基于逆Leidenfrost效应的多孔地聚合物微球孔结构及pH缓冲性能

以水玻璃、矿渣粉为材料,基于逆Leidenfrost效应制备了多孔地聚合物微球,研究了其孔结构及pH缓冲性能.结果表明:改变水玻璃掺量和水固比可以调控多孔地聚合物微球的孔结构和pH缓冲性能;当水固比为1.0、水玻璃掺量由4%增大至8%时,微球的孔隙率、中位孔径和孔比表面积均减小,pH值波动范围为1.50~1.90;当水玻璃掺量为4%、水固比由1.0增大至1.2时,微球的孔隙率、中位孔径和孔比表面积均增大,pH值波动范围超过2.00;与双氧水直接发气法制备的多孔地聚合物相比,基于逆Leidenfrost效应制备的多孔地聚合物具有更好的pH缓冲性能和更高的OH-累积浸出量.

舰载机前起落架缓冲性能参数敏感性研究

为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同时兼顾缓冲和突伸性能。

纸浆模塑品缓冲性能影响因素的仿真研究

目的研究形状、结构参数对纸浆模塑品承载和缓冲性能的影响,为纸浆模塑品缓冲结构设计提供更多参考。方法通过拉伸试验得到材料物理性能参数。对不同形状单元进行静态压缩试验和有限元模拟,对比验证仿真的可靠性。利用Ansys Workbench/LS-DYNA对3种不同形状单元以及3个结构因素的四棱台进行动态冲击模拟,评价其承载性能,并从能量吸收方面评价缓冲性能。结果不同形状单元中,圆台的承载和缓冲性能最佳;随着斜度增大,极限载荷和吸能性能整体呈下降趋势,1°时四棱台单元极限载荷最大,4°次之,1°~4°时吸能性能较好且变化相对稳定;随着长宽比增大,极限载荷和能量吸收整体均呈现下降趋势;极限载荷随着高度增加而减少,高度在10~25 mm时能量吸收不断减少,在25~40 mm时不断增加,在30~40 mm时单位体积吸能较稳定。结论在设计缓冲结构时,尽可能选择圆台状单元,斜度在1°时最佳,4°次之,长宽比在1~1.5最佳,高度在30~40 mm较好。

传统缓冲材料与切削型纸质材料缓冲性能对比研究

本文以传统缓冲材料和切削型纸质材料为研究对象,对不同种类的传统缓冲材料和不同尺度、不同形状及不同处理形式的切削型纸质材料的缓冲性能进行实验测试分析,利用MATLAB软件编制程序计算绘制了其应力-应变曲线、缓冲系数-最大应力曲线,将传统缓冲材料与切削型纸质材料的缓冲性能进行了对比分析。分析结果表明,传统缓冲材料缓冲性能良好、质轻,适用于多种缓冲环境;切削型纸质材料缓冲曲线分布在低应力区,适合轻型产品的缓冲包装。本研究对促进切削型纸质缓冲材料的科学应用具有指导作用。

变速器换挡气缸缓冲性能的仿真研究

通过分析带缓冲功能的换挡气缸的基本结构、原理与特性参数,并建立其动力学模型,从理论上描述气缸缓冲作用产生的原理。建立AMESim仿真分析模型,得到气缸活塞运动过程中的位移、各腔室压力、碰撞冲击力与速度变化仿真数值解,分析其缓冲性能。最后通过仿真分析了小活塞组件质量、中间气路直径和复位弹簧刚度对气缸缓冲性能的影响。仿真结果表明,文中所设计的气缸可以实现换挡过程中拨叉到达限位时具有缓冲作用,冲击载荷随中间气路气源压力增大而减小,并且需要合理设计小活塞组件质量与复位弹簧刚度,在兼顾换挡时间的要求情况下,为缓冲气缸的设计提供依据。

仿猫脚掌肉垫极小曲面鞋底的缓冲性能实验研究

目的士兵在跳伞着陆或山地作战时,下肢往往会面临较大的地面冲击,造成足踝部位冲击损伤。为此,本文基于三维周期极小曲面多胞结构和猫脚掌肉垫特性,设计了一款具有优异缓冲性能的缓冲靴,实现了对足踝的抗冲击防护。方法首先,本文通过准静态压缩实验和有限元仿真,分析了4种典型极小曲面结构的力学响应特性,优选Diamond-Gyroid结构极小曲面作为鞋底结构。随后,采用SLS 3D打印技术制备了鞋底样件,结合实验与数值模拟,对结构壁厚、拓扑形态等进行参数化分析。在此基础上仿照猫脚掌结构,在鞋底受力区域填充剪切增稠流体,进行仿生设计和参数优化。最后,采用SLS 3D打印技术制备仿生鞋底结构,组装形成缓冲靴后开展了一系列准静态压缩实验、低速落锤冲击实验以及低空跃下实验。结果在准静态工况下和动态工况下,鞋底在压缩前期就能够提供一定的反力,鞋底的力学性能获得了改善;低空跃下实验显示本文设计仿生缓冲靴相较于普通缓冲靴在80 cm高度下反力峰值降低了9.17%,在100 cm下反力峰值降低了22.54%,而在120 cm下反力峰值降低了25.66%。结论总体上,本文设计的缓冲靴在100、120 cm高度下反力峰值降低了15%以上,具有优异的缓冲效果,可以满足我国士兵作战时的足踝防护需求。

不同缓冲性能的运动鞋对落地动作下肢冲击力的影响

为深层了解疲劳与不同缓冲性能运动鞋之间的交互作用,本文以高缓冲性能运动鞋与无缓冲性能运动鞋为对比,对二者在疲劳前后对于运动员落地动作时的下肢冲击力特征、负载率、动力学特征的影响进行了试验测试。结果发现,就冲击力而言,疲劳干预前与疲劳干预后不论是高缓冲性能运动鞋还是无缓冲性能运动鞋,垂直地面反作用力的第一峰值并不存在显著差异;就负载率而言,运动员身体在疲劳状态下高缓冲性能运动鞋的缓冲减震作用更为显著,可切实缩减冲击力,从而减少甚至避免由于巨大冲击造成运动损伤;就踝关节力矩峰值、下肢刚度、关节刚度而言,疲劳干预前后高缓冲性能运动鞋与无缓冲性能运动鞋之间并没有呈现出显著性变化,但疲劳干预之后高缓冲性能运动鞋落地动作时踝关节力矩第二峰值表现出明显减小态势。

不同种类发泡剂对植物纤维多孔材料泡孔结构及缓冲性能的影响

【目的】植物纤维多孔材料的制备通常采用热分解型化学发泡剂,研究碳酸氢铵(NH4HCO_(3))、碳酸氢钠(NaHCO_(3))、偶氮二甲酰胺/碳酸氢钠(AC/NaHCO_(3))以及AC/NaHCO_(3)不同复配比例对植物纤维多孔材料的泡孔结构及缓冲性能的影响。【方法】以漂白针叶木浆为主要原料,添加NH4HCO_(3)、NaHCO_(3)、AC/NaHCO_(3)3种不同的发泡剂,以及AC/NaHCO_(3)不同复配比例条件下,采用微波成型工艺制备植物纤维多孔材料。利用Image Pro Plus 6.0软件对植物纤维多孔材料泡孔的显微图像进行处理分析,得到孔隙率、孔径大小及泡孔分布等参数;通过静态压缩测试分析材料力学性能和单位体积变形能。【结果】对比3种发泡剂试样,AC/NaHCO_(3)复配发泡剂制备的植物纤维多孔材料具有较高的孔隙率且泡孔分布较均匀,得到最小缓冲系数为4.93,具有良好的缓冲特性;对比AC/NaHCO_(3)3种不同配比的试样,得出比例为2∶1及3∶1时发泡效果较好,泡孔分布较均匀,其中AC/NaHCO_(3)比例为2∶1时材料得到的最小缓冲系数最小,缓冲性能良好。【结论】AC/NaHCO_(3)复配发泡剂能在更大温度范围内持续产生气体,且AC/NaHCO_(3)比例为2∶1时,发泡剂发气均匀,制备的植物纤维多孔材料泡孔分布均匀性更好,材料缓冲性能优良,此结果可为研究发泡剂对植物纤维多孔材料的泡孔结构及缓冲性能的影响提供参考。

考虑温度效应的起落架落震缓冲性能研究

为了研究环境温度对起落架缓冲性能的影响,以某型飞机起落架为研究对象,考虑温度对起落架动力学模型中空气弹簧力和油液阻尼力的影响,提出了一个包含温度效应的起落架动力学分析模型,并通过试验在一定温度范围内(-35℃~60℃)进行了验证。结合试验数据和仿真模型给出了空气多变指数、油液阻尼系数的设计指导值,并研究了温度对起落架缓冲性能的影响规律。结果表明:环境温度对起落架缓冲性能影响显著,表现为起落架落震动载荷的变化;同时发现缓冲器腔内气体较油液受温度影响更为敏感,低温状态时气压的变化以及油液物理状态的改变会使得缓冲器性能明显恶化,缓冲支柱行程变化率达到25%;对于可能工作在复杂环境下的起落架,设计阶段需要充分考虑温度对缓冲器内气压和油液的影响,确保飞机着陆安全。

冲击载荷下实心与空心颗粒材料缓冲性能的对比试验研究

空心颗粒材料与实心颗粒材料相比,可以在节约材料消耗的同时达到轻质化目的,是具有良好发展前景的缓冲材料。在测量单个空心及实心颗粒物理特性的基础上,通过物理试验从冲击力第一峰值和缓冲耗时两个方面探讨了冲击能量、颗粒床厚度和颗粒粒径等因素对空心及实心颗粒材料缓冲性能的影响。试验结果表明:单个空心颗粒的等效弹性模量及回弹系数均小于实心颗粒。当冲击能量较小时,空心颗粒材料对峰值冲击缓冲效率优于实心颗粒材料,当冲击能量较大时,空心颗粒缓冲性能的优势主要体现在对峰值冲击力的减弱。空心颗粒材料的临界厚度小于实心颗粒材料,但在颗粒床厚度较小时的缓冲效率比实心颗粒差。颗粒粒径对空心及实心颗粒材料缓冲性能的影响呈现相反的趋势,振动耗能是影响空心颗粒缓冲性能的主要因素。空心颗粒的内外径满足一定比例关系时会达到最优的缓冲性能,因此颗粒粒径超过平衡粒径后,空心颗粒材料相较于实心材料不再具有缓冲性能的优势。

一种纸浆模塑蜂窝板材缓冲性能的研究

目的为了解决因技术水平制约,纸蜂窝材料芯纸构型单一、单层厚度受限等瓶颈问题,开发一种通用型缓冲结构板材。方法以纸浆模塑为原材料,以六棱柱结构为例,设计并加工出一种通过正反插方式组合而成的蜂窝板材,并采用有限元方法进行仿真,得到关键结构参数和相关最优参数组合。结果正反插结构的纸浆模塑板材具有较好的耦合效应,承载能力相较于单层板材大幅提高;结合极限载荷、比吸能等评价指标对板材性能进行定量分析,初始压缩载荷最大可达到73.7 kN,满足托盘等重型包装器具的承载需求。通过极差和方差分析可知,各结构参数对板材承载性能和缓冲性能的影响程度,研究表明单元壁厚、中截面边长对该板材承载性能和缓冲性能影响显著。结论正反插结构解决了现有纸蜂窝材料高度、厚度受限,构型单一等瓶颈问题,提高了纸浆模塑蜂窝板材的承载性能和缓冲性能,可以满足重载要求。与之相关的其他正多边形锥形薄壁管单元亦可以使用同样的正反插设计理念和研究方法。

分离螺栓解锁冲击下薄壁圆筒缓冲性能研究

分离螺栓解锁时会产生较大的冲击,为了避免解锁冲击对飞行器结构产生破坏,需要对冲击能量进行缓冲吸收。基于薄壁圆筒吸能原理,在有限安装空间内设计缓冲吸能装置,利用有限元计算方法,对不同厚度、不同冲击速度条件下薄壁圆筒的缓冲性能进行数值分析,并通过缓冲试验进行验证。研究结果表明:薄壁圆筒具有良好的缓冲吸能效果,在结构未完全压溃的条件下,薄壁圆筒壁厚越小,缓冲效果越好;冲击速度与薄壁圆筒缓冲性能具有明显相关性,呈现出强非线性关系。

环境相对湿度对牛皮纸垫缓冲性能影响的研究

目的探究环境相对湿度对新型牛皮纸垫缓冲性能的影响。方法基于静、动态压缩试验,分析叠加层数分别为2、3、4的牛皮纸垫在环境相对湿度分别为30%、50%、70%、90%条件下的缓冲性能。结果在静态压缩试验中,牛皮纸垫静压承载能力随着环境相对湿度的增大而减弱、叠加层数的增多而增强。不同规格纸垫存在对应的湿度应力分界值,当材料所受外力小于湿度应力分界值时,其缓冲性能随着湿度的增大而提高;当外力大于湿度应力分界值时,缓冲性能随湿度的增大而减弱。一定湿度条件下,叠加层数对牛皮纸垫缓冲性能也存在影响:相对湿度为30%时,缓冲性能随叠加层数的增多而减弱;相对湿度为50%、70%、90%时,存在层数应力分界值,当材料所受外力小于层数应力分界值时,其缓冲性能随叠加层数的增多而减弱,当外力大于层数应力分界值时,缓冲性能随叠加层数的增多而增强。在动态压缩试验中,随着环境相对湿度的增加,牛皮纸垫传递给产品的最大加速度增大,缓冲性能减弱;叠加层数的增多,使其传递给产品的最大加速度减小,缓冲性能增强。结论研究结果对牛皮纸垫缓冲包装的设计和材料选择存在潜在的指导意义。

湖南土壤酸缓冲性能研究

选用湖南 6个土类 2 6个土壤样品 ,测定其酸缓冲曲线和酸害容量 ,了解到土壤酸缓冲性能受成土母质、土壤类型、人类耕作等因素影响 。

基于离散元方法的颗粒材料缓冲性能及影响因素分析

在冲击荷载作用下,颗粒材料通过颗粒间的摩擦及非弹性碰撞可有效进行能量耗散实现缓冲作用.本文采用离散元方法对冲击载荷下颗粒材料的缓冲过程进行数值分析,研究不同厚度下颗粒材料的缓冲性能.计算结果表明:颗粒层厚度H是影响颗粒材料缓冲性能的关键因素,并存在一个临界厚度H_c.当H<H_c时,冲击力随H的增加而降低;当H>H_c时,冲击力对H的变化不敏感并趋于稳定值.此外,在不同颗粒摩擦系数和初始密集度下对缓冲过程的离散元分析表明,光滑和疏松颗粒材料具有更好的缓冲性能.最后,对颗粒材料在冲击过程中的力链结构和底板的压力分布进行了讨论,以揭示颗粒材料缓冲性能的内在机理.

潮土区不同质地类型土壤对酸缓冲性能的研究

对新乡潮土区不同质地类型土壤酸缓冲性能的研究表明,粘土的缓冲能力最强,砂土的缓冲能力最弱。缓冲能力的大小与土壤中物理性粘粒含量成正相关,相关系数为0.983,达到了0.01显著水平。不同质地类型土壤的酸缓冲能力大小为:粘土>中壤土>轻壤土>砂壤土>砂土。试验结果还表明,土壤有机质含量与土壤酸缓冲能力无明显的相关性。

基于冲击实验的泡沫铝-聚氨酯缓冲性能研究

目的设计一种缓冲性能优良的缓冲结构,并评估其填充材料的力学性能。方法把泡沫铝原材料加工成试样尺寸,用钻床给泡沫铝试样钻孔,填入不同体积分数的聚氨酯。采用冲击实验的方法对泡沫铝-聚氨酯复合材料的力学性能进行分析。结果在泡沫铝-聚氨酯复合材料试样中,聚氨酯的体积分数为4.9%时材料韧性最好。结论泡沫铝-聚氨酯复合材料结构的缓冲性能比泡沫铝单体更好,是最理想的抗高冲击、高过载缓冲防护材料。

腿式着陆器用缓冲器缓冲性能及其评价方法研究

分析了各类腿式着陆器用缓冲器的特点及应用范围,为便于研究分析,根据缓冲器可以工作的次数,将缓冲器分为一次性缓冲器及重复性缓冲器,并对一次性缓冲器及重复性缓冲器的特点进行了分析。给出了理想腿式着陆器用缓冲器应该满足的性能,为了对各种缓冲器的缓冲性能进行综合的评价,给出了4类缓冲器缓冲性能的评价方法。这些评价方法可以对腿式着陆器用缓冲器的缓冲吸能效果、可靠性、冲击平稳性、缓冲器自身的重量及体积、适应工作环境的能力等方面的性能进行分析,为腿式着陆器用缓冲器的设计提供理论参考。分析了现有一次性缓冲器存在的不足,结合理想腿式着陆器用缓冲器的性能,对新型腿式着陆器用一次性缓冲器进行了构想。

7种不同树种凋落叶对模拟酸雨缓冲性能的研究

采用浸提法,研究杉木、火力楠、木荷、楠木、马尾松、格氏栲和闽粤栲7种树种凋落叶对模拟酸雨的缓冲性能。结果表明:各树种凋落叶对模拟酸雨的缓冲能力中,火力楠凋落叶最强;楠木、木荷、杉木和马尾松凋落叶的缓冲能力相仿,处于中间的位置;格氏栲和闽粤栲凋落叶的缓冲能力最弱。在pH 2.7和pH3.5的模拟酸雨中,7种树种凋落叶均提高模拟酸雨溶液的pH值;在pH 5.0的模拟酸雨中,除火力楠外,其余6种树种凋落叶均未能提高模拟酸雨溶液的pH值。7种树种凋落叶在模拟酸雨作用下溶液pH值的上升幅度随着模拟酸雨酸度的增加而增加。除了pH 2.7模拟酸雨中格氏栲凋落叶盐基离子浸提总量大于木荷外,3个酸度梯度模拟酸雨盐基离子浸提总量的关系均是火力楠>闽粤栲>木荷>格氏栲>楠木>杉木>马尾松。7种树种除火力楠和木荷凋落叶外,各树种凋落叶盐基离子浸提总量均随着模拟酸雨酸度的增加而增加;各盐基离子的浸提量则随模拟酸雨酸度变化呈现出不同的变化趋势。通过综合分析得知,7种不同树种凋落叶对模拟酸雨的缓冲能力与凋落叶的pH值密切相关;盐基离子的淋溶虽然对缓冲模拟酸雨产生了重要作用,但是凋落叶对酸雨的缓冲性能是凋落叶与酸雨通过多种途径综合作用的结果。

月球着陆条件对铝蜂窝材料缓冲性能的影响

综合月球表面环境,对用于月球探测器缓冲机械的正六边形铝蜂窝缓冲材料进行了模拟着陆冲击试验,研究了不同着陆条件对其缓冲性能的影响。结果表明:对铝蜂窝缓冲机构施加相应的预紧力可以提高铝蜂窝材料的缓冲性能;铝蜂窝材料的缓冲效率随着探测器在月球表面着陆速度的提高而降低;在探测器多级铝蜂窝缓冲装置中,当第一级蜂窝材料完全压缩时,探测器过载最大。