一、应用应力波技术的蜂窝结构损伤监测（论文文献综述）
余同希,朱凌,许骏[1]（2021）在《结构冲击动力学进展（2010-2020）》文中进行了进一步梳理本文综述结构冲击动力学的国内外研究进展,在时间区间上聚焦于2010—2020这十来年发表的文献,同时提及在此之前的奠基性工作。在内容上,首先着眼于结构冲击动力学的基本科学问题,如概念、模型和工具,它们源于和用于结构在爆炸与冲击下的塑性动力响应、失效和重复受载等;也介绍典型薄壁结构件的动力行为,以及运动的物体和结构物对固壁的撞击和反弹。注意到近十多年来由于轻质材料（如多胞材料、3D打印的超材料等）和以它们为芯层的轻质结构的大量涌现,以及对生物材料和仿生结构的极大兴趣,对这些材料和结构的冲击动力学行为的研究构成了本文的后半部分。最后指出,在多尺度框架下以更全面的视角研究材料-结构-性能的内在规律,已成为推动冲击动力学继续发展的一个强大的新趋势。
张高翔[2]（2021）在《新型陶瓷基复合材料抗冲击性能研究》文中研究表明陶瓷材料因其高硬度、高比强度和高稳定性等优良理化特性在装甲防护领域得到广泛应用。由于陶瓷材料韧性差,易发生脆性断裂而多使用于复合装甲的面板结构中。为解决陶瓷复合装甲异质界面应力波现象对材料强度的影响,陶瓷复合装甲的结构优化成为防护材料研究的重要方向。本文以蜂窝陶瓷结构为基础,使用莫来石蜂窝陶瓷材料填充石英砂并涂覆聚脲材料制备陶瓷基复合材料,研究填充型陶瓷基复合材料的抗冲击性能。首先,通过对陶瓷材料破坏形式和蜂窝结构形变机制的理论分析,确定了陶瓷材料的基体为蜂窝通孔垂直面方向为迎弹面的蜂窝陶瓷结构,复合方式为蜂窝孔填充石英砂并由聚脲涂覆层材料进行密封。在力学特性上,蜂窝陶瓷由于塑性形变阶段极短,弹体冲击响应下蜂窝结构加剧了陶瓷碎裂,难以承载冲击能量。而陶瓷基复合材料中填充和涂覆材料塑性高,通过约束效应增大了靶板的结构强度。其次,通过LS-DYNA软件对蜂窝陶瓷进行了冲击计算仿真与结构优化,分析了枪弹冲击下蜂窝陶瓷面内结构中胞元形状、蜂窝壁厚、蜂窝孔孔径和弹着点对于材料抗冲击性能的影响。通过与陶瓷基复合材料的冲击仿真过程对比,结果表明,蜂窝面内胞元形状对抗冲击性能影响小,材料强度随着蜂窝壁厚度的增加而增加,吸能密度随着蜂窝孔孔径的增加而增加。1mm蜂窝壁厚2mm蜂窝孔孔径的20mm靶板结构下,陶瓷基复合材料的吸能密度比蜂窝陶瓷高55.8%。最后,对蜂窝陶瓷和陶瓷基复合材料进行弹靶侵彻试验。蜂窝陶瓷靶板整体结构碎裂,验证了理论与仿真模型中蜂窝陶瓷出现的应力集中问题。而陶瓷基复合材料靶板结构完整,侵彻孔内的碎片形貌证明复合材料改善了蜂窝陶瓷靶板的韧性问题,避免了陶瓷材料的过早碎裂,提升了靶板材料对冲击能量的吸收效率。
郭振胜[3]（2020）在《蜂窝芯水泥基节能板的传热与冲击力学性能研究》文中提出现阶段建筑业水泥消耗量巨大、围护结构保温层多为岩棉等高能耗高污染材料,而每年却有产能巨大、可作为建材和保温材料使用的秸秆等可再生资源被大量废弃或燃烧而污染环境。考虑到秸秆等再生资源拥有保温隔热性好、力学性能较差的特点,如果能将其作为轻质高强夹层板材的芯层填充材料使用,可达到优势互补的效果。鉴于此,以阻燃防水的纸蜂窝板（HP）和填充了秸秆等保温材料的纸蜂窝板（EHP）为芯材,在其表面粘贴水泥基面板制备成蜂窝芯水泥基节能板（ECHP）,将其作为研究对象,开展传热和冲击力学性能两方面研究,为研发结构与保温一体化的蜂窝芯水泥基节能板奠定基础。对于ECHP的传热性能研究,考虑到水泥基面板的热阻远小于芯层,且ECHP的传热性能主要取决于EHP,因此,仅研究HP和EHP的传热性能。首先,通过测定HP和EHP的当量导热系数λE,定性考察了在外热内冷工况下平置两类板的传热性能及其影响机理。在此基础上,通过对HPλE值的计算分析,从理论层面印证了前述试验得出的HP中的辐射传热远大于导热等定性结论。其次,分别针对外冷内热和左冷右热两种有对流的工况,测定和计算分析了HP和EHP的λE值,综合分析了蜂窝单元几何参数和秸秆等填充材料对HP传热性能的作用影响机制。得出了如下结论:（1）在模拟夏季外热内冷的工况条件下,虽然填充材料的导热系数高于空气,但EHP的λE值却明显低于HP,均达到或接近围护结构对高效隔热材料的要求。给出了分布特征明确的细长材料和球形颗粒材料空间分布简易模型。将辐射空间由蜂窝单元缩小到空腔和微细空隙内的辐射传热现象定义为分区局域辐射传热（DLR）。芯层结构中是否存在DLR决定前述HP和EHP的λE值大小的根本原因。EHP所拥有的传热特征也是分区局域热辐射的强弱、填充材料的导热系数和形状共同作用的结果。（2）在常温工况条件下,人们通常忽略辐射传热,而理论计算结果表明,在外热内冷的工况条件下其占HP整个传热的50%-70%。这就从理论上证实了前述试验给出的DLR是决定HP和EHP的λE值大小的根本原因等定性分析结论。明确了当板厚h>15mm～20mm时,在蜂窝中会因受微弱扰动而出现局部对流的现象。据此提出通过叠层方式改善HP隔热性能的技术途径。给出了EHP中的两类填充系统的空腔尺寸及其局域辐射传热简易模型。探明了填充物通过急剧减小蜂窝内的空腔而有效阻止辐射传热和局部对流传热的影响机理,固体颗粒导热的瓶颈在于颗粒与颗粒的接触面（点）,其对EHP的λE值的影响有限。（3）在模拟冬季外冷内热的工况条件下,不同单元边长的HP的保温性能因板厚度而异,本研究不仅为已有文献报道的环流蜂窝的现象提供了间接的试验佐证,而且首次提出了匹配蜂窝结构和匹配对流的概念。据此,可根据该研究结果和工程需要合理选择和优化选用板材。提出了甲虫板的辐射和对流传热效果均不会优于HP等四个传热特性推理,用等板厚和结构单元尺寸的HP的λE试验结果作为甲虫板的使用,其保温隔热效果不会弱于HP。探明了不同上下面板的温度分布、蜂窝结构单元三维尺寸等对匹配蜂窝结构和匹配对流的影响及其内在影响机制。（4）在板材竖向放置、左冷右热工况下,HP中呈现以自然对流为主、辐射传热为辅的传热特征。随着板厚的增大,HP的对流传热出现流型的转变。蜂窝单元边长为8mm的HP8在更活跃的流型下的边界层受到蜂窝壁所限明显,进而影响了其对流传热的效果。揭示了EHP的主要传热方式的特征为壁面与填料传热、填料之间的辐射传热以及填料内的固体导热,EHP的传热机制和性能不受板材的放置方向影响,而温度会影响EHP的传热性能。对于蜂窝芯水泥基复合板（CHP）以及ECHP的冲击力学性能,主要考察了其在落锤冲击作用下的接触力、冲击位移、损伤破坏和冲击速度等动态力学响应参数,探明了节能板的冲击响应特征以及蜂窝芯层、秸秆填充对整个结构抗冲击性能的影响机理。得出了如下结论:（1）给出了未击穿上面板的冲击力作用下,四种板的接触力随时间的变化模式,总体呈现由快速升降到较长平台段的变化过程。受空气恢复力、壁面间有机的横向支撑和联系等因素的影响,在动态冲击下,纸芯层表现出较大的刚度,对上面板的支撑作用明显,有效缓解了上面板所受到的冲击损伤。增大颗粒间的摩擦阻力可有效提高ECHP的总体抗冲击强度,填充材料通过有效缓解蜂窝壁的抖动来提高ECHP的冲击稳定性。（2）在击穿上面板的冲击力作用下,落锤击穿上面板后,具有较大动态刚度的芯层及其填充材料为上面板提供了蜂窝壁支撑作用、空气恢复力、挤压变形空间,相得益彰,为下面板提供了很好的抗冲击损伤保护,进而提高了结构的整体安全性能。秸秆等填充材料不仅有效阻碍了冲击波在面板中的横向剪切扩展,还较大程度上缓解了穿越芯层时的落锤冲击,进一步提高了CHP的抗冲击力学性能。在工程实际中,可使用强度较低的上面板,使其通过发生更大的冲击损伤而有效减小下面板的破坏。（3）综合比较两种损伤作用,CHP的峰值接触力随着冲击能的增加而变大,CHP和ECHP的峰值历时均随冲击能的增大而变短。随着落锤冲击速度的增加,芯层板的阻抗能力逐渐减弱,而上面板击穿与否对整板的冲击力学性能影响显着。
张亚楠[4]（2020）在《基于声发射信号处理的风力机叶片损伤演化研究》文中提出叶片是风力机获取风能的关键部件,在叶片的生产过程中,往往因为其制作工艺的特殊,自动化程度不高,使生产出来的叶片存在内部缺陷,如褶皱、分层、缺胶等。由于这些随机分布的工艺缺陷存在,导致复合材料的疲劳破坏通常从缺陷处开始,并在随机交变应力作用下逐步扩展贯通成为宏观裂纹,继而逐步扩展到界面上引发疲劳损伤,对叶片结构造成破坏。考虑风电场大多位于偏远地区,存在维护、监测困难的问题,如果早期损伤未被及时发现,有可能在恶劣工况下发展为恶性事故而造成巨大的经济损失。因此,研究风力机叶片的损伤演化识别,对于保障叶片长时间安全运行具有重要意义。本文研究采用声发射技术对叶片复合材料损伤演化状态进行识别和预测,为风力机叶片健康状态监测提供新思路,论文的主要研究内容如下:（1）以损伤力学理论为基础,通过分析不同阶段损伤演化的能量耗散,建立了风力机叶片复合材料的损伤演化模型,从而明晰声发射能量耗散和复合材料损伤演化规律的关系。通过复合材料层合板Lamb理论讨论了不同类型的Lamb频散控制方程以及频散特性。利用声发射断铅实验分析了不同Lamb波传播方式,并讨论了不同损伤程度对Lamb波的影响,为损伤演化过程中声发射信号波形分析提供理论依据。（2）依据风电发电机组风轮叶片质量标准中对叶片质量影响最大的褶皱和分层工艺缺陷,针对性的建立了GFRP复合材料声发射实验平台,并详细阐述了实验步骤和人工缺陷制作方法。实验分析了分层缺陷位置、大小和不同高宽比褶皱缺陷对复合材料力学性能的影响。使用聚类分析算法识别了复合材料损伤模式,并利用电镜扫描验证的损伤模式识别的正确性。通过对不同缺陷复合材料的声发射特征分析,明晰了缺陷类型和几何参数对叶片损伤规律的影响,为缺陷复合材料损伤模式识别和状态监测提供依据。（3）褶皱缺陷在损伤演化过程中,由于损伤模式的多样性使得观测AE信号源的数目小于声发射源信号数目,本文提出一种改进的K-means欠定盲源分离方法,有效提取了褶皱缺陷损伤演化过程中基体开裂,纤维剥离,界面分层和纤维断裂的频率特征,最后计算并分析疲劳损伤演化中各类损伤特征的声能耗散趋势。研究结果表明,褶皱缺陷在稳定损伤阶段,纤维及纤维束纵向所产生的纤维剥离是能量耗散的主要来源,失稳破坏阶段出现的裂纹和脱粘以及纤维断裂为主要的声发射激励源,并呈现高幅值能量释放的态势,从而明晰了褶皱缺陷的损伤演化机理。（4）针对叶片层合板分层缺陷损伤演化中多组分材料所导致交叉项干扰问题,提出了一种基于自适应VMD-WVD时频分析方法,通过利用交替方向乘子法迭代搜索求取增广Lagrange函数的鞍点,获取声发射模态分量和中心频率。实验结果表明,通过二维时频分布相关系数和时频分辨率对算法性能进行评价,该方法使得交叉项干扰有效降低,还能保证较高的时频聚集性和时频分辨率,能够细致地刻画声发射信号在时频平面上所发生的变化过程,表征分层缺陷损伤的复杂动态过程。（5）考虑叶片复合材料在应力达到最大之前便已经发展为宏观失效,造成失稳破坏的识别和预测难度较大。针对该问题,提出一种基于声发射信号聚类分析和神经网络的复合材料失稳破坏前兆特征识别和预测方法,通过对比每种声发射信号类型的时序演化特征,筛选出合适的前兆特征信号建立神经网络预测模型。结果表明,该方法相比于声发射积累能量和积累计数等参数可有效的对其失稳破坏状态进行识别和预测。
刘志达[5]（2020）在《复合材料激光超声波传播特性及缺陷识别方法研究》文中认为纤维增强复合材料及结构因其优异的力学承载性能和多功能特性在航空航天,船舶海洋等工程领域得到了越来越广泛的应用,然而此类材料在制备和服役过程中易形成损伤和缺陷,从而影响其相关力学性能,增加结构在服役中提前失效的风险。针对工程需求量不断上升的复合材料及结构来说,对其制造以及使用过程进行无损检测和定期维护至关重要。相比于传统无损检测方法,激光超声检测法具有非接触、分辨率高、检测精度高、自动化程度高等优异特点具有广泛的应用前景。目前国内外对于该技术的研究,特别是激光超声检测技术应用于复合材料及结构方面,尚处于起步阶段。本文主要针对纤维增强复合材料及结构的特点,基于弹性力学和热力耦合相关理论,采用有限元数值方法,系统开展复合材料及结构激光超声波传播特性及缺陷识别方法研究。首先,介绍了激光激发超声波的基本理论,简述了该方向弹性力学、激光辐照等效热源模型、热力耦合等相关理论和数值计算方法。基于此,采用完全热力耦合方法,对激光激发碳纤维复合材料层合板的超声波传播过程进行了仿真模拟,分析了超声波在复合材料单层板不同方向的传播特性,讨论了层合板厚度和铺层方式对超声波传播特性的影响,并通过与前人文献中的仿真结果进行对照验证模型的可靠性。其次,针对含面内缺陷、层间缺陷和混合缺陷的复合材料层合板,开展其激光超声波传播特性及缺陷检测方法研究。对于面内缺陷类型,分析了缺陷尺寸对损伤识别结果的影响,实现了缺陷的定位和定形,并探讨了多个面内缺陷共存时的耦合作用对检测结果的影响;对于层间缺陷类型,讨论了层间缺陷的判定方法和深度的定位方法;对于混合缺陷,模拟并实现了同时含面内缺陷和层间缺陷类型结构的缺陷定位。最后,研究了含缺陷碳纤维复合材料蜂窝结构、碳纤维复合材金字塔点阵结构、双向编制波纹夹芯结构的激光超声波传播特性,讨论和对比了激光超声检测方法对此类结构进行无损检测的效果。
李高伟[6]（2020）在《某型车底部防护组件设计及优化技术研究》文中研究说明军用车辆的底部防护技术是在爆炸环境下保护乘员安全的重要研究内容,在战场环境下,面对地雷和简易爆炸装置的威胁,底部防护组件为车辆抵御爆炸冲击的第一道防线,可有效降低爆炸冲击对乘员的威胁。研究了国内外防护型车辆、防护组件和优化设计的研究现状,提出了本文所研究的内容,包含底部防护组件的设计方法和底部防护组件的优化方法。分析了爆炸环境下冲击载荷结构的响应和应力波的传播特性,用于指导防护组件的设计,在优化设计中,为提高优化精度,研究了基于神经网络的高精度代理模型的建立方法,并分析了非支配排序遗传算法（NSGA-II）、多目标模拟退火算法（MOSA）和多目标粒子群算法（MOPSO）的原理和算法流程。结合爆炸试验台架和相关的材料试验,建立爆炸试验台架有限元模型,提出底部防护组件的设计方法和流程。应用爆炸试验台架模型,分析底部防护组件各个子结构的防护特性,包含面板结构、夹心结构和背板结构,指导底部防护组件设计。根据整车试验台架模型,建立有限元模型,对比分析有限元仿真和试验结果,验证有限元模型的精度和爆炸流场的准确性。以此整车试验台架模型为研究对象,结合底部防护组件的设计方法,设计底部防护组件,应用神经网络模型修剪算法、模型精度评估算法和模型筛选算法,获取应用在此环境下的高精度代理模型。应用三种优化算法,结合所建立的代理模型,获取pareto最优解集,通过有限元仿真验证,获得最优解集,指导防护组件设计,并进行整车试验台架试验,所优化目标满足限值要求。
秦睿贤[7]（2019）在《高速列车碰撞过程中的能量吸收研究》文中研究表明轨道车辆服役中的意外碰撞事故未随着主动安全预警技术的提高而完全避免,有必要对其进行被动安全设计研究。不同于其他交通工具的碰撞事故,高速列车碰撞具有典型的多体相互作用特征,各个车辆界面均参与碰撞能量吸收,合理分配列车各个界面的吸能量是降低纵向碰撞载荷带来的乘员损伤的关键所在。因此,本文的研究主要从列车纵向碰撞简化模型建立、车体结构动态承载极限、列车端部新型吸能结构设计几个方面改善列车的能量吸收。具体研究内容如下:（1）建立Johnson-Cook本构模型。采用万能材料实验机及霍普金森压杆装置进行高速列车铝合金车体材料6005A-T6和6082A-T6的静态拉伸和动态压缩实验,研究不同应变率（0.000ls-1-3000s-1）下流动应力的变化规律,并判定两种铝合金材料在中高应变率下的应变率敏感性,进而建立Johnson-Cook本构模型。结果表明:两种铝合金具有较弱的应变率效应,在轨道车辆冲击数值分析中可以忽略应变率效应。（2）研究高速列车铝合金车体在冲击载荷下的承载极限确定方法。基于LS-DYNA软件分析单节车体在冲击载荷下的动态响应,识别车体在冲击载荷下的弱刚度区域,研究车体变形、冲击力以及关键位置应力变化规律,并确定车体指定位置的动态承载极限。研究表明:通过数值模拟方法进行列车结构的动态强度极限分析是可行的,分析结果可为车体端部吸能结构的参数设计提供参考依据。（3）基于非线性杆单元建立一维列车碰撞分析模型。建立高速列车铝合金车体三维碰撞模型,进行刚性墙冲击单车工况仿真分析,得到车体和刚性墙碰撞响应,以此对杆单元进行参数校正并得到其等效参数。通过简化车体模型与三维车体模型碰撞响应对比验证等效参数有效性。最后将简化杆单元推广至列车编组碰撞模型,分别进行四编组列车一维简化模型和三维模型的碰撞计算,提取编组各车辆速度、界面力。分析表明:简化碰撞模型对碰撞过程中的主要响应具有较好的预测精度,可以用于列车碰撞能量配置参数设计及优化。（4）提出一种梯度函数控制的列车断面能量分布模式,有效改善了现有列车能量配置吸能效率偏低的问题。通过引入梯度控制函数,将列车碰撞能量分布参数化,利用径向基函数神经网络模型建立梯度参数与列车碰撞过程中车辆加速度、连挂界面峰值力响应指标之间的映射关系。研究了梯度变化参数对列车各车辆响应的影响规律,发现存在最优梯度参数可以使列车响应最优。基于一维碰撞模型建立了车辆连挂端面处碰撞力峰值最小化的多目标优化问题,并采用遗传算法求解得到了列车能量配置方案的最佳梯度参数。验证了一维简化模型与优化方法相结合进行列车的碰撞能量配置系统设计是有效可行性。（5）基于梯度参数设计方法,提出一种壁厚渐变蜂窝结构。通过对壁厚渐变蜂窝的轴向压溃吸能过程进行仿真分析,得到结构比吸能与压溃载荷峰值。采用最优拉丁超立方抽样法进行梯度参数空间抽样,构造蜂窝比吸能和压溃载荷峰值与壁厚梯度参数之间的近似模型。以梯度参数为设计变量,压溃载荷峰值最小,比吸能最大为目标函数,建立壁厚渐变蜂窝结构的多目标优化模型,利用改进的非支配排序遗传算法对其进行求解,得到壁厚渐变蜂窝的最优梯度参数。最后将壁厚渐变蜂窝结构应用于高速列车端部吸能装置设计,较等壁厚蜂窝结构,车体耐撞性明显改善。
李奇奇[8]（2019）在《局域共振型超材料的碰撞冲击载荷衰减与关键参数设计》文中指出汽车碰撞问题和高强度冲击波问题是碰撞类和爆炸类问题中造成人员损伤和财产损失的最主要因素,是当下学术界和工业界的研究重点。学者们提出多种方法来进行汽车碰撞问题和冲击波问题的防护。其中,应用最广泛的是基于材料损伤的吸能理论和基于冲击对抗的反动量理论。虽然前人的研究取得了一定的成果,也存在较大的局限性。如针对冲击波问题的材料变形吸能会造成材料的巨大损伤,而反动量理论需要复杂的机械结构来实现;针对碰撞问题的材料压溃吸能无法实现对碰撞载荷的主动和高效衰减。因此,急需展开对能够高效衰减汽车碰撞载荷和冲击波超压的新型材料的研究。局域共振型超材料是当前新型材料的研究热点,是人造的可设计材料或结构,可展现出不符合自然界规律的非凡物理属性。这些物理属性在隔振吸声、波导、能量回收、隐身、成像等领域具有广阔的应用前景。基于局域共振型超材料的负有效质量属性,全文展开了其在汽车碰撞载荷衰减和冲击波超压防护以及冲击能量耗散等方面的研究。对比传统材料,局域共振型超材料在无需复杂结构和巨大材料损伤的前提下实现了对冲击波超压更为高效的缓解;实现了冲击载荷在时域和频域下幅值的高效衰减,降低了整车碰撞的峰值加速度,增加了回弹时刻,实现了车身耐撞性能的显着提升。全文主要在局域共振型超材料的微结构设计、关键参数匹配、阻尼材料设计、冲击波超压的衰减以及车身耐撞性能的提升等方面展开研究,主要研究内容和创新点如下:1.启发于自然界中树木的生长姿态,建立菩提树和普通树木的仿生模型,提出相应的仿生全局优化算法——多目标人工树木（MOAT）算法和单目标人工树木（AT）算法。通过对多组典型的数值算例的计算以及多种高效全局单目标和多目标优化算法的应用,证明了AT和MOAT算法的高效率和高精度。AT和MOAT算法可以被扩展应用于局域共振型超材料的优化设计。2.建立单激振子局域共振型超材料（SRM）和双激振子局域共振型超材料（DRM）的力学模型并对它们的激振子运动、色散关系和负有效质量属性展开研究,阐述了超材料衰减带隙和负有效质量属性的产生机理。通过对外部弹簧刚度的调节研究,讨论了其对超材料整体衰减效率的影响。建立SRM和DRM的一维冲击波模型,分析晶胞个数,外部弹簧刚度以及微结构类型等关键参数对冲击载荷幅值和频谱幅值的衰减影响,并给出相关的参数影响规律。3.提出一种多激振子局域共振型超材料（MRM）的力学模型,理论分析表明:相对于SRM和DRM,MRM具有更复杂的激振子运动、更多的带隙和更宽的负有效质量频率区域,这些预示着MRM可以进行宽频谱冲击问题的衰减和吸收。通过对无量纲参数的灵敏度分析研究了各个参数对MRM负有效质量属性的影响,并给出相关的影响规律。建立一维的冲击波模型和三维的碰撞模型,进行冲击载荷幅值和频谱幅值的衰减研究。仿真结果表明,MRM在更少的晶胞个数,更小的超材料质量的前提下可实现与SRM和DRM相似的表现。此外,MOAT算法被应用进行MRM的优化设计,实现了更优的衰减效果。4.结合阻尼的特性和MRM模型提出Kelvin-Voigt-type（KVT）,Maxwell-type（MT）和Zener-type（ZT）三种耗散多激振子超材料的力学模型。理论分析了三种耗散超材料模型的负有效质量属性、超阻尼现象以及激振子的运动特性,得出无量纲阻尼参数对各个耗散超材料模型的影响规律,为耗散超材料的设计提供依据。建立一维的冲击波模型和三维的夹层结构碰撞模型进行冲击载荷幅值衰减、冲击能量耗散以及夹层结构保护的研究。针对三种耗散超材料,研究不同阻尼模型下超材料的表现情况以及阻尼参数对它们表现的影响,并给出相应的影响规律。基于AT算法进行一维KVT型超材料的阻尼参数设计,实现了宽频谱的衰减效果。最后,给出了关于三种耗散超材料衰减和耗散表现的结论。5.建立三维的微尺度超材料模型进行中高频冲击波超压的调控和衰减。仿真结果证明了微尺度超材料优异的冲击波超压衰减效果。通过对微尺度超材料中材料、几何信息以及微结构的设计得出影响超材料表现的关键因素并显着提升超材料的衰减效果。通过应用一维的非线性弹簧质量系统建立微尺度超材料的等效模型,运用AT算法进行弹簧刚度参数的反求,获取较为一致的截面压强响应结果。基于弹簧质量系统建立三维的宏观尺度的平板超材料模型,实现宏观尺度下中高频冲击波超压的高效衰减以及橡胶结构应力的显着降低。此外,通过与传统材料的对比,验证了局域共振型超材料更优的衰减效果以及更大的结构轻量化潜力。6.将MRM应用于整车的耐撞性设计研究。建立前纵梁的轴向压溃模型来研究局域共振型超材料的冲击载荷幅值衰减以及冲击能量耗散特性。通过分别应用多激振子核心和KVT型多激振子核心来研究激振子和阻尼特性对前纵梁结构碰撞响应的影响。建立纯电动汽车的整车正面碰撞模型并应用KVT型超材料来降低车身加速度峰值和增加回弹时刻。最后,应用MOAT算法进行KVT型超材料的关键参数优化设计来进一步提升前纵梁模型和整车正面碰撞模型的碰撞响应并降低超材料质量。
张楚凡[9]（2019）在《双层K-cor夹层结构制备及其高速冲击性能研究》文中研究说明K-cor夹层结构是一种通过Z-pin的植入进行Z向增强的复合材料夹层结构,具有比强度高、可设计性强等优点,在航空航天、交通运输等领域具有广阔的发展前景。本文针对高速冲击防护结构的设计特点,提出了一种双层K-cor夹层结构,并通过高速冲击试验,评估了双层K-cor夹层结构的高速冲击性能,分析了其在高速冲击作用下的失效机理和损伤行为。然后采用数值模拟的方法,建立了双层K-cor夹层结构高速冲击有限元模型,对试验过程进行了有限元模拟,并利用试验数据验证了有限元模型的可靠性。最后采用有限元模型,研究了双层K-cor夹层结构的材料选择及其结构参数对高速冲击性能的影响规律,获得了高速冲击增强夹层结构的结构设计方法。（1）针对已有的制备工艺,改进了K-cor夹层结构的成型方法,采用真空袋固化的方式制备了K-cor夹层结构试验试样。采用高速冲击试验,获得弹道极限速度表征的双层K-cor夹层结构的高速冲击性能,并具体分析了双层结构、Z-pin的植入以及泡沫型号等材料及其结构参数对弹道极限速度的影响。结果表明,双层结构较单层结构具有更强的高速冲击性能;Z-pin在高速冲击过程中具有失效吸能和分散传播应力波的双重作用,泡沫密度对高速冲击性能影响较小。（2）建立了与高速冲击试验相对应的有限元模型,并将弹道极限速度的模拟值和模型损伤情况与高速冲击试验进行了对比。研究结果表明,有限元分析得到的弹道极限速度与试验值相比均有所增大,双层结构的模拟值偏差较大,最大偏差的模拟值比试验值高出14.73%;模拟中整个冲击过程用时150μs左右,与试验的163μs较为接近;将模拟结果的损伤行为与试验结果进行对比,其冲击过程和损伤形式等方面均与试验结果吻合,验证了模型的可靠性。（3）在验证过模型可靠性的基础上,进一步分析了双层K-cor夹层结构的高速冲击响应,研究了双层K-cor夹层结构材料及其结构参数对高速冲击性能的影响。研究结果表明,（1）双层K-cor夹层结构的中间面板对冲击弹体的减速效果最明显,其泡沫芯材对弹体的减速效果也优于单层结构;（2）冲击过程中的最主要吸能形式为面板损伤吸能,泡沫与Z-pin的作用相对较小;玻纤复合材料面板的双层K-cor夹层结构相比于碳纤维和芳纶纤维,具有更好的高速冲击性能;面板厚度的分配对于双层K-cor夹层结构的高速冲击性能的影响有限;面板总厚度的增加会使面板的能量吸收大幅度提高,但同时也会使整体重量明显增加;（3）增大Z-pin的植入角度（0°45°）,提高Z-pin的植入密度和增大Z-pin的直径均可以提高K-cor夹层结构的高速冲击性能,其中提高Z-pin的植入密度为最切实有效的方法;（4）增大中间面板与入射面板的距离可以提升双层K-cor夹层结构夹层结构的高速冲击性能,但提升效果有限。
赵亚运[10]（2019）在《强脉冲载荷下钛-芳纶蜂窝夹芯板动力学行为研究》文中提出脉冲强激光、粒子束辐照,超高速碰撞等会在材料中引发高压冲击波,此类载荷具有脉冲幅值高、持续时间短的特点（一般峰值大于1 GPa,宽度小于1μs）。如何削弱高强度短脉冲载荷造成的破坏受到世界主要国家的广泛关注。新材料、新结构的应用是大幅度提升抗冲击载荷能力的根本方法。芳纶蜂窝材料是一种新型材料,具有密度低、阻燃、耐高温、耐辐射等优良性能,钛合金具有高比强度和优异的耐腐蚀性,是航空航天工业中的重要结构材料,由钛合金板和芳纶蜂窝组成的夹芯板在航空航天工业中有着重要的应用价值。开展钛-芳纶蜂窝夹芯板在强脉冲载荷下的动力学响应研究,揭示其变形与破坏机制,是开展芳纶蜂窝材料工程应用研究和材料设计研究的基础,具有重要的科学意义和工程应用价值。本文以TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板为对象,采用实验、理论分析和数值模拟相结合的方法,系统地开展了高强度短脉冲载荷下蜂窝夹芯结构塑性动力响应研究。具体研究内容及结果如下:第一,开展了强脉冲载荷下芳纶蜂窝夹芯板动力学行为冲击试验研究。以电炮加载为试验方法,发射超高速聚酯飞片冲击TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板试件,研究强脉冲载荷作用下芳纶蜂窝夹芯板的变形及失效模式,试验表明:（1）蜂窝在碰撞过程中对应力波起到了缓冲作用,削弱了后面板的应力峰值,减小了后面板的变形和破坏程度;（2）相比自由约束条件,在固定边界条件下,芳纶蜂窝夹芯的破坏程度降低,前面板的层裂阀值速度提高,夹芯板整体抗冲击能力增强。（3）自由面速度曲线回跳信号后的振荡周期并不是材料完全层裂的标志,样品的层裂还有可能处于微孔洞长大和聚集阶段。第二,开展了强脉冲载荷下蜂窝夹芯板动力响应的理论分析。将层裂、冲塞两种模式下夹芯板的动力响应过程分为三个阶段:碰撞与层裂（冲塞）阶段,蜂窝芯层压缩阶段和结构整体响应阶段,并推导了不同阶段能量传递的表达式。基于能量平衡原理,采用拉-弯组合屈服条件,得到了强冲击载荷下夹芯板后面板挠度曲线的近似解。第三,开展了强脉冲载荷下TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板动力学响应数值计算模型研究。（1）基于试验研究结果,通过蜂窝材料宏观力学性能与细观力学性能之间的定量关系,确定了芳纶蜂窝材料模型与参数;（2）通过对比不同SPH粒子半径对计算效率与可信度影响,建立适用于研究强短脉冲载荷作用下芳纶蜂窝动力学响应的SPH计算模型;并通过对比分析试验结果与数值仿真结果,验证了模型和材料参数的可靠性。（3）基于建立的仿真模型,研究了蜂窝对前面板反射压力的影响,以及芳纶蜂窝夹芯板的抗冲击性能。第四,开展了强脉冲载荷下蜂窝夹芯板动力响应规律研究。以数值计算为研究手段,使用前面确定的材料模型与参数,完成了强脉冲载荷下TC4钛合金-芳纶蜂窝夹芯板动力学响应规律研究。（1）研究了强脉冲载荷下蜂窝夹芯板面板层裂规律,得出:在2000～3000 m/s冲击速度段内,层裂片厚度随着冲击速度的增加而减小,随着面板厚度的提高而增加;并且在压力脉冲衰减过程中,首先衰减峰值脉宽,其次才是脉冲强度;冲击压力计算公式(8bpp仅适用于峰值脉宽在传播过程中未完全衰减的情况。（2）探究了芳纶蜂窝夹芯层在高速冲击载荷下的吸能特性,表明:蜂窝的质量比吸能随着胞元边长的增加而增大,基本不受胞元壁厚的影响;蜂窝的体积比吸能随着胞元边长的增加而减小,随着胞元壁厚的增加而增大;随着冲击速度的提高,蜂窝夹芯层吸收的能量相应增加。（3）在面板背面覆盖0.5 mm和1.0 mm厚度的凯夫拉材料后层裂片速度分别约为未覆盖情况下的50%和30%,层裂片速度大幅降低。
二、应用应力波技术的蜂窝结构损伤监测（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、应用应力波技术的蜂窝结构损伤监测（论文提纲范文）
（1）结构冲击动力学进展（2010-2020）（论文提纲范文）
| 1 结构在爆炸与冲击下的动力塑性响应 |
| 1.1 饱和冲量现象与饱和分析方法 |
| 1.2 结构塑性大变形情况下的饱和分析 |
| 1.2.1 基于模态近似技术的刚塑性理论分析方法 |
| 1.2.2 考虑瞬态响应阶段的刚塑性理论分析方法 |
| 1.2.3 膜力因子法与饱和分析的结合 |
| 1.2.4 尺度效应、材料性质、应变率与应变硬化效应对饱和冲量现象的影响 |
| 1.3 脉冲等效技术 |
| 2 结构在爆炸与冲击下的失效和重复受载 |
| 2.1 结构在强动载荷下的失效 |
| 2.2 压力-冲量图 |
| 2.3 结构在重复冲击下的塑性大变形 |
| 2.3.1 结构在重复脉冲载荷作用下的塑性大变形 |
| 2.3.2 结构在刚性块重复冲击下的塑性大变形 |
| 3 薄壁结构件在冲击和爆炸作用下的动力行为 |
| 3.1 圆环、嵌套和串列 |
| 3.1.1 圆环和嵌套的圆环组 |
| 3.1.2 圆环和其他胞元的串列 |
| 3.2 受轴向冲击的圆柱壳 |
| 3.3 承受横向冲击或爆炸的管梁和圆管 |
| 3.3.1 圆管梁在横向冲击载荷下的大变形 |
| 3.3.2 受横向撞击的圆管梁和充液管道 |
| 3.4 承受撞击的薄壁球壳和薄壁球 |
| 3.5 经受坠落和内爆的容器 |
| 4 运动的物体和结构物对固壁的撞击和反弹 |
| 4.1 实心球体对固壁或厚板的撞击和回弹 |
| 4.2 运动的结构物对固壁或另一结构物的撞击 |
| 4.3 薄壁圆环对固壁的撞击和反弹 |
| 4.4 薄壁球对固壁的撞击和反弹 |
| 4.5 运动的直杆和直梁发生弹性撞击后的反弹 |
| 4.6 恢复系数极小的一个案例 |
| 5 轻质材料和轻质结构在冲击下的动态响应 |
| 5.1 多胞材料的动态响应 |
| 5.1.1 蜂窝材料的动态响应 |
| 5.1.2 泡沫材料的动态响应 |
| 5.1.3 点阵/格栅材料的动态响应 |
| 5.2 超材料的动态响应 |
| 5.2.1 声子晶体和声学超材料的应力波响应 |
| 5.2.2 颗粒晶体应力波的传播与调控 |
| 5.3 复合材料和结构的动力响应 |
| 5.3.1 复合材料夹层结构动态行为 |
| 5.3.2 复合材料薄壁管的动态响应及破坏 |
| 6 生物及仿生材料的动态响应 |
| 6.1 典型生物材料的抗冲击分析 |
| 6.1.1 典型动物材料的抗冲击分析 |
| 6.1.2 典型植物材料的抗冲击分析 |
| 6.2 仿生材料抗冲击结构设计 |
| 6.2.1 多胞结构 |
| 6.2.2 螺旋结构 |
| 7 小结与展望 |
（2）新型陶瓷基复合材料抗冲击性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 陶瓷材料抗冲击性能研究进展 |
| 1.2.2 约束效应对复合装甲抗冲击性能研究进展 |
| 1.2.3 蜂窝材料抗冲击性能研究进展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 陶瓷材料及蜂窝结构力学特性 |
| 2.1 陶瓷材料强度与失效模型 |
| 2.1.1 陶瓷材料弹性应变 |
| 2.1.2 陶瓷材料断裂强度 |
| 2.1.3 陶瓷材料动态响应模型 |
| 2.2 陶瓷材料冲击载荷下力学特性 |
| 2.2.1 陶瓷材料高应变率下破坏模式 |
| 2.2.2 应力波对陶瓷材料破坏机理 |
| 2.3 蜂窝结构冲击载荷下力学特性 |
| 2.3.1 蜂窝结构侧向载荷下力学特性 |
| 2.3.2 蜂窝结构正向载荷下力学特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 新型陶瓷基复合材料制备及模型 |
| 3.1 靶板材料制备 |
| 3.1.1 蜂窝陶瓷材料制备 |
| 3.1.2 新型陶瓷基复合材料制备 |
| 3.2 仿真软件简介 |
| 3.2.1 LS-DYNA简介 |
| 3.2.2 Truegrid简介 |
| 3.3 靶板材料模型 |
| 3.3.1 Johnson-Cook强化模型 |
| 3.3.2 Johnson_Holmquist_Ceramics强化模型 |
| 3.3.3 Plastic_kinematic模型 |
| 3.4 SPH/FEM耦合算法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 新型陶瓷基复合材料抗冲击数值模拟 |
| 4.1 蜂窝陶瓷材料数值模拟 |
| 4.1.1 蜂窝胞元形状对材料抗冲击性能影响 |
| 4.1.2 蜂窝壁厚和孔径对材料抗冲击性能影响 |
| 4.2 新型陶瓷基复合材料数值模拟 |
| 4.2.1 蜂窝结构尺寸对材料抗冲击性能影响 |
| 4.2.2 弹着点位置对材料抗冲击性能影响 |
| 4.2.3 靶板厚度对材料抗冲击性能影响 |
| 4.3 靶板材料数值模拟冲击过程分析 |
| 4.3.1 蜂窝陶瓷材料冲击过程分析 |
| 4.3.2 新型陶瓷基复合材料冲击过程分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 新型陶瓷基复合材料抗冲击试验 |
| 5.1 试验内容与目的 |
| 5.1.1 试验内容 |
| 5.1.2 试验目的 |
| 5.2 试验设备与材料 |
| 5.3 试验布置 |
| 5.4 试验结果与分析 |
| 5.4.1 试验结果 |
| 5.4.2 试验分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）蜂窝芯水泥基节能板的传热与冲击力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 蜂窝板的传热性能研究 |
| 1.1.1 传热影响及理论创新 |
| 1.1.2 耦合传热研究 |
| 1.2 纸蜂窝板的力学性能 |
| 1.2.1 静态力学性能 |
| 1.2.2 动态力学性能 |
| 1.3 纸蜂窝夹层板及其芯层结构 |
| 1.3.1 纸蜂窝夹层板 |
| 1.3.2 蜂窝结构改进 |
| 1.4 研究总体进展 |
| 1.5 存在的问题 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 竖直向下传热时蜂窝节能板的传热特点及机理分析 |
| 2.1 试件制备与试验方法 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 纸蜂窝实芯节能板的制备 |
| 2.1.3 传热试验 |
| 2.1.4 填充材料在蜂窝内的分布状态测定 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 EHP传热性能的特点 |
| 2.2.2 填充材料的空间分布特点及其传热简易模型 |
| 2.2.3 填充材料的传热机理定性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于蜂窝传热计算的蜂窝节能板的传热机制分析 |
| 3.1 当量导热系数计算 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 计算结果及分析 |
| 3.2.2 EHP的传热机制 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 竖直向上传热时蜂窝几何参数对传热性能的影响研究 |
| 4.1 传热试验 |
| 4.2 试验结果与分析 |
| 4.2.1 不同几何结构参数下的辐射传热特征 |
| 4.2.2 对流当量导热系数计算及其分析 |
| 4.2.3 辐射和对流传热的强弱及其综合分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 水平传热时蜂窝节能板的传热性能研究 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.2 结果与分析 |
| 5.2.1 蜂窝板的传热性能 |
| 5.2.2 EHP的试验结果及其分析 |
| 5.2.3 不同工况的HP和EHP的传热特性综合分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 蜂窝芯水泥基节能板的冲击力学性能研究(I) |
| 6.1 试验材料与方法 |
| 6.1.1 试件制备与养护 |
| 6.1.2 冲击试验 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 CHP的冲击响应参数分析 |
| 6.2.2 芯层对CHP的冲击性能影响分析 |
| 6.2.3 填充材料对ECHP的冲击性能影响分析 |
| 6.2.4 冲击损伤对比研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 蜂窝芯水泥基节能板的冲击力学性能研究(II) |
| 7.1 冲击试验 |
| 7.2 结果与讨论 |
| 7.2.1 蜂窝夹层板冲击响应参数分析 |
| 7.2.2 响应特征参数综合比较 |
| 7.2.3 损伤破坏分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 在读期间取得的科研成果 |
（4）基于声发射信号处理的风力机叶片损伤演化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 疲劳损伤演化研究现状 |
| 1.3.2 风力机叶片监测技术的发展与应用 |
| 1.3.3 声发射信号处理的研究现状 |
| 1.4 研究内容 |
| 第2章 GFRP复合材料疲劳损伤演化的理论基础 |
| 2.1 复合材料疲劳损伤力学 |
| 2.2 声发射能量耗散模型 |
| 2.2.1 疲劳损伤能量耗散理论 |
| 2.2.2 不同损伤阶段的能量耗散规律分析 |
| 2.2.3 声发射能量耗散半经验模型 |
| 2.3 声发射信号在复合材料中的传播 |
| 2.3.1 弹性应力波理论 |
| 2.3.2 Lamb波理论 |
| 2.3.3 非线性Lamb波频散控制方程 |
| 2.3.4 不同损伤程度对Lamb波的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 叶片主梁工艺缺陷损伤演化的AE信号特征分析 |
| 3.1 风力机叶片主梁的制造工艺缺陷 |
| 3.2 GFRP复合材料层合板声发射实验 |
| 3.2.1 试件制备 |
| 3.2.2 声发射监测系统 |
| 3.2.3 声发射实验方法 |
| 3.3 AE信号的K-means聚类分析 |
| 3.4 分层缺陷的声发射特征分析 |
| 3.5 褶皱缺陷的声发射特征分析 |
| 3.6 不同缺陷试件的损伤机制分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于盲源分离的褶皱缺陷损伤演化特征提取 |
| 4.1 AE信号的盲源分离处理方法 |
| 4.1.1 褶皱缺陷AE信号的混叠特性分析 |
| 4.1.2 卷积混合模型 |
| 4.1.3 盲源分离性能指标改进方法 |
| 4.1.4 估计性能指标构造自适应步长函数 |
| 4.1.5 信号仿真分析 |
| 4.2 基于K-means聚类的欠定盲分离算法 |
| 4.2.1 K-means欠定盲分离算法 |
| 4.2.2 改进K-means聚类算法 |
| 4.2.3 信号仿真模拟 |
| 4.3 褶皱缺陷损伤演化的AE信号特征提取 |
| 4.3.1 疲劳试验和AE信号采集 |
| 4.3.2 AE信号的盲分离处理 |
| 4.3.3 微观形貌分析 |
| 4.4 基于声能耗散模型的褶皱缺陷损伤演化分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 分层缺陷损伤识别的时频分析方法 |
| 5.1 双线性时频分析方法 |
| 5.1.1 WVD时频分布原理及不足 |
| 5.1.2 WVD时频分布交叉项抑制 |
| 5.2 AVMD-WVD时频分析方法 |
| 5.2.1 VMD算法理论 |
| 5.2.2 VMD-WVD自适应改进方法 |
| 5.2.3 谱相关分析 |
| 5.3 疲劳实验与AE信号处理 |
| 5.3.1 实验数据采集 |
| 5.3.2 分解信号算法对比 |
| 5.3.3 AE频率特征对比与验证 |
| 5.3.4 分层缺陷损伤演化机理分析 |
| 5.4 微观形貌分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于神经网络的失稳状态识别和预测 |
| 6.1 BP神经网络概述 |
| 6.1.1 BP神经元基本原理 |
| 6.1.2 BP神经网络算法 |
| 6.1.3 BP神经网络的优势与不足 |
| 6.2 神经网络参数设置 |
| 6.2.1 神经网络学习速率 |
| 6.2.2 神经网络期望误差 |
| 6.2.3 神经网络激励函数选取 |
| 6.2.4 神经网络隐含层数设定 |
| 6.3 神经网络预测模型的建立 |
| 6.3.1 失稳破坏前兆特征提取 |
| 6.3.2 失稳破坏前兆预测模型 |
| 6.4 失稳破坏前兆识别与预测 |
| 6.4.1 实验数据采集 |
| 6.4.2 实验数据处理 |
| 6.4.3 预测结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论和创新点 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（5）复合材料激光超声波传播特性及缺陷识别方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 .研究的背景和意义 |
| 1.2 .国内外研究进展及现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 激光辐照下热弹理论及计算力学方法 |
| 2.1 激光超声检测技术简介 |
| 2.1.1 激光超声的激发机制 |
| 2.1.2 激光激发超声波的类型 |
| 2.1.3 激光超声的试验设备 |
| 2.2 激光激发超声波的基本理论 |
| 2.2.1 弹性力学基本理论 |
| 2.2.2 热力耦合基本理论 |
| 2.3 激光超声热力耦合的计算力学方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 复合材料激光超声传播特性仿真模拟 |
| 3.1 仿真参数设置 |
| 3.1.1 脉冲热激励的设置 |
| 3.1.2 增量步与网格尺寸的选取 |
| 3.1.3 复合材料建模 |
| 3.1.4 网格收敛性分析 |
| 3.2 复合材料单层板超声传播特性 |
| 3.3 复合材料层合板超声传播特性 |
| 3.3.1 厚度对超声波传播的影响 |
| 3.3.2 铺层角度对超声波传播的影响 |
| 3.4 仿真结果可靠性对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 复合材料层合板损伤检测 |
| 4.1 面内损伤 |
| 4.1.1 缺陷宽度对检测结果的影响 |
| 4.1.2 缺陷深度对检测结果的影响 |
| 4.1.3 损伤形状的确定 |
| 4.1.4 两个面内损伤时的损伤定位 |
| 4.2 分层缺陷 |
| 4.2.1 不同分层缺陷深度对损伤检测的影响 |
| 4.2.2 激励点不在缺陷水平面区域内的检测结果 |
| 4.3 面内缺陷与分层缺陷共同存在 |
| 4.3.1 激励点在x-5处时的检测结果 |
| 4.3.2 激励点在x0处时的检测结果 |
| 4.3.3 激励点在x5处时的检测结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复合材料夹芯结构的损伤检测 |
| 5.1 碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构 |
| 5.2 碳纤维复合材料金字塔点阵夹芯结构 |
| 5.3 碳纤维复合材料编织波纹夹芯结构 |
| 5.4 激光超声法与模态柔度法的对比与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）某型车底部防护组件设计及优化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 底部防护组件研究现状 |
| 1.2.2 优化设计研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.3.1 防护组件设计方法 |
| 1.3.2 优化设计方法 |
| 2 爆炸仿真的数值分析及优化方法研究 |
| 2.1 爆炸环境下的结构响应分析 |
| 2.1.1 爆炸冲击载荷下结构响应 |
| 2.1.2 结构件中应力波传播特性 |
| 2.2 优化设计理论分析 |
| 2.2.1 试验设计方法研究 |
| 2.2.2 代理模型建立方法研究 |
| 2.2.3 多目标优化方法研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 爆炸冲击下底部防护组件设计方法研究 |
| 3.1 爆炸试验台架研究 |
| 3.1.1 台架有限元模型建立 |
| 3.1.2 防护组件材料本构实验研究 |
| 3.2 底部防护组件设计方案确定方法研究 |
| 3.2.1 车辆信息获取 |
| 3.2.2 结构方案设计 |
| 3.3 防护组件子结构防护特性研究 |
| 3.3.1 面板结构防护特性分析 |
| 3.3.2 夹层结构防护特性分析 |
| 3.3.3 背板结构的防护特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 某型车仿真模型建立及底部防护组件设计 |
| 4.1 整车有限元模型的建立 |
| 4.1.1 三维模型分析与简化 |
| 4.1.2 车身网格划分 |
| 4.2 车身结构动态响应 |
| 4.2.1 防护组件塑性变形量对比 |
| 4.2.2 车身部分加速度响应对比 |
| 4.2.3 车内假人响应对比 |
| 4.3 底部防护组件设计及有限元模型建立 |
| 4.3.1 防护面板设计 |
| 4.3.2 夹层结构设计 |
| 4.3.3 背板结构设计 |
| 4.3.4 底部防护组件有限元建模和安装 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 爆炸环境下底部防护组件优化设计 |
| 5.1 优化问题描述 |
| 5.1.1 数学模型描述 |
| 5.1.2 试验设计 |
| 5.1.3 Pareto解集寻优方法 |
| 5.2 高精度代理模型建立方法 |
| 5.3 高精度代理模型优化 |
| 5.3.1 修剪算法 |
| 5.3.2 最优神经元数目范围 |
| 5.3.3 最优神经网络结构 |
| 5.4 高精度代理模型精度评估 |
| 5.5 优化结果对比分析 |
| 5.5.1 多目标遗传算法结果分析 |
| 5.5.2 多目标模拟退火算法结果分析 |
| 5.5.3 多目标粒子群算法结果分析 |
| 5.6 优化结果试验验证 |
| 5.6.1 试验方法 |
| 5.6.2 试验结果对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）高速列车碰撞过程中的能量吸收研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 列车的耐撞性设计 |
| 1.3 列车车体铝合金材料动态力学性能 |
| 1.4 车体动态承载能力研究情况 |
| 1.5 列车简化模型及能量分配研究 |
| 1.6 吸能结构效能强化研究 |
| 1.7 本文的研究内容简介 |
| 第二章 高速列车碰撞数值分析理论基础 |
| 2.1 运动方程 |
| 2.2 中心差分法 |
| 2.3 Belytschko-Lin-Tsay单元 |
| 2.4 材料本构模型 |
| 2.5 接触-碰撞算法 |
| 2.6 沙漏模态及控制 |
| 本章小结 |
| 第三章 列车车体材料力学性能实验及本构模型 |
| 3.1 铝合金准静态力学性能 |
| 3.1.1 试件制备 |
| 3.1.2 实验实施 |
| 3.1.3 实验结果 |
| 3.2 铝合金动态力学性能 |
| 3.2.1 SHPB实验技术 |
| 3.2.2 试件制备及实验方案 |
| 3.2.3 实验结果 |
| 3.3 本构模型建立 |
| 3.3.1 典型本构模型 |
| 3.3.2 本构参数标定 |
| 本章小结 |
| 第四章 高速列车车体动态承载极限的数值分析 |
| 4.1 车体临界载荷指标 |
| 4.2 车体计算模型建立 |
| 4.2.1 边界条件 |
| 4.2.2 结果分析 |
| 4.3 车体关键部位应力监测 |
| 本章小结 |
| 第五章 基于一维柔性简化碰撞模型的列车碰撞界面能量优化 |
| 5.1 车体简化模型 |
| 5.2 单车一维碰撞模型 |
| 5.3 单车简化单元的参数校正 |
| 5.3.1 校正问题的数学描述 |
| 5.3.2 校正结果分析 |
| 5.3.3 不同校正指标结果对比 |
| 5.3.4 不同算法结果对比 |
| 5.4 编组模型验证 |
| 5.5 车辆断面吸能参数优化 |
| 5.5.1 梯度渐变的碰撞能量配置 |
| 5.5.2 梯度参数分析 |
| 5.5.3 近似模型 |
| 5.5.4 优化问题 |
| 5.6 结果讨论 |
| 本章小结 |
| 第六章 梯度渐变壁厚蜂窝吸能结构的能量吸收 |
| 6.1 蜂窝结构 |
| 6.2 梯度特征 |
| 6.3 梯度厚度蜂窝有限元建模 |
| 6.4 蜂窝结构优化设计 |
| 6.5 梯度渐变蜂窝与常规蜂窝吸能特性对比 |
| 6.6 梯度厚度蜂窝吸能结构在高速列车上的应用 |
| 6.6.1 蜂窝压溃过程数值模拟 |
| 6.6.2 高速列车单车碰撞中的蜂窝结构吸能分析 |
| 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（8）局域共振型超材料的碰撞冲击载荷衰减与关键参数设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 碰撞问题 |
| 1.1.2 冲击波问题 |
| 1.1.3 超材料的研究 |
| 1.2 局域共振型超材料的研究进展 |
| 1.2.1 物理属性的研究 |
| 1.2.2 主动控制系统的应用 |
| 1.2.3 微结构的设计 |
| 1.2.4 阻尼的研究 |
| 1.2.5 非线性的研究 |
| 1.2.6 工程应用 |
| 1.3 仿生算法的研究及其在局域共振型超材料设计中的应用 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 人工树木算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 树木的仿生模型 |
| 2.3 AT算法研究 |
| 2.3.1 算法的实现 |
| 2.3.2 数值算例 |
| 2.4 MOAT算法研究 |
| 2.4.1 算法的实现 |
| 2.4.2 解集质量评价指标 |
| 2.4.3 数值对比结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 局域共振型超材料的力学模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 一维SRM的力学模型 |
| 3.2.1 单激振子微结构的负有效质量 |
| 3.2.2 SRM的衰减带隙 |
| 3.2.3 SRM中微结构的外部连接刚度研究 |
| 3.3 一维DRM的力学模型 |
| 3.4 局域共振型超材料的冲击波衰减特性研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于多激振子局域共振型超材料(MRM)的冲击载荷衰减研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MRM的力学模型 |
| 4.3 基于MRM的冲击波衰减 |
| 4.4 基于MOAT算法的MRM的碰撞载荷衰减研究 |
| 4.4.1 三维梁结构的碰撞力衰减研究 |
| 4.4.2 基于MOAT的 MRM设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于耗散的局域共振型超材料的载荷衰减和能量吸收 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耗散MRM的力学模型 |
| 5.2.1 KVT型多激振子微结构 |
| 5.2.2 MT型多激振子微结构 |
| 5.2.3 ZT型多激振子微结构 |
| 5.3 基于耗散MRM的冲击波衰减研究 |
| 5.3.1 耗散MRM的载荷衰减 |
| 5.3.2 KVT型 MRM的优化设计 |
| 5.4 基于耗散超材料的蜂窝夹层结构的碰撞力衰减和冲击能量吸收 |
| 5.4.1 十面体蜂窝夹层结构 |
| 5.4.2 耗散结构的阻尼系数分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于多尺度超材料的中高频冲击波衰减研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于微尺度超材料的中高频冲击波衰减研究 |
| 6.2.1 微尺度超材料的模型建立 |
| 6.2.2 材料匹配对微尺度超材料衰减效果的影响 |
| 6.2.3 微结构设计对微尺度超材料衰减效果的影响 |
| 6.3 基于AT算法的非线性局域共振型超材料的参数反求研究 |
| 6.4 宏观尺度超材料板结构的中高频冲击波衰减 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 局域共振型超材料在汽车碰撞中的应用研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 前纵梁结构的碰撞力衰减 |
| 7.2.1 前纵梁模型 |
| 7.2.2 多激振子核心的前纵梁结构碰撞力衰减 |
| 7.2.3 KVT型多激振子核心的前纵梁结构的碰撞力衰减 |
| 7.2.4 耗散多激振子核心的优化设计 |
| 7.3 纯电动汽车的整车正面碰撞 |
| 7.3.1 KVT型超材料的整车模型正面碰撞分析 |
| 7.3.2 简化模型的验证 |
| 7.3.3 简化模型的正面碰撞优化 |
| 7.3.4 整车模型的正面碰撞验证 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 附录B 攻读博士学位期间参与企业项目 |
| 附录C 攻读博士学位期间参与研究型项目 |
（9）双层K-cor夹层结构制备及其高速冲击性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 复合材料夹层结构 |
| 1.2 Z-pin增强泡沫夹层结构 |
| 1.3 夹层结构作为防护结构的应用 |
| 1.3.1 防弹结构 |
| 1.3.2 包容机匣 |
| 1.4 夹层结构国内外研究现状 |
| 1.4.1 K-cor夹层结构研究 |
| 1.4.2 冲击试验研究 |
| 1.4.3 多层面板结构冲击试验研究 |
| 1.5 课题研究目的及意义 |
| 1.6 课题研究内容 |
| 第二章 高速冲击试验研究 |
| 2.1 试验材料及设备 |
| 2.1.1 试验原材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 双层K-cor夹层结构的制备 |
| 2.2.1 半固化Z-pin的拉挤 |
| 2.2.2 Z-pin植入与压弯工艺 |
| 2.2.3 双层K-cor夹层结构的成型工艺 |
| 2.3 双层K-cor夹层结构高速冲击试验 |
| 2.3.1 试验设备与过程 |
| 2.3.2 K-cor夹层结构高速冲击损伤机理研究 |
| 2.3.3 高速冲击试验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高速冲击有限元模型的建立与合理性验证 |
| 3.1 ABAQUS/Explicit模块简介 |
| 3.2 显式求解方法 |
| 3.3 材料本构模型与失效准则 |
| 3.3.1 Hashin失效准则 |
| 3.3.2 泡沫硬化本构模型 |
| 3.3.3 剪切失效模型 |
| 3.4 高速冲击试验模型 |
| 3.4.1 几何模型 |
| 3.4.2 材料属性 |
| 3.4.3 接触属性和边界条件 |
| 3.4.4 定义分析步 |
| 3.5 模型的合理性验证 |
| 3.5.1 冲击过程 |
| 3.5.2 面板损伤 |
| 3.5.3 芯材损伤 |
| 3.5.4 有限元结果误差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 双层K-cor夹层结构的有限元分析 |
| 4.1 双层K-cor夹层结构的高速冲击响应 |
| 4.1.1 冲击弹体的速度历史 |
| 4.1.2 能量吸收分布 |
| 4.1.3 结构损伤 |
| 4.2 面板的影响 |
| 4.2.1 面板材料的影响 |
| 4.2.2 面板厚度分配的影响 |
| 4.3 Z-pin的影响 |
| 4.3.1 植入角度的影响 |
| 4.3.2 植入密度的影响 |
| 4.3.3 Z-pin直径的影响 |
| 4.4 中间面板的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）强脉冲载荷下钛-芳纶蜂窝夹芯板动力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 蜂窝夹芯结构 |
| 1.2.1 蜂窝夹芯板的结构性能 |
| 1.2.2 蜂窝夹芯板的应用 |
| 1.3 夹芯板动态实验测试技术 |
| 1.3.1 弹道冲击摆装置 |
| 1.3.2 霍普金森压杆装置 |
| 1.3.3 气体炮装置 |
| 1.4 夹芯板动力学响应的研究现状 |
| 1.4.1 试验研究 |
| 1.4.2 理论分析研究 |
| 1.4.3 数值模拟研究 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 2 强脉冲载荷下芳纶蜂窝夹芯板动力响应试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试件与试验设置 |
| 2.2.1 试件 |
| 2.2.2 试验设置 |
| 2.3 试验结果 |
| 2.3.1 量化结果:冲量、速度 |
| 2.3.2 变形及失效模式 |
| 2.4 分析与讨论 |
| 2.4.1 夹芯板与质量等效板的对比分析 |
| 2.4.2 冲击速度的影响 |
| 2.4.3 边界条件的影响 |
| 2.4.4 钛合金面板层裂特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 强脉冲载荷下蜂窝夹芯板动力响应理论分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同强度载荷下夹芯板的动力响应及能量传递过程 |
| 3.2.1 前面板冲塞 |
| 3.2.2 前面板层裂 |
| 3.2.3 应用分析 |
| 3.3 基于能量平衡的理论分析模型 |
| 3.3.1 简化分析模型 |
| 3.3.2 拉-弯组合屈服条件 |
| 3.3.3 分析模型求解 |
| 3.3.4 参数影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于内部结构模型的芳纶蜂窝夹芯板强脉冲冲击仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SPH基本理论 |
| 4.2.1 核估计与粒子近似 |
| 4.2.2 SPH形式的冲击动力学基本方程 |
| 4.3 模型描述 |
| 4.3.1 材料模型 |
| 4.3.2 SPH粒子尺寸确定 |
| 4.3.3 离散模型 |
| 4.4 计算结果与分析 |
| 4.4.1 模型可靠性分析 |
| 4.4.2 冲击及结构动态响应过程 |
| 4.4.3 蜂窝对前面板反射压力的影响 |
| 4.4.4 蜂窝夹芯板和质量等效板的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 强脉冲载荷下蜂窝夹芯板响应规律研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 强脉冲载荷下蜂窝夹芯板面板层裂数值分析 |
| 5.2.1 模型与参数 |
| 5.2.2 层裂判断与结果验证 |
| 5.2.3 飞片速度对层裂特性的影响 |
| 5.2.4 面板厚度对层裂特性的影响 |
| 5.2.5 脉冲宽度对层裂特性的影响 |
| 5.3 蜂窝夹芯层的冲击吸能特性 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 胞元壁厚对吸能特性的影响 |
| 5.3.3 胞元边长对吸能特性的影响 |
| 5.3.4 冲击速度对吸能特性的影响 |
| 5.4 强脉冲载荷下芳纶蜂窝夹芯板防护设计的初步探讨 |
| 5.4.1 前面板层裂/冲塞的能量对比 |
| 5.4.2 前面板层裂防护措施 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 本文创新 |
| 6.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文与成果 |
四、应用应力波技术的蜂窝结构损伤监测（论文参考文献）
- [1]结构冲击动力学进展（2010-2020）[J]. 余同希,朱凌,许骏. 爆炸与冲击, 2021(12)
- [2]新型陶瓷基复合材料抗冲击性能研究[D]. 张高翔. 中北大学, 2021(09)
- [3]蜂窝芯水泥基节能板的传热与冲击力学性能研究[D]. 郭振胜. 东南大学, 2020(02)
- [4]基于声发射信号处理的风力机叶片损伤演化研究[D]. 张亚楠. 沈阳工业大学, 2020
- [5]复合材料激光超声波传播特性及缺陷识别方法研究[D]. 刘志达. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [6]某型车底部防护组件设计及优化技术研究[D]. 李高伟. 南京理工大学, 2020(01)
- [7]高速列车碰撞过程中的能量吸收研究[D]. 秦睿贤. 大连交通大学, 2019(08)
- [8]局域共振型超材料的碰撞冲击载荷衰减与关键参数设计[D]. 李奇奇. 湖南大学, 2019(07)
- [9]双层K-cor夹层结构制备及其高速冲击性能研究[D]. 张楚凡. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]强脉冲载荷下钛-芳纶蜂窝夹芯板动力学行为研究[D]. 赵亚运. 南京理工大学, 2019(01)