圆柱壳冲击动力学及耐撞性设计

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1、圆柱壳冲击动力学及耐撞性设计杜星文宋宏伟著北京内容简介本书研究了几种典型的薄壁圆柱壳的轴向冲击吸能性能，为车辆的碰撞安全和航天器的无损回收等耐撞性相关设计提供参考。全书共分九章：第一章绪论；第二章为实验方法；第三章至第七章为复合材料圆柱壳；第八章为金属圆柱壳；第九章为材料体系圆柱壳；另含附录。本书为从事航天工程、汽车工程等领域的技术人员进行结构耐撞性设计提供参考；同时适合于高等院校的力学、复合材料相关的教师和研究生。图书在版编目（CIP）数据圆柱壳冲击动力学及耐撞性设计／杜星文，宋宏伟著．—北京：科学出版社，２００４ISBN７唱０３唱０１３０３３唱２Ⅰ

2、畅圆⋯Ⅱ畅①杜⋯②宋⋯Ⅲ畅①圆柱面壳薄壁结构冲击动力学②圆柱面壳薄壁结构碰撞设计Ⅳ畅TU３３中国版本图书馆CIP数据核字（２００４）第０１６３０９号责任编辑：胡凯邱璐贾瑞娜／责任校对：钟洋排版制作：科学出版社编务公司／责任印制：钱玉芬／封面设计：陈敬出版北京东黄城根北街１６号邮政编码：１００７１７http：／／www．sciencep．com印刷科学出版社发行各地新华书店经销倡２００４年５月第一版开本：B５（７２０×１０００）２００４年５月第一次印刷印张：１６１／２插页：２印数：１－２５００字数：６４３０００定价：42畅00元（如有印装质量问题，我社负

3、责调换枙环伟枛）前言车辆行驶安全，武器装备运输，航天器软着陆等都提出了结构的耐撞性要求，即在突发或可预见的碰撞事件中，依靠特定结构的屈曲、断裂等破坏形式来减缓碰撞时的冲击载荷，耗散冲击能量。某些圆柱壳结构在压缩／冲击载荷作用下呈现很高的吸能效率，因此近年来人们将其作为缓冲元件开展了系统的研究。由于其材料、结构范围广泛，受力条件及其损伤、破坏过程复杂，至今对其规律认识远不充分。某些方面不同的学者得出不同的结论。圆柱壳缓冲吸能特性及其应用研究越来越受到理论与工程界的重视。哈尔滨工业大学“九五”期间承担了航天总公司的预研课题“可压缩结构缓冲技术研究”，对圆柱

4、壳缓冲吸能特性及其应用进行了比较系统的研究。在杜星文教授的统筹指导下，除课题组教师外，先后有三位硕士研究生：桂良进、谢志民、宋宏伟和三位博士研究生：郑金鑫、谢志民、宋宏伟参与该课题研究工作。宋宏伟博士在前几届同学研究工作基础上对圆柱壳冲击吸能与缓冲特性方面进行了内容广泛的研究和总结，并取得显著成果。研究工作中实验系统的建立和所有实验工作都是在万志敏教授指导和参与下完成的。谭惠丰教授参与该课题部分研究工作。本书旨在对我们这些年在该领域取得的成果和国际在该领域取得的进展进行系统总结。全书由宋宏伟博士执笔完成初稿，并经多次讨论、修改定稿。第一章综述国内外研究

5、的进展情况，并对本书不涉及的其他耐撞性结构做了概述；第二章介绍圆柱壳轴向冲击吸能的实验方法及相关实验；第三章研究了玻璃纤维环氧复合材料圆柱壳轴向压缩吸能性能，总结了能量吸收影响因素和影响规律；第四章为复合材料圆柱壳轴压理论分析，研究的重点是能量吸收的预报；第五章从冲击动力学的角度对复合材料圆柱壳的轴向撞击渐进破坏响应进行表征；第六章对多种材料形式和结构形式的复合材料圆柱壳偏轴压缩进行了研究；第七章提出一体化的设计思想并讨论了复合材料圆柱壳在车辆碰撞安全和航天器回收领域的设计；第八章讨论传统的金属圆柱壳结构的冲击吸能性能；第九章研究了最新研究进展———多

6、材料体系圆柱壳的耐撞吸能性能。航天科技集团总公司副总经理马兴瑞教授对本研究工作给予有益指导。航天科工集团总公司李安吾高级工程师对该研究工作给予大力支持和指导。清华大学汽车系范子杰教授、中科院力学所虞钢研究员为本书的成稿提供了有力的支持和帮助。在此表示衷心感谢。作者２００３年１０月１２日·i·目录前言第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯１１．１结构的耐撞性和吸能元件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯１１．２圆柱壳轴向冲击吸能的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯２１．２．１复合材料圆柱壳结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯２１．２．２金属圆柱壳结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯５１．２．３多材料体系圆柱壳结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯６１．３圆柱壳结构在碰撞安全领域的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯６１．４各类吸能结构的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯９参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯１３第二章圆柱壳轴向冲击吸能实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯２２２．１圆柱壳轴向冲击吸能特点及主要实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯２２２．１．１落锤式实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯２２２．１．２弹

8、射式实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯２４２．１．３改进的Hopkinson压杆