Real-Time Measurement on Deformation Fields of Hole-Excavated Samples under Impact Tension

In this paper, the real-time deformation fields are observed in two different kinds of hole-excavated dog-bone samples loaded by an SHTB, including single hole sample and dual holes sample with the aperture size of 0.8mm. The testing system consists of a high-speed camera, a He-Ne laser, a frame grabber and a synchronization device with the controlling accuracy of I microsecond. Both the single hole expanding process and the interaction of the two holes are recorded with the time interval of 10 mu s. The observed images on the sample surface are analyzed by newly developed software based on digital correlation theory and a modified image processing method. The 2-D displacement fields in plane are obtained with a resolution of 50 mu m and an accuracy of 0.5 mu m. Experimental results obtained in this paper are proofed, by compared with FEM numerical simulations

高速航行体水下发射水动力学研究进展

高速航行体水下发射水动力学研究,是具有重大工程应用背景的前沿基础问题.与之紧密相关的非定常空化流动,特别是空泡稳定性、溃灭等问题,是影响发射载荷及安全性的关键.本文首先简述了这一领域的主要科学问题,归纳了主要控制参数和影响方式;之后针对非定常空化流动问题,综述了已有的实验观测手段及数值模拟方法;总结了空泡发展、稳定性、溃灭及流动控制等重要物理机制、模型及各因素相互作用规律;最后展望了该领域仍存在的主要科学问题与未来发展趋势.</p

Progress in thermal-mechantical effects induced by laser

对激光辐照诱导的热与力学问题研究进展进行了综述,包括材料在高温、高升温速率下的本构关系,典型薄板和柱壳等结构在激光辐照下的热力破坏效应,多层材料体系的激光破坏行为等几个方面,并着重介绍了包含相变与烧蚀过程的激光破坏分析模型与机制研究,激光辐照效应的流-热-固耦合数值模拟方法,以及短脉冲激光引起的冲击与破坏机理等方面的研究新进展.</p

Surface morphology and deformation mechanism of single crystal copper treated by laser shock peening

To study the relation between surface morphology and deformation mechanism of the target material under the shock, a flexible boundary loading, in laser shock peening(LSP), the macroscopic and microscopic surface morphology of a single crystal copper treated by LSP was investigated. The optical profilometer shows a 200-μm-deep pit forms on the shocked surface under LSP. The optical microscopy shows a set of parallel slip bands appear at the center of the shocked region and many vertical cross slip bands appear at the edge of shocked region. This indicates a large plastic deformation occurs by means of slip for the single crystal copper under LSP and the distributing features of slip bands correspond to the spatial distribution of the shock pressure. The results confirm that the surface morphology of materials under LSP can reflect the deformation mechanism and it can be a new method of studying the deformation mechanism of materials under LSP. © (2014) Trans Tech Publications, Switzerland

局部热载荷诱导热障涂层界面分层断裂问题

以激光辐照对热障涂层面层进行局部加热,模拟超燃冲压发动机燃烧室热障涂层服役的高热流、高温度梯度载荷环境,研究热障涂层的可能破坏模式.首先给出了YAG激光局部加热试验方法、过程和界面破坏的典型形貌;然后,基于理论分析与有限元模型化研究,计算了表面局部受热时热障涂层体系的温度场、变形场和应力场,分析了热障涂层破坏的力学机制.研究结果表明,在这种局部迅速加热的载荷条件下,热障涂层将由于陶瓷层-粘接层的界面分层断裂而失效.参数化模型研究发现热障涂层体系的关键结构参量、性能匹配对界面分层断裂驱动力具有显著影响且存在优化区间

近自由面非定常空化流动特征与稳定性机理研究

近自由面非定常空化流动是水面航行器提高航速的重要障碍,主要表现为自由面/空化区相互作用,影响空泡的非稳态特征,空化流动的兴波效应也值得关注。以往研究大多针对定常问题,非定常的算法及实验验证手段的报道很少。本研究建立了水/气/汽三相并包含空化相变效应的大涡模拟数值方法,基于小尺寸水下发射水箱完成了典型的验证实验。计算得到的非定常空泡形态演化与实验结果吻合良好,验证了计算方法的精度和可靠性。在此基础上,分析了空泡形态非稳态演化的特征与自由面/空化相互作用规律,讨论了自由面对空泡流动的约束效果和非稳态空泡的兴波效应。进一步改变不同的浸没深度,发现在航行体距离自由表面非常接近的情况下,会发生通气云状空泡和通气超空泡现象。在通气效应和回射流变薄两种因素的影响下,空泡在距离自由表面更近的条件下能够变得更稳定,自由面可能对空泡发展和稳定性产生整体的影响,值得未来进一步深入研究并探索工程应用的前景

基于梯度缺陷的薄壁圆筒压溃历程主动控制

针对薄壁圆筒轴压屈曲的可控性及稳定可控性问题,提出了基于梯度缺陷的压溃历程主动控制方法.建立了针对梯度缺陷筒分段平均压溃力预测的理论模型,通过落锤实验与数值计算,确定了屈曲历程的可控参数范围.通过研究不同无量纲半波长模型的压溃力特征,发现代表凹槽弯曲能量贡献的二次项对压溃力及吸能的影响

激光冲击强化对NiTi形状记忆合金热力学性质及微结构的影响

采用多物理场短瞬时同步测量的LSP实验平台,研究了LSP作用后Nri形状记忆合金的马氏体相变行为、表面硬度、LSP影响层深度以及微结构的变化。NiTi合金的马氏体相变行为通过差示扫描热分析仪DSC进行研究,结果发现Nri合金的相变温度没有发生明显的变化,表明LSP后NiTi合金能够保留其优异的形状记忆效应和超弹性性能。LSP后NiTi合金表面硬度则通过显微硬度计进行测量,结果发现LSP后表面硬度得到提高,且随着激光功率密度的增加,表面硬度提高的幅值增大,当到达某

横向来流内单孔气泡形成的理论与实验研究

水下气泡的运动是水下航行器减阻和化工领域中的基础问题。本研究针对横向来流条件下气泡形成的现象进行了研究,主要包括循环水槽实验和理论模型的建立与求解。首先用开有通气孔的平板模型在循环水槽中进行实验,并配合高速摄像设备记录气泡各时刻的形态。然后依据力平衡、运动学方程和量纲分析建立了气泡膨胀阶段和分离阶段的理论模型,利用四阶Runge-Kutta算法并结合初始条件进行数值求解,得到气泡在各个时刻的质心位置、倾斜角度和气泡尺寸大小。最后将数值计算结果与实验结果进行对比,结果表明两者具有良好的一致性,均方根误差为5.38%,进而证实了理论模型的可靠性