本文研究了聚酯薄膜作為激波管膜片的變形及破壞過(guò)程,并分析了受沖擊載荷作用的預(yù)制孔鋁板的變形規(guī)律。通過(guò)對(duì)作為激波管膜片的聚酯薄膜的靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn),獲得了型號(hào)為BE12的聚酯薄膜在橫縱兩個(gè)方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。使用聚酯薄膜作為激波管膜片,通過(guò)施加不同壓力的激波管實(shí)驗(yàn),獲得了膜片厚度及多張膜片的組合方式對(duì)膜片所能承受最大壓力的影響。利用高速相機(jī)對(duì)激波管膜片從開始變形到破壞的全過(guò)程進(jìn)行拍攝,使用三維DIC軟件獲得膜片在變形過(guò)程中的位移場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了膜片會(huì)出現(xiàn)圓弧反翹并快速破壞的特別現(xiàn)象,并以此為特征將變形過(guò)程分為兩個(gè)階段。給出任意厚度膜片第一階段圓弧變形的數(shù)學(xué)規(guī)律及圓弧反翹第二階段的形狀特征,以及全過(guò)程中膜片厚度變化的數(shù)學(xué)規(guī)律。使用高速攝像機(jī)拍攝膜片的破壞過(guò)程,獲得膜片的破膜時(shí)間及其開口面積的變化規(guī)律,為對(duì)形成的激波的強(qiáng)度和速度的理論計(jì)算提供了參考。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的激波管進(jìn)行標(biāo)定,獲得了該激波管在給定高壓氣室壓力下所能產(chǎn)生的沖擊波的強(qiáng)度和速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,使用激波管對(duì)分別預(yù)制了菱形,圓形和方形三種不同孔型的鋁板和對(duì)應(yīng)的完整鋁板進(jìn)行加載,使用兩臺(tái)高速攝像機(jī)對(duì)靶件的變形過(guò)程進(jìn)行記錄,并使用三維DIC進(jìn)行后續(xù)分析,獲得了靶件在變形過(guò)程中的位移場(chǎng)。結(jié)合激波管的標(biāo)定參數(shù),獲得了作用于靶件上的沖擊波的壓力—時(shí)間信號(hào)。使用ABAQUS仿真軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,分別采用了流固耦合模型和解耦模型進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,并得到了解耦模型在精度上略差于流固耦合模型,但在時(shí)間上解耦模型比流固耦合模型顯著減少的結(jié)論。在使用DIC技術(shù)獲得靶件的位移場(chǎng)后,結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果,選取了靶件上具有代表性的兩條截面曲線和三個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行分析,給出了靶件在受到?jīng)_擊載荷作用下的變形規(guī)律。對(duì)比不同孔型的靶件的臨界沖擊波壓力,分析了預(yù)制孔的孔型對(duì)于靶件承載能力的影響。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ04
【部分圖文】：

管管內(nèi)截面積為 3422mm2，所以當(dāng)膜片開口面積達(dá)到 2738m2時(shí)即認(rèn)為膜片破以此標(biāo)準(zhǔn)得到不同厚度膜片的破膜時(shí)間和最終開口面積，見表3-3。表3-3 不同厚度膜片的破膜時(shí)間和開口面積膜片厚度(mm) 破膜時(shí)間(μs) 最終開口面積(mm2)0.4 472 29000.2 472 32000.2 417 31000.1 444 30000.05 431 3100從表中可知，膜片的破膜時(shí)間基本恒定，其開口面積也大致相同。破膜時(shí)間和面積與膜片厚度無(wú)關(guān)。對(duì)比 Nguyen[39]等給出的鋁制膜片的破膜過(guò)程及時(shí)間可當(dāng)聚酯薄膜處于 277.8μs 時(shí)的開口情況與鋁制膜片 558μs 時(shí)的情況幾乎相同，薄膜作為激波管膜片具有破膜速度快的優(yōu)勢(shì)。

處于固定部分的網(wǎng)格，則根據(jù)靶件加載區(qū)域邊緣的網(wǎng)格進(jìn)行掃掠劃分，距離中心越遠(yuǎn)的網(wǎng)格越稀疏，最外層網(wǎng)格單元尺寸為3mm。圖4-4 數(shù)值模擬的解耦后的固體模型
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2870173