[發(fā)明專(zhuān)利]二維多孔材料共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的測(cè)定方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210575376.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103033467A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫德強(qiáng);邢月卿;鞏桂芬;李劍玲;趙郁聰;李國(guó)志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N19/00
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料動(dòng)態(tài)緩沖性能獲取與評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二維多孔材料共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的測(cè)定方法。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)國(guó)標(biāo)中緩沖材料緩沖性能的評(píng)價(jià)方法是“緩沖系數(shù)——最大應(yīng)力”曲線法和“最大加速度——靜應(yīng)力”曲線法。前者是對(duì)緩沖材料靜態(tài)壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線處理后生成的，后者考慮實(shí)際載荷情況對(duì)不同厚度的材料樣品進(jìn)行不同高度的跌落沖擊試驗(yàn)后測(cè)得的。所以“緩沖系數(shù)——最大應(yīng)力”曲線法僅考慮了材料的靜態(tài)力學(xué)性能，實(shí)際緩沖應(yīng)用中材料承受的是一定沖擊速度下的動(dòng)態(tài)載荷。盡管“最大加速度——靜應(yīng)力”曲線法考慮了動(dòng)態(tài)載荷的情況，做到與實(shí)際情形相吻合，但這種方法要對(duì)同一緩沖材料針對(duì)不同厚度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)量龐大，應(yīng)用起來(lái)十分繁瑣，不便于緩沖優(yōu)化設(shè)計(jì)。現(xiàn)有的方法還存在以下問(wèn)題：

(1)所需數(shù)據(jù)要通過(guò)對(duì)緩沖材料的多次靜動(dòng)態(tài)試驗(yàn)才能獲取，甚至還要按不同厚度進(jìn)行，數(shù)據(jù)獲取過(guò)程復(fù)雜；

(2)由于生產(chǎn)工藝所限，試驗(yàn)樣品尺寸很難做到足夠豐富，所以已有的基于實(shí)驗(yàn)的方法很難用來(lái)研究構(gòu)型和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其緩沖性能的影響；

(3)二維多孔材料是應(yīng)變率敏感的材料，沖擊速度影響其緩沖性能，已有的方法無(wú)法用來(lái)研究沖擊速度對(duì)其共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的影響。

(4)隨著沖擊速度的增加，二維多孔材料共面沖擊應(yīng)力應(yīng)變曲線波動(dòng)幅度不斷增大，而已有方法是假設(shè)應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而增加的，故已有方法不適合于高速?zèng)_擊條件下材料緩沖性能的評(píng)價(jià)。

綜上所述，已有方法不僅應(yīng)用起來(lái)困難、繁瑣，很難用來(lái)研究各影響參數(shù)對(duì)緩沖性能的影響，而且也不適合于二維多孔材料高速?zèng)_擊條件下共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二維多孔材料共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的測(cè)定方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)量龐大、應(yīng)用困難和二維多孔材料動(dòng)態(tài)緩沖性能無(wú)法評(píng)價(jià)等問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，二維多孔材料共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的測(cè)定方法，包括以下步驟：

（1）對(duì)二維多孔材料樣品在某一恒定沖擊速度下進(jìn)行共面動(dòng)態(tài)緩沖性能分析有限元建模，模擬計(jì)算后得到響應(yīng)沖擊力和能量吸收曲線；

（2）對(duì)（1）中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到該二維多孔材料在該沖擊速度下的共面沖擊響應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變曲線和單位體積能量吸收曲線；

（3）將（2）所得響應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變曲線簡(jiǎn)化為四段式直線方程，基于此建立評(píng)價(jià)二維多孔材料共面緩沖性能的能量吸收模型，綜合各步計(jì)算得到初始應(yīng)變、初始峰應(yīng)力、動(dòng)態(tài)彈性模量、動(dòng)態(tài)峰應(yīng)力、動(dòng)態(tài)密實(shí)化應(yīng)變、最佳單位體積能量吸收、最小動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)等共面動(dòng)態(tài)緩沖性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）本發(fā)明所需數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)不同構(gòu)型的二維多孔材料在不同共面沖擊速度下的有限元模擬計(jì)算得到的，模型文件可自動(dòng)生成，計(jì)算結(jié)果處理簡(jiǎn)單，避免了試驗(yàn)法數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜性；

（2）本發(fā)明通過(guò)有限元法進(jìn)行模擬計(jì)算，大大擴(kuò)大了樣品的尺寸范圍，克服了實(shí)驗(yàn)法因生產(chǎn)工藝所限很難獲取尺寸足夠豐富樣品來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)的缺點(diǎn)；

（3）二維多孔材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響其共面緩沖性能，本發(fā)明可以用來(lái)研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的影響規(guī)律，傳統(tǒng)方法是難以做到的；

（4）本發(fā)明本可以針對(duì)二維多孔材料實(shí)際緩沖時(shí)所承受的沖擊速度進(jìn)行模擬計(jì)算，以做到與實(shí)際情形相吻合。這樣既可以克服“緩沖系數(shù)——最大應(yīng)力”曲線法不能與實(shí)際情形相吻合的弊端，又避免了使用“最大加速度——靜應(yīng)力”曲線法時(shí)增加試驗(yàn)量和復(fù)雜度的問(wèn)題。因此本方法可以用來(lái)研究沖擊速度對(duì)其共面動(dòng)態(tài)緩沖性能的影響。

（5）本發(fā)明數(shù)據(jù)處理過(guò)程中得到“最佳能量吸收點(diǎn)”、“最佳能量吸收”、“最佳能量吸收效率”、“最小動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)”等新的評(píng)價(jià)指標(biāo)，可更方便地用來(lái)評(píng)價(jià)二維多孔材料共面動(dòng)態(tài)緩沖性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)型(圓形)二維多孔材料的結(jié)構(gòu)正視圖；

圖2為相應(yīng)圖1的側(cè)視圖；

圖3為圖1中特征單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)型(圓形)二維多孔材料共面動(dòng)態(tài)沖擊分析有限元模型圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)型(圓形)二維多孔材料典型的F-u曲線圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)型(圓形)二維多孔材料典型的真實(shí)σ-ε曲線圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)型(圓形)二維多孔材料典型的e-ε曲線圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)型(圓形)二維多孔材料低速?zèng)_擊下的能量吸收曲線圖；