圆柱形陶瓷结构中含偏斜模式的应力波与陶瓷冲击破坏研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11372365
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    78.0万
  • 负责人：
    刘占芳
  • 依托单位：
    重庆大学
  • 学科分类：
    A1201.爆炸力学
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Impacting failure mechanism of ceramics is a crucial scientific problem for penetration and protection of ceramic armor. Temporal-spatial evolution of the stress waves in ceramic structure is fundamental to determine the stress state and reveal ceramic failure mechanism. This project will focus on three-dimensional ceramics cylinder and thin circular plate as well as cylindrical shell structure and study the stress wave and ceramic impact failure problems. Based on the modified stress wave theory containing deviatoric mode in Cartesian coordinates, the equations of stress waves containing deviatoric mode will be built up under cylindrical coordinates. The interface effects including incidence, reflection and transmission of the stress waves on the cylindrical interfaces will be proposed. Temporal-spatial evolution of the stress waves in compressive bar and plate impact experiments will be verified by experiments. The forms of impact failure in three-dimensional cylindrical ceramic structures will be investigated by the compressive bar and the plate impact experiments under intensive dynamic loading. Combined with the analysis of the stress waves, the relevance of the ceramic impact failure with the stress state in wave motion will be examined. The strength and failure criterion of ceramics will be investigated. The constitutive relation for ceramic dynamic failure will be developed. The dynamical equations for ceramic impact failure will be developed. The parameters related with the strength and failure of ceramics will be determined. The wave motion and failure process will be predicted and demonstrated by numerical analysis and experiments. In the final, the optimized design for impact protection of ceramics structures will be explored.
陶瓷冲击破坏机制是陶瓷穿甲侵彻与冲击防护领域的关键科学问题，研究陶瓷结构中应力波的时空演化是确定应力状态和揭示陶瓷冲击破坏的前提。本项目着眼于三维圆柱和薄圆板以及柱壳陶瓷结构，研究应力波的时空演化和陶瓷冲击破坏动力学问题。基于直角坐标系下含偏斜模式的修正应力波理论，建立柱坐标系下含偏斜模式应力波的波动方程，建立柱面上应力波的激发、入射、反射和透射的界面效应模型。实验验证在压杆和平板冲击下应力波的时空演化。开展强动载下陶瓷压杆和平板冲击实验，考察三维圆柱形陶瓷结构的冲击破坏形式。结合应力波的分析，建立陶瓷冲击破坏与波动应力状态的时空演化的关联性。考察并发展陶瓷动态强度的表征和破坏判据，发展陶瓷动态破坏本构关系，建立陶瓷冲击破坏的动力学方程，提出陶瓷强度性能参数和动态破坏性能参数。预测和验证三维柱形陶瓷结构中的波动和破坏过程，提出陶瓷结构冲击防护优化设计。

结项摘要

陶瓷冲击破坏机制是陶瓷穿甲侵彻和冲击防护领域的重要研究课题，应力波的时空演化是揭示陶瓷复杂破坏模式的基础和前提。以平板冲击和分离式霍普金森压杆为主要手段来研究陶瓷动态性能及破坏测试时，试件为薄圆柱片或短圆柱形。本项目针对圆柱形陶瓷试件，以创立新的应力波理论为出发点，以统一的视角研究平板和柱形陶瓷结构中的波动过程，以建立动态应力与陶瓷动态破坏模式的内在联系。.项目的主要内容：.（1）研究广义弹性力学。基于广义弹性力学，研究弹性应力波理论。.（2）研究平板冲击下弹性应力波的波动方程和传播特性以及陶瓷冲击试验验证。.（3）研究柱坐标系和球坐标系下弹性应力波的传播结构，内外爆冲击下厚壁柱壳和厚壁球壳应力波的传播。.（4）研究应力波形成的应力状态与陶瓷动态破坏模式的关系。.重要结果和科学意义：.（1）创立了弱耦合的弹性应力波理论，弹性应力波是体积波和形变波构成的弱耦合波系。.（2）创立了平板冲击下的双脉冲应力波结构。第一个脉冲是以体应变和偏应变表征的复合脉冲，第二个脉冲只有偏应变的传播。平板冲击为三维应变状态，存在体积波和形变波的传播。.（3）平板冲击下自由面速度曲线的二次压缩信号代表形变波，理论上解决了弱冲击下陶瓷等脆性材料的二次压缩信号问题。双波结构以及动态应力的时空演化，为解析破坏波和层裂以及加载面的冲击压缩损伤提供了理论基础。.（4）利用柱和球坐标系下的应力波理论，创立了体积波和形变波的双脉冲应力波结构。内爆冲击下厚壁柱壳和球壳的螺旋剪切破坏是应力波形成的动态应力状态的结果。.（5）建立了轴向冲击下圆柱结构中应力波的传播结构，为改进杆板冲击试验技术提供了基础理论指导。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
悬臂微梁固有频率和模态的尺寸效应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    振动与冲击
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谢新吉;刘占芳;杜丘美
  • 通讯作者：
    杜丘美
弹性应力波的双脉冲结构与平板冲击试验验证
  • DOI：
    10.3879/j.issn.1000-0887.2012.01.000
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    应用数学和力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘占芳;郭原;唐少强;黄心嘉;庄茁
  • 通讯作者：
    庄茁
Rigid-flexible coupling dynamic analysis on a mass attached to a rotating flexible rod
旋转柔性杆上质量块的刚柔耦合动力学分析
  • DOI：
    10.1016/j.apm.2014.03.038
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Applied Mathematical Modelling
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Liu Zhanfang;Ye Pei;Guo Xiaowei;Guo Yuan
  • 通讯作者：
    Guo Yuan
开孔有限平板应力集中问题的有限元分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    重庆理工大学学报(自然科学)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谭林;郭原
  • 通讯作者：
    郭原
ON ELASTIC STRESS WAVES IN AN IMPACTED PLATE
关于受影响板中的弹性应力波
  • DOI：
    10.1142/s1758825114500471
  • 发表时间：
    2014-07
  • 期刊：
    International Journal of Applied Mechanics
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Liu Zhanfang;Sun Xiaoyong;Guo Yuan
  • 通讯作者：
    Guo Yuan

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其他文献

平面冲击波压缩下氧化铝陶瓷的动
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    刘占芳;常敬臻等
  • 通讯作者：
    常敬臻等
Scale Effects of the Stress Symmetry in Generalized Elasticity
广义弹性中应力对称性的尺度效应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    符志
受冲击玻璃破坏波传播过程分析
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    振动与冲击
  • 影响因子：
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  • 作者：
    冯晓伟;刘占芳;陈刚;姚国文
  • 通讯作者：
    姚国文
升温和降温引起TATB基PBX炸药脱黏的数值分析
  • DOI：
    10.21656/1000-0887.410062
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    应用数学和力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范正杰;刘占芳
  • 通讯作者：
    刘占芳
Dynamic Compressive Properties of Vulcanized Rubber Material from a Split Hopkinson Pressure Bar Experiment in Rubber Manufacturing
橡胶制造中分体式霍普金森压杆实验的硫化橡胶材料的动态压缩性能
  • DOI：
    10.4028/www.scientific.net/amr.583.318
  • 发表时间：
    2012-10
  • 期刊：
    Advanced Materials Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    叶培;吴长河;刘占芳
  • 通讯作者：
    刘占芳

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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