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Erschienen in: Archive of Applied Mechanics 4/2020

18.11.2019 | Original

Suggestion of the DLV dimensionless number system to represent the scaled behavior of structures under impact loads

verfasst von: Shuai Wang, Fei Xu, Zhen Dai

Erschienen in: Archive of Applied Mechanics | Ausgabe 4/2020

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Abstract

A group of dimensionless numbers, termed density–length–velocity (DLV) system, is put forward to represent the scaled behavior of structures under impact loads. It is obtained by means of the Buckingham \(\Pi \) theorem with an essential basis. The distinct features of this group of dimensionless numbers are that it relates physical quantities of the impacted structures to essential basis of the density, the length and the velocity, and thus it can represent the scaled influence of material property, geometry characteristic and velocity on the behavior of structure. The newly 15 proposed dimensionless numbers reflect three advantages: (1) the intuitively clear physical significance of these dimensionless numbers, such as the ratios of force intensity, force, moment of inertia to the corresponding dynamic quantities, the Johnson’s damage number \(D_{n}\) and Zhao’s response number \(R_{n}\), are naturally included; (2) the property of directly matching the dimensionless expression of response equations of dynamic problems with these dimensionless numbers through simple equation analysis; (3) the addressing ability of non-scaling problems for different materials and strain-rate-sensitive materials through adjusting impact velocity of the scaled model or adjusting density of the scaled model, as well as the VSG (initial impact velocity–dynamic flow stress–impact mass G) system. Four classical impact models are used to verify the directly matching property and the non-scaling addressing ability of the DLV system by equation analysis. The results show that the proposed dimensionless number system is simple, clear and efficient, and we suggest using it to represent the scaled behavior of structures under impact loads.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Jones, N.: Structural Impact. Cambridge University Press, Cambridge (1997) Jones, N.: Structural Impact. Cambridge University Press, Cambridge (1997)
3.
Zurück zum Zitat Oshiro, R.E., Alves, M.: Scaling of cylindrical shells under axial impact. Int. J. Impact Eng 34, 89–103 (2007)CrossRef Oshiro, R.E., Alves, M.: Scaling of cylindrical shells under axial impact. Int. J. Impact Eng 34, 89–103 (2007)CrossRef
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Zurück zum Zitat Johnson, W.: Impact Strength of Materials. Edward Arnold, Los Angles (1972)MATH Johnson, W.: Impact Strength of Materials. Edward Arnold, Los Angles (1972)MATH
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Zurück zum Zitat Stronge, W.J., Yu, T.X.: Dynamic Models for Structural Plasticity. Springer, Berlin (1993)CrossRef Stronge, W.J., Yu, T.X.: Dynamic Models for Structural Plasticity. Springer, Berlin (1993)CrossRef
Metadaten
Titel
Suggestion of the DLV dimensionless number system to represent the scaled behavior of structures under impact loads
verfasst von
Shuai Wang
Fei Xu
Zhen Dai
Publikationsdatum
18.11.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Archive of Applied Mechanics / Ausgabe 4/2020
Print ISSN: 0939-1533
Elektronische ISSN: 1432-0681
DOI
https://doi.org/10.1007/s00419-019-01635-9

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