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题名基于超材料的动态压剪复合加载实验新技术
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作者
任清非
张泳柔
胡玲玲
尹梓霁
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机构
中山大学航空航天学院
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出处
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1-18,共18页
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基金
国家自然科学基金(12172388)。
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文摘
材料或结构在动态压剪复合加载条件下的力学性能对于其工程应用具有重要影响。然而,现有的动态复合加载实验技术存在压缩波和剪切波难以同步施加到试件、实验设备昂贵等问题。本文中利用压扭超材料进行应力波转化,在一维分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)上实现动态压剪同步复合加载。该实验技术具有荷载精准同步、剪压比可控、简单便捷、低成本等优点。针对当压扭超材料转化出来的扭转波幅值较大,透射杆惯性约束不足情况下出现的扭转信号三角波的问题进行详细讨论,并提出相应的解决方案。选用屈服应力各不相同的金属钛、304不锈钢和316L不锈钢等3种材料进行了实验测试,证实了动态压剪同步复合加载技术的有效性。借助有限元模型,深入分析压扭超材料的几何参数对其压扭系数及承载能力的影响,并结合实验结果讨论了该实验技术的适用范围,预测动态压剪同步复合加载技术能测试的材料强度可达约1 GPa,施加给试件的剪压比可达1.18。
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关键词
动态压剪复合加载
压扭超材料
分离式霍普金森压杆
应力波转化
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Keywords
dynamic compression-shear combined loading
compression-torsion metamaterials
split Hopkinson pression bar
conversion of stress waves
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分类号
O347.1
[理学—固体力学]
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题名压扭超材料填充柱壳撞击固壁的动态力学行为研究
被引量：1
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作者
胡建星
刘兴华
王永滨
张朝
贾娇
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机构
中国科学院力学研究所
北京空间机电研究所
北京航空航天大学飞行学院
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出处
《航天返回与遥感》
CSCD
北大核心
2023年第5期20-28,共9页
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基金
中国航天科技集团航天进入减速与着陆技术实验室开放基金(EDL19092138)。
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文摘
航天器着陆时的冲击防护是保证航天器安全着陆的关键技术,针对航天器腿式着陆器对缓冲装置的需求,文章提出了一种新型能量吸收结构——将压扭双螺旋超材料填充于圆柱壳内部,并基于ABAQUS软件建立了该吸能结构的有限元计算模型,模拟了其撞击固壁时的动态力学行为,开展了系统的参数化研究分析。模拟和分析结果表明:1)由于耦合作用,填充了压扭双螺旋超材料的圆柱壳吸能盒的能量吸收能力逐渐会大于压扭双螺旋超材料和圆柱壳能量吸收的线性叠加;2)圆柱壳吸能盒壁厚和压扭双螺旋超材料连杆个数是影响其动态力学特性和能量吸收的关键参数。上述结论可为内充压扭超材料圆柱壳式吸能盒在航天器着陆器中的应用提供一定技术参考。
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关键词
压扭双螺旋超材料
动态性能
比吸能
冲击防护
航天器软着陆
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Keywords
compression-torsion double helix metamaterial
dynamic behavior
specific energy absorption
impact protection
spacecraft soft landing
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分类号
V415.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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