冲击角度和喷射速度对超级13Cr油管冲蚀速率影响实验研究

利用自制的喷射式冲蚀实验装置,在胍胶压裂液与40/70目石英砂混合形成的液固两相流体中,研究了冲击角度和喷射速度对超级13Cr油管冲蚀速率的影响。采用扫描电镜分析了冲击角度和喷射速度对超级13Cr油管的冲蚀形貌的影响。实验结果表明,超级13Cr油管冲蚀速率随喷射速度的增大呈幂率关系增长。冲击角度为30°时超级13Cr油管的冲蚀速率最大,但幂指数较小;冲击角度为45°时,冲蚀速率居中,但幂指数最大;而冲击角度为90°时,冲蚀速率最低,幂指数最小。扫描电镜分析结果表明,在较小的冲击角度和较高的喷射速度下,石英砂颗粒对超级13Cr油管表面产生了较深的切削犁沟。而在较大的冲击角度和较高的喷射速度下,超级13Cr油管表面产生微裂纹,主要损伤机理为冲击锻打造成的材料挤压成片脱落。

冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响

为了研究冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响,在ABAQUS中参照文献试验过程建立了铝蜂窝夹芯板受低速冲击的有限元模型,将仿真结果与文献试验结果进行对比以验证模型的可靠性,并进一步利用该模型研究了冲击角度对铝蜂窝夹芯板损伤、吸能、接触力峰值和接触时间以及切向滑移粘滞状态的影响。增大冲击角度发现:①铝蜂窝夹芯板的最大损伤深度减小,上蒙皮变形减小,沿着冲头滑动方向的蜂窝芯单元屈曲增多,但损伤减轻,下蒙皮几乎没有变形;②接触力峰值减小,接触时间增大;③铝蜂窝夹芯板吸能减小,其各部件吸能也分别缓慢减小,但始终保持上蒙皮大于蜂窝芯大于下蒙皮的趋势;④滑移时间增大,粘滞时间先减小后增大,粘滞时间占比先减小后快速增大,并在45°时粘滞时间占比最小。

山洪冲击角度对路基冲击力分布规律影响的试验研究

为了研究山洪流体以不同冲击角度θ冲击路基时路基的受力分布状态,开展了室内模型试验。在试验路基面板上14个测点布设了动态应变系统及高清摄像仪,选择5个冲击角度θ=15°、30°、45°、60°和70°模拟山洪冲击;分析了路基受山洪冲击作用的冲击力-时程(F-t)曲线;结合高清摄像仪纪录的视频资料,研究了山洪冲击角度θ对路基所受冲击力F分布的影响规律。结果表明:以5个不同冲击角度冲击路基的山洪,在流经流通区弯道处,均有明显的超高,且路基上部及右部测点出现了阵流现象;当冲击角度θ=15°时,山洪冲击力最大,山洪最先冲击路基下部的测点9,最后冲击右上部的测点13;无论哪个冲击角度,山洪最大冲击力Fmax均出现在靠近沟口的路基下侧处,且有Fmax,15°>Fmax,45°>Fmax,30°>Fmax,75°>Fmax,60°;山洪冲击角度θ对路基平均冲击力Fm的分布有着很大的影响,且有Fm,15°>Fm,30°>Fm,75°>Fm,45°>Fm,60°。

不同洪水冲击角度下卧式储罐失效问题研究

为预防洪水灾害作用下化工园区卧式储罐失效事故,通过理论推导和实证分析,研究不同洪水冲击角度下卧式储罐的失效问题。首先,建立洪水侧向冲击角度下卧式储罐的受力模型;然后,定义洪水侧向冲击角度下卧式储罐易损系数和受冲击的衰减系数;最后,基于受力模型和衰减系数,分析不同洪水冲击角度下储罐型号、装量水平对卧式储罐失效的影响。结果表明:当洪水冲击角度θ从0变到π时,储罐受洪水冲击作用力的衰减系数先增后减,当θ=π/2时为最大;卧式储罐尺寸越大,螺栓受到的冲击作用力越大,储罐越容易失效;卧式储罐装量水平越高,螺栓受到的冲击作用力越小,储罐越安全。

浆液冲击角度对Cr30A高铬铸铁冲蚀行为的影响

在模拟湿法脱硫浆液流动环境中,研究了NaCl溶液+石英砂酸性浆液冲击角度(与试样冲击表面夹角)对Cr30A高铬铸铁冲蚀行为的影响。结果表明:在浆液以60°和30°角度冲击铸铁后,在腐蚀与磨损的交互作用下铸铁的质量损失较大;浆液垂直冲击铸铁后,铸铁的质量损失较小,质量损失的主要原因是冲击磨损;浆液平行冲击铸铁后,铸铁的质量损失最小,质量损失的主要原因是点蚀。浆液平行冲击时铸铁的冲蚀机理以显微切削为主;浆液以30°角度冲击时的冲蚀机理以切削、犁削为主,铸铁表面存在挤出棱、冲击坑以及浅层片状疲劳剥落现象;浆液以60°角度冲击时的冲蚀机理以深层材料大块脱落和严重腐蚀磨损为主;浆液垂直冲击时的冲蚀机理主要是表层材料脱落,并伴随轻微腐蚀磨损。

射流速度和冲击角度对材料去除特性的分析

射流速度和冲击角度会影响冲击射流的动力特性,对射流抛光的材料去除面型和材料去除量有重要的影响。对冲击射流壁面流场结构进行了分析,建立了工件壁面上的速度、压力与冲击角度、射流出口速度的数学关系。在分析理想平面的基础上,重点分析了射流速度和冲击角度的变化对存在表面瑕疵的工件材料去除量的影响。结果表明:对于理想平面,当冲击角度大约为30°时,可得到理想的高斯型面型分布;对于存在瑕疵的工件表面,在小角度冲击时更有利于材料的去除;工件材料的去除量均随着射流速度的增大而增大。

冲击角度对射流抛光中材料去除的影响

射流抛光技术能够获得原子级粗糙度和无损伤表面,已成为最具发展潜力的超光滑表面加工技术之一,而冲击角度是影响抛光效果的一个重要参数。利用自主研制的射流抛光实验机,通过定点冲击实验,研究不同冲击角度下的被加工表面材料去除形貌及去除量。实验结果表明,随着冲击角度的减小,材料去除形状愈发不对称,材料去除率逐渐降低,而最大去除深度出现非单调变化。结合冲击射流流场分布和颗粒碰撞角度的变化,分析冲击角度对材料去除特性的影响机制,发现射流冲击角度对材料去除的影响主要归因于射流中颗粒碰撞角度及颗粒碰撞次数的变化;颗粒碰撞角度越大,碰撞次数越多,则材料去除量越大;两者的综合作用影响着材料去除量及材料去除分布。

不同冲击角度下淹没冲击水射流的数值计算

为了研究冲击角度对淹没冲击射流流场的影响,应用计算流体动力学软件Fluent,基于Wray-Agarwal(W-A)湍流模型,对完全充分发展的淹没冲击水射流进行数值计算.研究了在恒定喷嘴高度H/D=3,不同冲击角度(15°≤θ≤90°)条件下射流流场结构和速度分布.将数值计算得到的不同冲击角度下速度分布与PIV测量结果进行比较,验证了W-A模型的预测正确性,同时探讨了冲击角度对计算结果的影响.结果表明:冲击射流沿轴心线的速度v/vb在势核区基本保持不变,在过渡区降低,在冲击区加速降低;射流在壁面射流区流动发生转向并沿着冲击壁面扩散;射流流场结构高度依赖于冲击角θ,随着冲击角度θ增大,壁面射流横向扩散增强,厚度逐渐减小;当θ=90°时,滞止点及顺流和逆流的过渡点与冲击原点重合;随着冲击角度θ减小,滞止点逐渐远离冲击原点;当θ<30°时,滞止点消失.

低速冲击时冲击角度和摩擦对玻纤增强铝板性能的影响

为了研究在不同冲击角度和接触摩擦力受低速冲击载荷下玻璃纤维铝合金层合板破坏情况,本文结合VUMAT用户自定义子程序、Johnson-Cook损伤模型和基于表面接触行为的内聚力行为方法,建立了玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)低速冲击有限元模型。通过实验对比材料受低速冲击响应和材料损伤状况。结果表明:冲击角较小时材料损伤较小;减小摩擦系数能够减小材料冲击损伤,且减小幅度随着冲击角减小而增大;冲击角度和摩擦对材料冲击性能影响规律可以为类似结构设计提供参考。

飞片参数及冲击角度对能量激发的影响研究

为研究飞片参数及冲击角度对冲击片雷管作用性能的影响,采用Solidworks和LS-DYNA软件对飞片剪切过程和不同角度冲击炸药的起爆效果进行了仿真,并通过仿真和试验验证飞片厚度和直径对其冲击速度的影响。结果表明:加速膛硬度越高,飞片成形状况越好;飞片最大速度与飞片直径、厚度呈负相关,但飞片厚度过小时易发生破碎现象;入射角度为0,30,60,90°的飞片冲击HNS药柱均能达到稳定爆轰,以0°入射角冲击时爆轰效果最佳。

不同冲击角度作用后的圆钢管柱滞回性能试验研究

为研究冲击作用后圆钢管柱的抗震性能,以冲击角度(0°、45°和90°)和轴压比(0.4、0.6和0.8)为设计参数,实施9个冲击作用后的圆钢管柱试件和3个未受冲击作用的对比试件的水平低周往复荷载试验,观察试件的破坏形态,获取试件的滞回曲线和骨架曲线。探讨了不同设计参数对试件的极限承载力、破坏模式、延性、刚度退化以及耗能等抗震性能指标的影响。试验结果表明:受冲击作用后的钢管柱的破坏位置均集中在柱底塑性铰区域,主要表现为柱底钢材的鼓曲和断裂;相比于未受冲击作用的钢管柱,受冲击作用后的钢管柱的滞回曲线饱满程度降低,延性和耗能能力显著下降,极限承载力和刚度有所降低,但降低幅度不大;冲击角度主要影响钢管柱的延性和耗能能力,对钢管柱的极限承载力和刚度影响较小;轴压比对钢管柱的滞回性能影响显著,随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,刚度退化更快,延性和耗能能力显著降低;为保证钢管柱具有足够的延性和耗能能力,应严格控制其轴压比。

星形混合多胞管在多种冲击角度下的耐撞性评估

基于混合截面的设计思路,针对星形混合多胞管(star-shaped hybrid multi-cell tube,SHMT)提出了10种截面设计方案。通过数值模拟的方式,深入分析了SHMT在多种冲击角度下的耐撞性。研究发现,混合截面的连接方式以及多边形边数均对星形混合多胞管的吸能性能产生重要影响。在轴向冲击下,采用顶点连接的SHMT(SHMT-V)对于多边形边数的变化较为敏感,八边形SHMT-V(SHMT-V8)的比吸能高达24.31 J/g,相比于四边形SHMT-V(SHMT-V4)提高了71.86%;采用中点连接的SHMT(SHMT-M)拥有更强的力学响应,其碰撞力性能比SHMT-V高30%以上。在斜向冲击下,SHMT的承载能力随着冲击角度的增加而减小,截面不同的SHMT的耐撞性能表现出较大的不确定性。采用优劣解距离法对SHMT的综合耐撞性进行了评估。结果表明,八边形SHMT-M(SHMT-M8)是最优的截面设计方案。研究成果可为薄壁结构的实际应用与耐撞性优化设计提供指导。

不同冲击角度下联方型网壳的冲击性能

为了研究联方型网壳在不同冲击角度下的变形模式及冲击性能,利用ANSYS/LS-DYNA分析软件建立联方型网壳模型,设计并模拟水平面和竖直面条件下不同冲击角度及不同冲击速度下的冲击工况,根据模拟结果总结联方型网壳结构在不同冲击角度下的6种变形模式,分析冲击力持时、关键杆件应力和关键节点位移随冲击角度和冲击速度的变化规律,研究对结构变形最不利的竖直面中速冲击工况下的结构能量和加速度峰值变化规律,最后提出联方型网壳结构在两个冲击平面的最不利冲击角度。

不同偏流板角度的冲击射流噪声特性

舰载机尾喷流冲击偏流板(挡焰板)产生高强度噪声。为研究不同偏流板角度对噪声的影响,在全消声室进行射流冲击实验。实验时收缩喷口直径D=56.4 mm,受冲击的偏流板长、宽均为600 mm,射流马赫数Ma=1.01。在偏流板角度β=45°、55°和65°条件下,利用传声器和流动显示对远场噪声和冲击流动进行观测。结果表明,不同冲击角度下壁面射流结构明显不同,总声压级及噪声辐射特性存在明显区别,随着冲击角度的增加,上游和下游极角总声压级分别出现上升和下降,β=65°时,下游总声压级最多降低7 dB,上游相应增加15 dB。流动和频谱结果表明下游主要受到后缘分离噪声影响,该噪声来自壁面射流从偏流板后缘分离产生的大尺度涡结构,低频占主导,并且互相关分析表明,偏流板角度越小,该噪声指向性越明显。上游噪声被冲击噪声所主导,虽然偏流板角度显著影响冲击噪声强度,但是相关分析表明,冲击噪声向各个极角辐射的指向性结构较为稳定。此外偏流板对边线形成低通高阻效应,边线噪声频谱最为陡峭,而且边线观测到的总声压级、频谱在不同冲击角度的差别均较小。本研究可为航母甲板噪声治理提供一定参考。

弹体破片不同角度冲击蒙皮产生的应力波特征分析

在低空作战时直升机蒙皮易被杀爆弹破片击穿,损伤程度影响飞行安全与任务决策。为了有效支撑蒙皮弹击监测工作,针对不同角度冲击导致损伤程度不同的问题,开展不同角度冲击应力波特征研究。本文中建立了弹体破片冲击蒙皮有限元模型,通过仿真分析和弹体破片冲击模拟实验相互验证,获取弹体破片冲击应力波信号;利用时频分析的方法,分析冲击应力波信号的主要成分,确定其信号模态种类和频带范围;提取信号能量及不同模态波包峰值特征,建立应力波信号特征与冲击角度的关系。研究结果表明,不同角度冲击产生的应力波信号3个波包峰值规律不同,不同方位的信号能量差异较大,且随冲击角度增大逐渐趋于一致,该结果为直升机弹击监测提供了一定的参考依据。

冲击角度对射流抛光中材料去除面形的影响分析

冲击角度会影响冲击射流的动力特性,对射流抛光的材料去除面形和去除量大小有重要的影响。利用计算流体动力学理论进行了冲击角度对射流抛光中材料磨蚀的影响的仿真和实验研究,分析了冲击角度对冲击射流特性的影响,结合实验研究,基于射流厚度、壁面速度和压力等几个方面分析了冲击角度对材料去除面形的影响,得到了材料去除分布与冲击角度的去除模型的关系描述公式,其材料去除面形分布与实际抛光面形能很好的符合。

冲击角度及茎节高度对玉米秸秆断裂能耗影响的试验研究

为解决玉米秸秆加工过程中,由于锤片安装角度不合理导致秸秆断裂所需能耗较多,从而使得揉碎机整体作业能量消耗较高的问题。以玉米秸秆为研究对象,通过建立玉米-秸秆冲击模型,理论分析玉米秸秆冲击断裂力的影响因素;应用秸秆冲击断裂特性试验机,进行不同冲击角度及茎节高度条件下玉米秸秆断裂能耗单因素试验与正交试验,分析冲击角度变化对断裂过程能量消耗的影响规律,分析不同茎节在变化冲击角度下冲击断裂所需能量。试验结果表明:玉米秸秆与冲击切线夹角为-3°~6°时,玉米秸秆断裂过程能量消耗较少;夹角为6°时,冲击断裂能量消耗最少;随玉米秸秆节数升高,冲击断裂能量消耗一次线性增加;玉米秸秆断裂能量消耗模型为Y(冲断秸秆消耗能量)=10.9476-0.0031 A(冲击角度)-1.256 B(秸秆茎节数)。本研究为揉碎机锤片安装角度的设计及优化提供了参考依据。

风沙流冲击角度对其侵蚀床面能力的影响

以黄土作为风蚀床面材料,通过风洞实验来揭示冲击角度对风沙流侵蚀能力的影响。在净风条件下,无论风速多大,不会产生风蚀;蠕移砂粒对床面的摩擦侵蚀量也很少,在0.27~1.33 g/（min.m2）;跃移砂粒对床面的冲击侵蚀率较大,侵蚀量随风速呈指数增加。冲击角度对风蚀率的影响很大,在风速为10 m/s时,倾角30°样品的风蚀率是0°时的2.66倍,在风速为15 m/s时,倾角30°样品的风蚀率是0°时的6.6倍,风速越大,相差倍数越大。在风速大于12 m/s时,风蚀率随样品放置角度（床面的坡度）的增大而增大,尤其是0°~20°时,风蚀率随角度增加的速率很快。在低风速条件下（〈12 m/s）,存在一个最大侵蚀角度,这个角度在30°左右。

T300/69层合板多角度冲击下的数值模拟研究

为研究不同冲击能量、冲击角度对T300/69层合板边缘冲击性能的影响,基于应变描述的三维Hashin失效准则,借助Abaqus有限元分析软件和改进的VUMAT子程序,对T300/69层合板不同冲击能量、冲击角度的边缘低速冲击过程进行数值模拟,建立T300/69层合板边缘低速冲击的有限元模型.结果表明:冲击能量相同时,随着冲击角度的增大层合板损伤程度和吸能情况均降低;冲击角度相同时,随着冲击能量增大层合板损伤程度和吸能情况均升高.同时,改进的VUMAT子程序能较好地预测T300/69层合板的低速冲击响应和损伤演化过程.

不同冲击角度外物损伤对TC4钛合金高循环疲劳强度的影响

基于空气炮冲击试验装置在不同冲击角度下进行了TC4钛合金平板试件的外物损伤模拟试验,采用逐级加载试验方法测试获得了光滑和冲击损伤试件的高循环疲劳(high cycle fatigue,HCF)强度,研究了冲击角度、冲击位置以及冲击损伤宏观几何尺寸与HCF强度的关系.结果表明:不同冲击角度下的损伤对HCF强度的影响程度不同.冲击损伤在试件边缘时,30°冲击使试件HCF强度的下降幅度最大;冲击损伤在试件表面时,60°冲击使试件HCF强度的下降幅度最大.试件边缘产生的缺口使HCF强度的下降幅度一般大于试件表面产生弹坑的影响.但在60°冲击时,冲击缺口损伤的影响要小于冲击弹坑损伤的影响.冲击损伤宏观几何尺寸一定程度上可以表征损伤试件HCF强度下降的严重程度.