高速碰撞

摘要： 鸟撞是一个令业界头疼的全球性问题。当飞鸟随空气一同被吸入发动机时,会与风扇叶片发生高速碰撞,如果叶片选材不当,轻者会造成转子系统失去平衡或与机匣碰撞,重者会导致发动机故障而威胁飞机安全。全球每年会发生1万余起鸟撞事件,造成的经济损失约100亿美元。1960年,美国东方航空公司的民用客机在波士顿机场起飞后不久,撞上大约20000只紫翅掠鸟,密集的鸟群撞坏了4台发动机中的3台,飞机因失去动力而坠入水中,机上有72人,最终导致62人丧生。

摘要： 利用建立的二级轻气炮加载系统及光辐射特征采集系统开展了2A12铝弹丸以30°入射角度、2.5 km/s和3.1km/s的碰撞速度撞击天然白云石诱发的光辐射特征实验研究.利用光谱仪得到了250～ 870 nm波长范围的光谱强度、弹靶材料的元素组成以及铝元素的电子激发温度,由光纤高温计测量500 nm、550 nm、650 nm、700 nm波长对应的闪光辐射电压值计算得到了闪光辐射强度及闪光辐射温度的演化曲线.研究结果表明,由光谱测量得到的元素与实际的弹靶材料元素组成具有较好的一致性;闪光辐射强度、闪光辐射温度及电子激发温度随碰撞速度的增加而增大,并且闪光辐射温度低于电子激发温度.

摘要： 利用建立的二级轻气炮加载系统及光辐射特征采集系统开展了2A12铝弹丸以30°入射角度、2.5km/s和3.1km/s的碰撞速度撞击天然白云石诱发的光辐射特征实验研究。利用光谱仪得到了250~870 nm波长范围的光谱强度、弹靶材料的元素组成以及铝元素的电子激发温度,由光纤高温计测量500nm、550nm、650nm、700nm波长对应的闪光辐射电压值计算得到了闪光辐射强度及闪光辐射温度的演化曲线。研究结果表明,由光谱测量得到的元素与实际的弹靶材料元素组成具有较好的一致性;闪光辐射强度、闪光辐射温度及电子激发温度随碰撞速度的增加而增大,并且闪光辐射温度低于电子激发温度。

摘要： 为了揭示冲击压力对PZT-5H压电陶瓷电输出特性的影响,利用自行建立的聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统,以一级轻气炮作为加载手段,开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击复合靶板(钢片-压电陶瓷-有机玻璃)的实验.利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行弹靶碰撞的有限元分析,分析了不同速度下PZT-5H的冲击压力时程.根据实验系统建立了弹靶接触时应力波传播的简化模型,并通过模型计算出复合结构中PZT-5H压电陶瓷承受的冲击压力峰值.运用实验得到的冲击压力时程、压电陶瓷输出电压时程和储能电容充电电压时程,分析了不同峰值压力脉冲作用下PZT-5H压电陶瓷电输出特性的变化规律.研究结果表明:冲击压力峰值的计算结果与仿真结果、实验测量结果趋势吻合;冲击压力峰值在200 ～ 700MPa范围内时,PZT-5H压电陶瓷输出电压峰值随着冲击应力峰值的增加而增大,且近似呈线性关系;在高速撞击PZT-5H压电陶瓷过程中动能与电能的能量转化效率较低,当储能电容量与PZT-5H压电陶瓷电容量比值为5.9∶1时,压电陶瓷的能量转化率为1.1％.%The test systems for impact pressure of polyvinylidene fluoride (PVDF) and electrical output characteristics of piezoelectric ceramics were built to study the influence of impact pressure on the electrical output characteristics of PZT-5H piezoelectric ceramics.The one-stage light gas gun is used as a loading means,and the experiments of which the cylindrical aluminum alloy projectiles vertically impact an composite target plate (steel sheet-piezoelectric ceramic-plexiglass) at the speeds of 195 m/s,487 m/s,532 m/s and 613 m/s are conducted.The projectile impact on target is analyzed by using ANSYS/LSDYNA.The time histories of shock pressure of PZT-5H at the different speeds are analyzed.A simplified model of stress wave propagation is established based on the experimental system,and the pressure peak of PZT-5H in the composite structure is calculated by the proposed model.The change rules of PZT-5H piezoelectric ceramics under different peak pressure are analyzed from the time histories of shock pressure,output voltage of piezoelectric ceramics,and charging voltage of energy-storing capacitance.The research results show that the calculated impact pressure peaks are consistent with the simulated and experimental results;the output voltage peak of PZT-5H piezoelectric ceramics rises with the increase in impact pressure peak in the range of pressure peak of 200-700 MPa;the conversion efficiencies of kinetic and electric energies are low when PZT-5H piezoelectric ceramics is impacted by high-speed projectile.As the ratio of energy storage capacity to piezoelectric ceramic capacitance is 5.9∶ 1,the energy conversion rate of piezoelectric ceramics is 1.1％ compared to the primary kinetic energy of projectile.

摘要： 为实现对高速碰撞诱发的闪光辐射温度进行实验测量及误差分析,建立了二级轻气炮加载系统及闪光辐射温度测量系统.采用聚碳酸酯弹丸分别以6 km/s、3.9 km/s的速度垂直撞击2A12铝靶,利用瞬态光纤高温计采集闪光信号,通过比色法计算不同碰撞条件下的闪光辐射强度及辐射温度.依据普朗克辐射定律计算了不同波长及温度条件下的闪光辐射强度理论值,与实验测量结果相比较并进行了误差分析;分别采用双色测温法的不同波长组合及四色测温法计算了闪光辐射温度及其平均温度,通过计算标准差分析了波长的选取对闪光辐射温度的影响.结果表明:与理论计算结果相比较,实验测量得到的闪光辐射强度值偏低,采用双色测温法计算闪光辐射温度时波长的选取对计算结果影响很大,波长间隔越大计算结果误差越小(误差最小值实验No.1为68.25 K,实验No.2为30.67 K);四色测温法计算得到的闪光辐射温度与平均温度相近(误差实验No.1为72.88 K,实验No.2为63.66 K),因此采用比色法计算闪光辐射温度时应尽量选取大间隔波长或多个波长参与计算以降低误差.%In order to realize the experimental measurement and error analysis of flash radiant tem-perature induced by high-velocity impact, loading system of two-stage light gas gun and measurement system of flash radiant temperature were set up. Polycarbonate projectiles were accelerated to 6 km/s, 3. 9 km/s to impact 2A12 aluminum plate vertically, and instantaneous optical pyrometer was uti-lized to acquire flash signals, at the same time flash radiant intensities and temperatures were calcu-lated by the ratio method under the different impact conditions. Theoretical values of flash radiant intensities were calculated with different wavelengths and temperatures based on Plank radiant law, thus the error analysis could be obtained by comparing the theoretical values with the experimental ones;the flash radiant temperatures and its average temperature were calculated by selecting corre-sponding flash radiant intensities of different wavelengths according to the methods of two-color and four-color temperature measurement, and the influence of wavelength's selection to flash radiant temperature was analyzed by calculating the standard deviation. The results show that the flash ra-diant intensities of experimental measurement are lower than the ones of theoretical value, and the selection of wavelength has a great influence on the calculating results of flash radiant temperature from the method of two-color temperature measurement, meanwhile, the bigger interval of wavelength is, the smaller the calculating error becomes (the minimum error is 68. 25 K in experiment No. 1 and 30. 67 K in experiment No. 2);the flash radiant temperature calculated by the method of four-color temperature measurement is close to the average temperature (the error is 72. 88 K in experiment No. 1 and 63. 66 K in experiment No. 2), therefore, the bigger interval of wavelength and multiple wavelengths should be adopted in order to reduce error during calculating flash radiant temperature.

摘要： 以某车型前防撞梁为研究对象,利用仿真软件对其在高速正面碰撞下的工况进行模拟,从仿真结果中对模型的能量变化及质量变化得出模型建立的正确性与可靠性.通过分析部件的吸能、变形特性及截面力时间历程曲线,得出该防撞梁系统可达到汽车零部件设计中轻量化、安全性标准,对今后铝制防撞梁的结构设计具有一定的参考价值.

摘要： 针对炮弹发射时受到后坐高冲击和旋转高离心双环境力的连续加载,使得其加载过程难以近似模拟的问题,设计了引信保险机构双环境力加载模拟装置.该装置运用储能飞轮、高速碰撞以及旋转离心激励,通过调节转盘的转速和碰撞介质,可以调整过载加速度的幅值和脉宽.试验结果表明,该装置对引信保险机构可实现后坐冲击过载达上万g、旋转离心过载达上千g的双环境力的连续加载模拟.%Aimed at the problem of the continuous loading of the recoil and the spin environmental forces during a shell launching, which makes the load process difficult to be closely simulated, a double environmental forces simulator of fuze safe and arming system was designed.The techniques of storage flywheel, high speed impact and spin centrifugal incentive were applied to the simulator.By changing the speed of the turntable and the cushion materials, the amplitude and width of overload accelerations could be adjusted.The testing results showed that the amplitudes of the recoil overload acceleration and the spin overload acceleration were more than 10000g and 1000g, which could simulate the continuous loading of the double environmental forces of fuze safe and arming system.

摘要： 常规的自动武器结构动力学计算所引用的恢复系数为定值且取值范围较大,从而导致理论计算和样机测试结果常有差距.为了研究自动武器零件在射击过程中的碰撞行为,组建了一套实验装置,模拟了自动武器常用的高强度材料在单自由度、面接触仿真条件下的碰撞,通过激光测振仪测试模拟零件的速度变化,从而获取恢复系数和接触时间等参数,分析了该条件下的动力学相应规律.研究结果表明,碰撞的恢复系数和接触时间受多参数影响.

摘要： 汽车轻量化和耐撞性的研究对汽车产业的可持续性发展有着重大意义.以某轿车前保险杠的防撞梁为研究对象,对保险杠防撞梁在低速碰撞和高速碰撞两种工况下的轻量化结构强度进行了研究,根据正面碰撞的要求及汽车保险杠的结构尺寸,建立了有限元模型并分析了结果,可为汽车防撞梁的优化设计提供参考.

摘要： 超高速碰撞对航天器的毁伤除了对防护结构的机械毁伤外,还有对电子器件的电磁毁伤.研究铝超高速碰撞产生等离子体的相变潜热对航天器防护结构的设计具有指导作用.本文以实验测定的电子温度为依据,根据Saha方程得到电离度判据;并以温度和电离度判据为依据,借鉴Clausius-Clapeyron方程的推导,利用热力学理论对建立在气化基础上的等离子体相变潜热和熵增进行了讨论,并且得到相应的计算公式.

摘要： 研究讨论了节点分离数值计算方法思想,并且分别采用节点分离法和光滑粒子法(SPH法),以弹丸高速撞击Whipple防护结构为例进行数值计算.通过对两种计算结果和试验比较分析,表明节点分离法不仅能够较好地模拟高速碰撞下碎片云生成、膨胀过程,而且能够克服光滑粒子法计算效率低和自由边界固有缺陷难以保证计算精度等问题,是模拟高速碰撞碎片云的可行方法。

摘要： 为解决泡沫材料结构力学仿真中,模型几何形态进行均匀化近似为后续力学分析带来初始误差的问题,本文基于空间剖分理论,尝试建立参数可调的泡沫铝细观力学三维模型.实现了给定空间范围内半径满足一定分布律的小球紧密堆积,用以模拟泡沫铝的胞孔.通过对剖分函数的二次开发实现以球填充结果为种子点的空间剖分,形成多面体棱边模拟开孔泡沫铝的胞丝.后调用剖分生成的顶点数据,以棱边为轴生成直径可调圆柱实体,进一步通过立方填充程序将其划分为立方体网格,并以立方体形心建立SPH粒子表示的泡沫铝模型.实现了按照给定的孔隙率,平均胞孔半径等参数完成建模,并进行了简单的高速碰撞仿真计算,所建模型与真实泡沫铝具有相似的微观结构和高速碰撞侵彻形式,初步验证了模型的可行性.

摘要： 本文提出了一种新的基于拉格朗日粒子的界面捕捉方法，并与欧拉型的水平集方法相结合，用以捕捉物质界面。在此基础上，提出了一种新的在欧拉网格中描述裂纹的形成和扩展的方法。本文将考虑了包氏效应的孔洞增长模型和新的界面捕捉方法相结合，采用有限差分算法CE/SE方法计算了由高速碰撞引起的层裂现象。通过与实验及其他数值结果的比较发现，新的方法能够很有效的模拟高速撞击问题中的大变形和层裂现象。

摘要： 本文提出一种单元分裂/合并算法,模拟高速碰撞过程中二次破片的形成和飞散过程.采用显式有限元方法仿真侵彻过程,根据失效单元状态量算得破片尺寸,然后通过单元分裂/合并算法将失效的拉格朗日有限单元分裂或合并成为离散的破片,模拟破片从连续介质脱离和破片飞散形成破片云的过程.分别模拟了钨合金长杆侵彻均质钢板和钨合金球形弹丸侵彻混凝土靶板时产生破片和形成破片云的过程,将破片的分布规律及破片云特征与实验数据进行对比,验证了所提出的单元分裂/合并算法的准确性.

摘要： CE/SE方法是近年来在计算流体力学领域中出现的一种全新的高精度计算格式。本文进一步发展了CE/SE方法，采用粒子水平集方法追踪物质界面，同时使用虚拟流体网格方法处理物质界面边界条件，引入断裂准则，提出了一种全新的基于欧拉网格对由高速碰撞引起的层裂现象进行数值模拟的计算方法。本文用两种不同断裂模型对平板撞击实验进行了数值模拟，通过与实验结果的比较证实了我们的计算方法是可行的和可靠的。

摘要： 本文基于Taylor展开公式推导了2D和3D维的不连续SPH公式。比较和讨论了初始SPH方法，CSPM方法与不连续SPH方法处理不连续量的效果。并应用DSPH 模拟了高速碰撞中金属界面的不连续和复合材料铺层间不连续。结果显示：一定程度上，不连续SPH方法可消除不同金属界面处的粘连，得到较为正确的破坏机理。另外，还可模拟复合材料的分层失效现象。

摘要： 应用一级轻气炮进行了低速弹丸碰撞自由梁的实验研究。通过高速摄影系统拍摄了自由梁的早期运动照片,分析了其质心速度与弹丸初速的关系的初步规律；通过回收梁、弹丸和碎片,分析几种弹速下弹梁的变形破坏形貌及碎片情况,得到了弹坑尺寸、弹丸质量损失率、碎片总数量及质量分布随弹丸初速的变化关系.应用LS-DYNA非线55性有限元程序进行了自由梁在弹丸碰撞下的动态响应的数值模拟研究。分析了弹丸初速从低速到高速变化下自由梁的局部破坏模式,研究了其破坏效果随时间的发展变化情况；得到弹梁的运动速度、加速度、动能等物理量随弹速的变化规律,获得了弹速对它们的影响规律。

摘要： 两股来流斜碰撞形成非对称射流问题是高速碰撞研究中的基础课题,具有广泛的应用背景.近几十年来，非对称射流形成的理论研究均集中于寻求和提出合理的假设，来封闭方程组，建立解析理论。这些理论虽然部分地取得了成功，但仍然缺乏一般性。最新的数值研究表明，不同的碰撞初始条件和来流交汇位形对应于不同的稳态运动。本文对此进行论述。

摘要： 利用AUTODYN-2D非线性动力学有限元分析软件,对直径5mm的小质量球形弹丸高速撞击带壳装药结构冲击起爆特性进行数值模拟研究,对不同种类装药的冲击爆燃与冲击爆轰建立过程进行分析,并得到相应速度阈值.结果表明,对于铸装TNT炸药,弹丸速度为3.5km/s时,炸药发生冲击爆燃转变;弹丸速度为3.6km/s时,炸药形成明显的冲击爆燃到爆轰转变;弹丸速度为4.9km/s时,入射炸药压力脉冲在炸药内无衰减传播并逐渐转变为爆轰,此时认为炸药响应为冲击到爆轰转变.对于Composition B炸药,弹丸速度为4km/s时,炸药无爆燃迹象;弹丸速度为4.1km/s时,炸药突然发生冲击到爆轰转变.此结论对破片式反导战斗部毁伤元设计具有重要的指导意义.

摘要： 本发明提供高速公路紧急避险车道防碰撞设计结构，包括前栏板，后栏板，侧栏板，底座，缓冲架，缓冲套筒，减震柱，橡胶轮胎，紧固绳，弹簧；所述前栏板的两侧分别固定连接有一处侧固定架；所述后栏板的两侧通过螺栓固定连接在两侧的侧固定架上；所述底座的侧面固定连接侧固定架的外壁下方；所述侧栏板的下端通过铰接活动连接在底座的上表面边缘；所述缓冲套筒的下端通过焊接连接在底座的上表面外侧；栏板受撞击后可变形，展开一定长度，起到进一步缓冲的作用，比传统的避险车道常用的堆放轮胎的缓冲设施提高了安全性，侧边减震装置的设置可以起到车辆失控而碰撞紧急避险车道的侧边而发生安全事故的情况，起到从侧面缓冲的作用。

摘要： 本发明涉及一种可预防高速路车辆连环碰撞和紧急求救系统及方法，所述系统包括设置在车辆上的第一DSRC通讯设备、设置在高速路上的第二DSRC通讯设备以及交通云中心，第一DSRC通讯与第二DSRC通讯设备通讯连接，第二DSRC通讯设备通过以太网与交通云中心进行互联；第一DSRC通讯设备用于获取车辆行走状况并发送至第二DSRC通讯设备和交通云中心，交通云中心用于根据接收到的车辆行走状况判断前车是否出现车辆故障或车祸，若是，根据车辆故障或车祸信息发送救援信号。本发明的系统通过设置在车辆上的第一DSRC通讯设备、设置在高速路上的第二DSRC通讯设备以及与其通讯连接的交通云中心，可预防高速路车辆连环碰撞功能，具有完整性、实时性、稳定性。

摘要： 本发明涉及高速公路道路安全防护结构领域，具体涉及减少车辆碰撞损伤式高速公路中央分隔带开口段防护装置。具体技术方案为：包括位于内侧车道左侧与中央防护栏端头连接的弧形防护栏，弧形防护栏一端与本车道中央防护栏的端头连接，另一端与对向车道内侧的防护栏直线段的端头圆弧连接。与现有技术相比，本发明是一种结构简单，施工方便，且能有效降低车辆撞击损害的减少车辆碰撞损伤式高速公路中央分隔带开口段防护装置。

摘要： 本发明适用于收费站道闸技术领域，提供了一种防碰撞的高速道闸限高设备，包括箱体，所述箱体的底部设置有同地面固定的底座，所述箱体中通过高度调节机构活动设置有一个升降板，所述升降板伸出至所述箱体的外部，且所述箱体的侧部开设有用于供所述升降板活动的通槽，所述升降板连接有安装在所述箱体中的转动机构，且所述升降板处于所述箱体外部的一端转动安装有摆动板，所述摆动板的转动轴通过传动机构与所述转动机构连接，所述摆动板上转动安装有限高杆，所述限高杆的一侧连续转动安装有多个圆辊，且所述限高杆的转动轴同安装在所述摆动板上的弹性触发机构连接，限高杆遭遇碰撞后可免受损坏，防撞性能高，为收费站的工作提供了便利。

摘要： 本实用新型公开了一种高速铁路桥梁用防碰撞伸缩装置，包括安装板、伸缩机构与防护机构，所述防护机构呈对称均匀分布固定安装有两个第一滑动槽，所述第一滑动槽内壁呈对称均匀分布活动安装有两个第一滑动板，两个所述第一滑动板之间固定安装有交叉板。本实用新型，通过将整体结构安装完成后，当遇到碰撞时，挤压防护机构后，将固定板向安装板靠近，挤压弹簧伸缩杆，使得两个安装板与固定板之间的距离缩小，同时交叉板进行交叉活动，第一滑动板在第一滑槽进行活动，第二滑动板在第二滑动槽进行活动，来配合弹簧伸缩杆的运动，以此对整体结构受到的撞击进行缓冲，吸收碰撞时的冲击力，增加对所安装处的保护。

摘要： 针对现有研究成果暂无涉及保护人地碰撞损伤的车顶，本发明提出一种保护高速碰撞事故中人地碰撞损伤的车顶。该车顶由支撑层、气囊层、保护层组成，其中气囊层由气囊、气柱及气柱头组成。当智能汽车监测到事故中人体抛出高度可高于车顶时，引爆气囊和气柱，并控制车辆运动使人体高过车顶后，人车能以相同速度向前运动直至人体坠落车顶中部；当检测到人体接触车顶中部后，引爆气柱头并缓慢制动至完全静止。本发明的有益效果是：通过控制车辆运动使车顶接住高速事故中的人体，在接住人体前通过气囊及气柱降低接人过程的碰撞损伤，人体接住后通过气柱头及附在其上的粘液使未被人体压实的气柱间相互固定连接而阻止人体坠地，以实现人地碰撞损伤保护。

摘要： 针对现有研究成果暂无涉及保护人地碰撞损伤的车顶，本发明提出一种保护高速碰撞事故中人地碰撞损伤的车顶。该车顶由支撑层、气囊层、保护层组成，其中气囊层由气囊、气柱及气柱头组成。当智能汽车监测到事故中人体抛出高度可高于车顶时，引爆气囊和气柱，并控制车辆运动使人体高过车顶后，人车能以相同速度向前运动直至人体坠落车顶中部；当检测到人体接触车顶中部后，引爆气柱头并缓慢制动至完全静止。本发明的有益效果是：通过控制车辆运动使车顶接住高速事故中的人体，在接住人体前通过气囊及气柱降低接人过程的碰撞损伤，人体接住后通过气柱头及附在其上的粘液使未被人体压实的气柱间相互固定连接而阻止人体坠地，以实现人地碰撞损伤保护。

摘要： 本发明公开了一种基于FRB与MPDB高速碰撞模式的设计方法，属于汽车碰撞解析模型技术领域，包括:分别获取约束系统等效刚度、车体前端吸能空间、车体前端拓扑结构、整车质量以及MPDB的质量和等效刚度；所述约束系统等效刚度和车体前端吸能空间通过采用FRB解析方法得到FRB工况乘员安全性评价指标；通过采用MPDB解析方法得到MPDB工况车辆兼容性评价指标；以所述FRB工况乘员安全性评价指标为优化目标，以所述MPDB工况车辆兼容性评价指标为约束条件，得到每个车体前端子结构的最优参数，为高速碰撞方案设计提供指导。本发明锁定车身部件及安全系统部件的结构参数和性能参数，实现车身结构正面碰撞性能正向、一次性开发。

摘要： 本发明公开了一种面向汽车用钢的高速碰撞材料卡及其应用方法，包括以下步骤，步骤一，汽车用钢分类，技术人员对汽车用的钢材料进行分类，步骤二，对不同类别的钢进行试验，技术人员对软钢进行高速拉伸试验，技术人员对高强钢进行失效破坏试验，步骤三，高速拉伸数据处理：技术人员对不同速率下的软钢高速拉伸的数据进行处理，使用Swift‑Hockett‑Sherby本构模型对数据进行拟合和外推，本发明通过试验研究动态力学性能和断裂失效性能，开发软钢的动态力学材料卡和高强钢的GISSMO断裂失效卡片，将两种材料卡片同时应用到CAE碰撞分析中，能够准确地预测金属材料的动态力学变形以及金属材料断裂失效特性，解决汽车厂材料卡精度不准确的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种用于高速碰撞分析的汽车儿童座椅模型，包括基台，所述基台的上端活动连接有底座，所述底座的上端后部固定安装有靠背，所述靠背的前端上部中侧固定安装有头靠，所述底座的上端设置有防护装置，所述基台的内腔中部设置有转动装置，所述基台的右端中部固定安装有回形架，所述回形架的内腔设置有驱动装置。本实用新型所述的一种用于高速碰撞分析的汽车儿童座椅模型，逆向儿童座椅实体，然后做出有效数据，然后进行有限元建模，搭建儿童底座模型，并计划安排模拟台车进行高速碰撞试验，然后将有限元模型和实验结果对标，出来对标报告，证明模型可靠性，采用该种方法进行儿童座椅的碰撞分析，节约了成本，缩短试验周期。