亮;闫建英;宋宁;李秋霞;杨斌;戴永年;;采用有机还原剂化学还原法制备纳米银粉的研究[J];贵金属;2006年02期
20 黄林军;梁工英;;新型多组元大块非晶的形成机理及其研究进展[J];有色金属;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张文泉;张学昆;;金属材料拉伸试验缺口效应的研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
2 金名惠;黄辉桃;;金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
3 张继成;;基于ANSYS的磁悬浮金属材料感应加热数值分析[A];第十届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2009年
4 郭学益;田庆华;;有色金属资源循环[A];中国有色金属学会第六届学术年会论文集[C];2005年
5 赵中里;韩静涛;张永军;;金属材料内裂纹愈合研究进展[A];2007轧钢与锻造过程中的裂纹控制技术学术研讨会论文集[C];2007年
6 李青;;生体用金属材料的表面处理及其作用[A];海峡两岸医疗仪器学术会议论文集[C];1995年
7 吕大铭;;我国的钨铜、钨银材料的应用与发展[A];中国钨工业回顾与展望研讨会论文集[C];1993年
8 张永军;韩静涛;任秀平;赵中里;;16Mn钢内裂纹愈合区域的微观分析[A];北京机械工程学会2006年优秀论文集[C];2006年
9 张永军;韩静涛;任秀平;赵中里;;16Mn钢内裂纹愈合区域的微观分析[A];2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集[C];2006年
10 赵中里;韩静涛;刘靖;刘紫薇;;Q235钢内裂纹亚温愈合处理的金属学分析及试验研究[A];2007轧钢与锻造过程中的裂纹控制技术学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓凯;梯度多胞金属材料的动态力学行为和多功能优化设计[D];中国科学技术大学;2013年
2 甄文战;岩土材料变形局部化问题理论及数值分析研究[D];上海大学;2010年
3 杨书仪;产品跌落冲击动力学分析与耐撞性能稳健设计[D];中国矿业大学;2009年
4 尹汉锋;着陆缓冲系统中吸能结构的耐撞性优化[D];湖南大学;2011年
5 马文旭;土体介质尺度效应的试验及数值模拟分析[D];华南理工大学;2011年
6 马海涛;高温氯盐环境中金属材料的腐蚀[D];大连理工大学;2003年
7 韦东滨;金属材料内部裂纹愈合规律的研究[D];北京科技大学;2001年
8 宋金瓯;汽车催化器非稳态数学模型的研究[D];大连理工大学;1999年
9 吴劲锋;制粒环模磨损失效机理研究及优化设计[D];兰州理工大学;2008年
10 胡文军;聚合物弹丸的碰撞行为研究[D];重庆大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵丽;金属材料高温力学行为研究[D];太原科技大学;2013年
2 任训民;以阴阳五行学说来看金属材料及其创作作品[D];中央美术学院;2002年
3 苗收谋;强流脉冲离子束辐照Ti基金属材料表面烧蚀作用研究[D];大连理工大学;2004年
4 王从义;金属材料在当代雕塑创作中的运用[D];中国美术学院;2011年
5 漆露霖;汽车侧碰耐撞性快速设计[D];湖南大学;2010年
6 王恢旺;磁共振仪器梯度驱动子系统的设计与实现[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2012年
7 何成;薄壁金属结构耐撞性优化研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 崔崇桢;逐级吸能梁耐撞性优化与应用[D];湖南大学;2010年
9 张涛;基于耐撞性的汽车前纵梁焊点模拟及其优化研究[D];湖南大学;2009年
10 李翼德;轿车侧面柱碰撞的耐撞性优化设计研究[D];湖南大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者  袁孝铭;[N];建筑时报;2006年
2 卢铮;[N];中国证券报;2008年
3 肖尧;[N];中国贸易报;2008年
4 ;[N];中国国门时报;2004年
5 刘常俭;[N];河北日报;2006年
6 陈;[N];世界金属导报;2006年
7 玉笙寒;[N];中国有色金属报;2006年
8 步欣;[N];国际商报;2008年
9 白庆晨方式;[N];现代物流报;2008年
10 本报记者 肖峰;[N];现代物流报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|