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第一章 绪论 1

1.1结构的耐撞性和吸能元件 1

1.2圆柱壳轴向冲击吸能的研究 2

1.2.1复合材料圆柱壳结构 2

1.2.2金属圆柱壳结构 5

1.2.3多材料体系圆柱壳结构 6

1.3圆柱壳结构在碰撞安全领域的应用 6

1.4各类吸能结构的研究 9

参考文献 13

第二章 圆柱壳轴向冲击吸能实验 22

2.1圆柱壳轴向冲击吸能特点及主要实验装置 22

2.1.1落锤式实验装置 22

2.1.2弹射式实验装置 24

2.1.3改进的Hopkinson压杆实验装置 25

2.2落锤式冲击实验系统及原理 27

2.2.1落锤冲击加载装置 28

2.2.2瞬态冲击力测量系统 29

2.2.3瞬态位移测量系统 29

2.2.5冲击实验数据处理 32

2.2.4数据采集系统 32

2.3圆柱壳轴压吸能准静态实验 34

2.4圆柱壳轴向压缩实验控制原理 35

2.4.1动量控制实验 35

2.4.2动能控制实验 36

2.4.3位移控制实验 36

2.4.4缺陷影响实验 36

参考文献 37

第三章 复合材料圆柱壳撞击吸能特性 38

3.1引言 38

3.2复合材料圆柱管试件 39

3.3复合材料圆柱管轴向压缩历程 40

3.3.1按稳定性划分的压缩历程 40

3.3.2按破坏形式划分的压缩历程 42

3.3.3稳态压缩过程的三个阶段 44

3.4能量吸收特性参数 45

3.4.1比吸能 45

3.4.2比载荷 46

3.4.3引发长度和削弱长度 47

3.4.4载荷效率和冲程效率 47

3.5复合材料管轴压破坏模式及吸能机理 48

3.5.1复合材料细观断裂机理 48

3.4.5其他参数 48

3.5.2宏观破坏模式 51

3.5.3典型破坏模式的能量耗散机理 55

3.6双倒角引发方式效能 59

3.7纤维缠绕角度对能量吸收的影响 65

3.8撞击与准静态吸能特性比较 68

3.9复合材料圆柱管吸能特性的影响因素 70

3.9.1组分材料性能的影响 71

3.9.2铺层结构形式的影响 74

3.9.3几何尺寸的影响 75

3.9.4成型工艺的影响 77

3.9.5实验条件的影响 78

参考文献 81

第四章 复合材料圆柱壳轴压分析 84

4.1引言 84

4.2复合材料圆柱壳轴压能量吸收模型 85

4.2.1 Hull的定性描述 85

4.2.2 Farley和Jones的定性模型 86

4.2.3 Mamalis的定量分析 86

4.2.4 Gupta的能量吸收预报模型 88

4.3纤维缠绕复合材料圆柱壳的弹性常数 89

4.4.1基本方程 94

4.4层合壳的屈曲分析 94

4.4.2临界压力的求解 96

4.5轴向压缩位移 102

4.6能量吸收能力分析 107

4.7基于流变模型的稳态压缩分析 109

4.7.1模型的提出 109

4.7.2忽略初始过载的流变模型 112

4.7.3改进的流变模型 114

参考文献 116

5.1引言 117

第五章 复合材料圆柱壳轴向冲击响应 117

5.2弹性系统的动态稳定性 118

5.2.1扰动方程 118

5.2.2不稳定区域的确定 120

5.3复合材料圆柱壳的动态响应 120

5.3.1问题的提出 120

5.3.2非扰动响应 121

5.3.3几何非线性扰动方程 125

5.3.4圆柱壳的冲击响应 130

5.4.1一维应力波 133

5.4应力波基本理论 133

5.4.2波阵面上守恒条件 134

5.4.3复合材料中的应力波 135

5.5基于应力波理论的等效破坏模型 135

5.5.1等效假设 135

5.5.2等效关系 136

5.5.3刚性重物与等效圆柱的碰撞 138

5.5.4渐进破坏过程描述 141

5.5.5结果与讨论 142

5.6轴向撞击力的简化 143

参考文献 145

第六章 复合材料圆柱壳偏轴压缩性能 147

6.1引言 147

6.2复合材料圆柱管偏轴压缩实验 149

6.2.1偏轴压缩实验试件 149

6.2.2边界条件的影响 149

6.2.3圆柱管偏轴压缩夹具 150

6.3压缩性能分析 151

6.3.1典型偏轴压缩历程 151

6.3.2[±75]3玻璃／聚酯复合材料管偏轴压缩性能 154

6.3.4[±15]3玻璃／聚酯和玻璃／环氧复合材料管偏轴压缩性能 156

6.3.3[0/±75]3玻璃／环氧复合材料管偏轴压缩性能 156

6.4偏轴压缩吸能性能分析 157

参考文献 160

第七章 复合材料圆柱壳耐撞性设计 161

7.1引言 161

7.2理论预报与设计 162

7.3有限元分析及设计 162

7.3.1复合材料纵深渐进压溃冲击吸能有限元分析的关键问题 163

7.3.2基本破坏准则 165

7.3.3圆柱壳轴压吸能的有限元模型 166

7.3.4轴压吸能的有限元分析实例 168

7.4其他优化设计方法 169

7.5复合材料结构吸能数据库 170

7.5.1文献数据库 170

7.5.2材料数据库 171

7.5.3几何数据库 172

7.5.4结构形式数据库 173

7.5.5成型工艺数据库 174

7.5.6加载条件数据库 174

7.5.7其他耐撞结构数据库 174

7.6基于一体化分析的耐撞性设计 175

7.7圆柱壳吸能结构在航天回收系统中的设计及应用 176

7.7.1着陆缓冲系统设计准则 176

7.7.2复合材料圆柱壳的耐撞性设计 178

7.8圆柱壳吸能结构在车辆碰撞安全中的应用及设计 181

参考文献 184

第八章 金属圆柱壳冲击吸能特性 186

8.1引言 186

8.2金属管试件 187

8.3典型破坏模式及其特性曲线 188

8.4能量吸收性能分析 190

8.5金属管能量吸收理论模型 192

8.5.1结构动力响应分析的基本方法 192

8.5.2金属管轴压的静态塑性铰分析 195

8.5.3金属管轴压的直链移行塑性铰分析 197

8.5.4金属管轴压的连续移行塑性铰分析 207

8.6考虑轴向撞击动态响应的分析 212

8.7金属管轴向撞击有限元分析 215

8.8金属管吸能结构设计概述 216

参考文献 217

9.1引言 219

第九章 多材料体系圆柱壳冲击吸能特性 219

9.2多材料体系圆柱管试件 220

9.3多材料体系圆柱管稳态压缩过程 221

9.4典型破坏模式及特性曲线 222

9.5能量吸收分析 224

9.5.1复合材料层厚度的影响 224

9.5.2纤维缠绕角的影响 226

9.5.3金属材料性能的影响 227

9.5.4撞击和准静态的影响 227

9.6多材料体系圆柱管撞击吸能模型 229

9.7.1能量吸收的过渡 236

9.7三类圆柱管的缓冲吸能性能比较 236

9.7.2撞击历程一般规律 237

参考文献 239

附录 240

附录A 复合材料基本力学性能测试 240

附录B 刚度系数的确定 242

附录C 扰动方程参数的确定 244

附录D 非轴向压缩试件的详细资料 245

参考文献 246