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前端鍍膜彈丸撞擊法評價界面結(jié)合性能的研究

發(fā)布時間:2022-12-09 18:11
  針對基體/涂層材料被廣泛應(yīng)用而評價其結(jié)合性能的方法較局限的現(xiàn)狀,采用了新型的前端鍍膜彈丸撞擊評價法,并對該動態(tài)測量方法進(jìn)行分析與研究。 首先,對一維彈性應(yīng)力波的傳播規(guī)律進(jìn)行分析,根據(jù)新型鍍膜彈丸撞擊基體/涂層試樣的過程,建立物理幾何模型并進(jìn)行合理假設(shè),運用應(yīng)力波理論推導(dǎo)出涂層自由面的應(yīng)力及界面法向應(yīng)力的計算公式。以鋼基體/鎳涂層試件為實例,計算分析彈丸前端薄膜與基體聲阻抗比對產(chǎn)生的界面應(yīng)力的影響;并采用自制圓柱體尼龍彈丸,其前端薄膜的材料與基體相似,通過控制彈道槍的用藥量來調(diào)節(jié)彈丸的發(fā)射速度,驗證了此方法能產(chǎn)生足夠大的沖擊波使涂層發(fā)生剝落。然后,結(jié)合非線性有限元程序ANSYS/LS-DYNA分析當(dāng)彈丸頭部形狀、撞擊傾角、前端薄膜材料及厚度等參數(shù)變化時,界面應(yīng)力的分布情況及切向應(yīng)力的變化趨勢。此外,還針對陶瓷涂層的特點,分析不同類別的脆性涂層/基體的界面應(yīng)力狀況。與理論計算結(jié)果進(jìn)行對比,做出相應(yīng)的分析說明。最后,根據(jù)彈丸撞擊法高頻響的特點,提出測量系統(tǒng)的設(shè)計,即在涂層側(cè)粘貼高頻響的PVDF壓電傳感器,把示波器獲得的波形曲線換算成涂層面受到的應(yīng)力,基于此應(yīng)力與界面應(yīng)力的關(guān)系,可得界面... 

【文章頁數(shù)】:74 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 背景及意義
    1.2 基體與涂層結(jié)合性能的研究概況
        1.2.1 能量法
        1.2.2 物理載荷法
    1.3 本文主要工作內(nèi)容
2 應(yīng)力波理論分析
    2.1 引言
    2.2 應(yīng)力波的基本概念
    2.3 理想狀態(tài)的波動方程
    2.4 波在不同介質(zhì)界面上的反射和透射
    2.5 小結(jié)
3 前端鍍膜彈丸撞擊法理論分析
    3.1 鍍膜彈丸撞擊法原理介紹
    3.2 鍍膜彈丸撞擊法應(yīng)力波傳播過程分析
    3.3 鋼基體/鎳涂層算例分析
    3.4 方法可行性試驗
    3.5 小結(jié)
4 前端鍍膜彈丸撞擊法數(shù)值模擬分析
    4.1 ANSYS/LS-DYNA介紹
    4.2 有限元模型的建立
        4.2.1 有限元空間離散化
        4.2.2 應(yīng)力計算方程
        4.2.3 接觸的定義與控制
    4.3 彈丸頭部形狀對界面應(yīng)力的影響
        4.3.1 幾何模型及基本假設(shè)
        4.3.2 材料模型及狀態(tài)方程
        4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    4.4 非垂直撞擊數(shù)值模擬分析
        4.4.1 非垂直撞擊的理論分析
        4.4.2 材料模型
        4.4.3 不同傾角的仿真結(jié)果分析
    4.5 垂直撞擊陶瓷涂層/基本的數(shù)值模擬分析
        4.5.1 陶瓷材料
        4.5.2 材料模型及參數(shù)
        4.5.3 彈丸薄膜厚度對界面應(yīng)力的影響
        4.5.4 不同陶瓷涂層結(jié)合強(qiáng)度仿真分析
    4.6 總結(jié)與分析
5 PVDF壓電傳感器的應(yīng)用及測試系統(tǒng)的設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 PVDF壓電傳感器在動態(tài)測量中的應(yīng)用
    5.3 PVDF壓電傳感器測試方法及物理參數(shù)
    5.4 使用方法及顯示設(shè)備
    5.5 自由面應(yīng)力與界面應(yīng)力的關(guān)系
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 前景展望與探討
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[3]基于PVDF壓電材料的壓力傳感器設(shè)計[J]. 韓冰,王越,孟繁浩,張濤.  吉林大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版). 2012(02)
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博士論文
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[2]動能彈在不同材料靶體中的侵徹行為研究[D]. 何濤.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]金屬涂層結(jié)合性能的復(fù)合彈丸撞擊方法研究[D]. 張強(qiáng).南京理工大學(xué) 2012
[2]彈丸正撞擊下纖維增強(qiáng)樹脂基層合板破壞模式的理論和數(shù)值研究[D]. 覃悅.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[3]碰撞沖擊力的數(shù)值計算與測試方法研究[D]. 王俊峰.上海交通大學(xué) 2007
[4]陶瓷/金屬梯度耐磨涂層的應(yīng)力分析[D]. 曾慶東.武漢理工大學(xué) 2002



本文編號:3715129

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