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2022 年 6 期封面

2022, 42(6).

摘要(41) PDF(2)

摘要:

2022 年 6 期目录

2022, 42(6): 1-2.

摘要(100) HTML(73) PDF(17)

摘要:

三种蜂窝夹芯板的抗爆性能分析

张豪, 常白雪, 赵凯, 郑志军, 虞吉林

2022, 42(6): 557-566. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.225

摘要(253) HTML(135) PDF(53)

摘要:
为进一步理解强爆炸载荷下蜂窝夹芯板的抗爆机理，采用ABAQUS/Explicit有限元软件，对3种蜂窝夹芯板的抗爆性能进行了数值模拟分析. 对比了圆孔蜂窝、六边形蜂窝和六角排列圆管3种芯层结构的单胞的面外压缩性能，分析了夹芯板在爆炸载荷作用下的变形过程. 结果表明：对于相同相对密度的3种芯层，在准静态压缩下，六角排列圆管最容易压缩，其平台应力最低，而圆孔蜂窝的平台应力最高. 在相同的结构参数与爆炸载荷作用下，六角排列圆管夹芯板的背板挠度最小，抗爆性能最优. 分析了圆管夹芯板抗爆性能的参数影响，结合载荷传递与芯层压缩变形机制，阐明了夹芯板的抗爆机理，并指出总吸能量不能直接反映夹芯板抗爆性能优劣.

强激光驱动微颗粒高速冲击下铝合金材料的动态力学行为

张炜, 吴先前, 张瑞杰, 黄晨光

2022, 42(6): 567-577. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.227

摘要(230) HTML(98) PDF(26)

摘要:
微颗粒冲击条件下铝合金材料的动态力学行为研究，对保障铝合金部件在极端环境下结构设计和安全防护性能至关重要. 针对2024铝合金材料，采用强激光驱动微颗粒高速冲击实验和数值模拟，研究其微弹道冲击行为. 首先通过强激光驱动微颗粒冲击实验，获得了常温条件下冲击过程中微颗粒的能量损失与铝合金板材冲击的局部变形行为，并对有限元模型进行了验证；基于相场动力学模拟，获得了接近熔点温度的固液共存铝合金的微结构特征，并建立了流固耦合计算模型，给出了不同温度下铝合金材料的冲击能量耗散特性、应力分布规律与变形失效行为. 数值模拟结果表明，动态加载下固液共存态铝合金中的流固耦合效应对铝合金的宏观动态力学行为有重要影响；固液共存铝合金材料的吸能效率更低，且由于固相枝晶的相互作用，使应力的传递路径发生明显变化.

冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析

史峰源, 李世强, 刘志芳

2022, 42(6): 578-587. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.233

摘要(250) HTML(123) PDF(41)

摘要:
为解决结构动态冲击载荷拓扑优化计算过程复杂、计算效率低，而且难以收敛等问题，建立了一种在冲击载荷下结构的拓扑优化方法. 将双向渐进结构拓扑优化方法和等效静力载荷优化方法相结合，同时将权值法和材料插值模型引入其中. 采用内外双层循环的方式实现了冲击载荷下单相材料和双相复合材料/结构的拓扑优化. 通过两个算例验证了方法的可行性与高效性，并且对优化后的结构进行动态响应分析，分析结果表明与传统方法相比，采用新方法优化得到的结构，在冲击载荷下承载能力更好，说明该方法适用于冲击载荷下结构的拓扑优化设计，且优化流程简洁，计算效率高，优化平稳高效.

围压对珊瑚岩动态力学行为影响

桑登峰, 廖强, 林宇轩, 汤立群, 刘逸平

2022, 42(6): 588-595. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.295

摘要(223) HTML(124) PDF(20)

摘要:
珊瑚岩的深层打桩工程提出了研究珊瑚岩在围压作用下动态力学性能的新科学需求. 通过带围压的霍普金森压杆（SHPB）对珊瑚岩开展冲击试验，得到了不同围压下珊瑚岩的力学响应. 研究表明：无围压情况下，珊瑚岩动态抗压强度与常规岩石一样，具有明显的应变率敏感性；随着围压增加，珊瑚岩动态抗压强度不仅有显著的提高，而且其应变率敏感性更强，并归纳出含围压和应变率效应的破坏强度公式. 本文提出的强度公式对深厚覆盖层珊瑚岩地质桩基工程具有重要的参考价值.

675装甲钢的静动态力学行为与J-C模型参数拟合确定

马铭辉, 余毅磊, 蒋招绣, 王晓东, 王江波, 高光发

2022, 42(6): 596-603. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.149

摘要(214) HTML(106) PDF(30)

摘要:
为研究675高强装甲钢在受到弹丸冲击后的动态响应问题，需要确定一套适用于侵彻仿真计算的675装甲钢的材料模型. 通过开展675装甲钢的动静态力学性能试验和材料断裂实验，并且根据实验结果对675装甲钢材料的Johnson-Cook本构模型和失效模型参数进行了拟合. 同时，根据弹道试验建立了仿真侵彻模型，将数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明：通过材料性能实验得到的675装甲钢的Johnson-Cook本构和失效模型应用于弹靶侵彻的数值仿真时，得到的仿真结果与弹道试验结果的平均误差为6.5%，最大误差不超过10%，拟合得到的Johnson-Cook本构模型和失效模型参数的可靠性较高，对675装甲钢在冲击载荷下的仿真计算具有重要意义.

填充电池组的耐撞安全性

胡玲玲, 陈圣儒, 张子文, 周名哲, 赵昕

2022, 42(6): 604-611. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.270

摘要(219) HTML(81) PDF(18)

摘要:
针对圆柱电池的电池组，提出了一种新型的填充保护方式来提升电池组的耐撞安全性. 通过实验和数值模拟对比了填充电池组与无填充电池组的耐撞安全性，讨论了采用树脂和不同密度的泡沫金属作为填充材料对电池组安全性的影响. 结果表明填充电池组呈现出更高的安全性，这是由于填充材料改变了电池的受力状态，使电池受力更合理、变形更均匀，从而减少了电池的破坏风险. 树脂填充提高了电池组的硬度和刚度，在冲击荷载下，使电池组更快地进入均匀受载阶段. 泡沫金属的选取需要综合考虑材料本身吸能的能力和材料对电池组能量分布的影响，硬度适中的金属泡沫填充电池组具有较好的耐撞安全性.

UHMWPE背板铺层角度对陶瓷复合靶板抗弹性的影响

余毅磊, 王晓东, 任文科, 马铭辉, 蒋招绣, 高光发

2022, 42(6): 612-619. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.209

摘要(187) HTML(54) PDF(15)

摘要:
由于背板强度对陶瓷/纤维复合装甲的抗弹性能存在明显影响，采用12.7 mm穿燃弹(刚脆性)冲击实验研究了不同UHMWPE背板铺层角度对陶瓷/纤维复合装甲弹道冲击性能的影响.通过观测回收的弹芯、靶体陶瓷及纤维背板宏观破坏特征，分析了陶瓷/纤维复合装甲的耗能机理及抗弹性能.试验结果表明，陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏模式，其宏观裂纹主要有：径向、环向及与锥形裂纹；纤维背板变形模式为动态锥形鼓包及边界褶皱，其破坏失效模式有：剪切失效及层间剥离.并且，背板强度对陶瓷/纤维复合靶板的抗弹性能有明显影响，随着UHMWPE背板铺层角度的减小，背板强度以及陶瓷/纤维靶板整体结构刚度随之增大，靶板对弹芯的破碎作用越明显，冲击后剩余弹芯最大碎片质量减小，小碎块数量增多，弹丸碎块穿透靶板后剩余侵彻能力减弱，复合靶板整体抗弹性能增加，同时背板鼓包高度减小，锥形鼓包所形成的角度增大，纤维层合板的破坏失效模式从剪切失效向层间剥离转变.

YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理研究

邓佳杰, 章健, 张先锋, 包阔

2022, 42(6): 620-628. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.230

摘要(202) HTML(141) PDF(19)

摘要:
透明陶瓷是兼具较好的力学和光学性能的新一代透明防护材料，在低面密度、高透过率、高防护能力的透明装甲方面有重要的应用前景. 为探究YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理，本文基于弹道枪测试平台与高速摄影技术，获得了12.7 mm穿甲燃烧弹冲击YAG透明陶瓷复合靶的弹靶冲击瞬态作用过程，确定了透明陶瓷复合靶各层损伤特征与弹体的破坏形态，测定了背板背凸量. 在此基础上，利用AUTODYN动力学有限元模拟软件，建立了YAG透明陶瓷复合靶抗制式弹过程的有限元模拟方法，探究了典型结构透明陶瓷复合靶的抗弹机理，并分析了透明陶瓷与聚碳酸酯层厚度变化对其抗弹性能的影响规律. 研究结果表明，透明陶瓷复合靶依靠透明陶瓷面板的高强度破碎弹体以有效消耗弹体冲击动能，玻璃层消耗陶瓷锥的冲击能量，背板吸收残余动能，从而实现低面密度的透明防护；透明陶瓷面板的增加能够更为有效地破坏弹体，从而实现提高装甲防护能力的目的；聚碳酸酯在一定的厚度范围区间能实现复合靶较低面密度的高效防护作用.

撞击物对复合材料层合板冲击损伤特性的影响

梁嘉瑞, 黄金红, 杭宇, 张欣玥, 侯兵, 李玉龙

2022, 42(6): 629-633. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.231

摘要(166) HTML(95) PDF(16)

摘要:
针对一种采用预浸料成型工艺制备的复合材料层合板，开展不同撞击物作用下复合材料层合板低能量冲击损伤特性研究. 通过对比相同冲击能量（60 J）下，钢球、铝球和聚合物球撞击复合材料层合板的落锤/气炮冲击试验结果和冲击后含损伤结构的压缩试验结果，研究了不同撞击因素对复合材料低能量冲击损伤面积和剩余压缩强度的影响. 结果表明，相同冲击能量下，同种材质撞击物（不同质量）以不同速度冲击复合材料层合板的损伤特性相似；而不同材质撞击物（不同弹性模量和泊松比）得到的结果差异显著. 结合赫兹接触理论，初步解释了撞击物弹性性能影响接触刚度和冲击损伤程度的规律.

基于变论域模糊控制的高旋弹姿态控制算法

申强, 万初朋, 高潇, 王晗瑜

2022, 42(6): 634-640. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.118

摘要(194) HTML(83) PDF(22)

摘要:
针对高速旋转弹姿态控制系统存在的模型不确定、非线性、强耦合等问题，提出了基于变论域模糊控制的参数自适应姿态控制算法. 在建立姿态控制模型并通过前置反馈补偿方法对俯仰偏航通道进行解耦的基础上，利用变论域模糊控制器对姿态闭环反馈控制系统参数进行在线自适应整定. 仿真结果表明：变论域模糊控制器能有效改善闭环反馈控制系统的动态响应特性，减小弹体参数时变对控制器性能的影响，提高其适应性.

基于分流电路调控的宽低频吸隔声机理研究

周萧明, 胡勤春, 黄宇, 廖允鸿

2022, 42(6): 641-648. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.124

摘要(380) HTML(180) PDF(24)

摘要:
针对含分流电路的扬声器结构，本文研究了基于频率自适应概念扩宽吸隔声频带的理论机理. 针对扬声器隔声结构模型，揭示了在声波频率和分流电路电感所构成参数空间中存在的高隔声量轨迹，进而设计出控制电路使等效电感参数可以自适应追踪高隔声量轨迹，结果表明在低频区域的隔声带宽获得了显著扩展，将不同工作频率的自适应隔声结构组合可以进一步扩宽隔声频带. 针对扬声器吸声结构模型，发现在频率-电感参数空间同样存在高吸声轨迹，通过设计控制电路自适应追踪高吸声轨迹可以扩宽吸声频带，此外研究了扬声器与微穿孔板构成的复合吸声结构，数值结果表明在自适应吸声与微孔吸声机理的共同作用下吸声频带可被进一步扩宽。本研究为扩展扬声器结构吸隔声频带提供了新的思路，为下一步工程应用设计奠定了理论基础.

基于孪生神经网络的行文一致性测评研究

刘杰, 张文轩, 李亚光, 张逸超, 周建设

2022, 42(6): 649-657. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.171

摘要(188) HTML(64) PDF(13)

摘要:
针对目前的篇章级行文一致性度量模型只考虑了待测作文的全文行文一致性，无法捕捉文本语义块的隐含语义特征及其之间的一致性问题，提出了一种通用的作文行文一致性测评模型. 该模型借鉴孪生神经网络的思想，创新性地同时提取作文中核心人物的性格、形象特征以及故事情节特征并进行相似度度量，从而获取文本的中心思想以及行文一致性的匹配分数；使用无监督主题模型Biterm-LDA（Latent Dirichlet Allocation）对作文进行主题特征提取，解决了对手工标注的依赖。实验结果表明提出的模型评分与人工标注结果多数一致，且优于普通神经网络模型.

B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷的SPS制备及组织性能研究

赵鹏铎, 王琪, 张磊, 李茂, 宋奇, 张朝晖, 尹仕攀, 贾兆虎

2022, 42(6): 658-664. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.139

摘要(248) HTML(72) PDF(12)

摘要:
针对B₄C陶瓷烧结性能较差、成本较高的技术问题，提出了一种新型的B₄C基复合陶瓷的制备方法. 该方法以B₄C、Ti₃SiC₂及Si的混合粉作为初始粉体，通过放电等离子烧结技术（SPS）制备第二相（TiB₂+SiC）质量分数为30%的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷，利用SPS特殊的烧结机制以及烧结过程中的原位放热反应，有效提升了B₄C陶瓷的烧结性能，降低了B₄C陶瓷的制造成本. 研究结果表明，在烧结温度为1650 °C，保温时间为5 min，烧结压力为50 MPa的条件下，制备得到了具有较高致密度（98.5%）的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷. 随着烧结压力的增加，B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷的硬度逐渐增大，断裂韧性不断减小，而复合陶瓷的弯曲强度则呈现出先缓慢增加后迅速增大的变化趋势.

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2022年第42卷第6期

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