不同钢纤维掺量全轻混凝土梁落锤冲击试验研究

由于全轻混凝土结构抗剪承载力较低,因此有必要探究钢纤维的加入对全轻混凝土梁动力性能的影响。设计钢纤维体积掺量为0%、1%、2%共3根适筋梁,对其跨中区域进行落锤冲击试验,并利用LS-dyna有限元软件进行数值模拟,对比分析各试件破坏形态、冲击力时程曲线、跨中位移时程曲线。试验结果表明:在相同冲击荷载作用下随着钢纤维体积掺量的增加抑制裂缝产生和发展的现象越显著,并且裂缝相对更加集中于梁跨中区域,支座处裂缝相对减少。钢纤维的加入不影响试件冲击力最大值,但随着钢纤维体积掺量的增加,各试件冲击力第二峰值与最大值之比增加14%和26%,跨中位移最大值与残余位移分别降低3、8mm与3、7mm。经研究得出钢纤维的加入显著提高全轻混凝土梁抗冲击性能。

落锤冲击下冻结单裂隙砂岩力学及声发射特征试验研究

高原寒区矿山岩体受低温环境和动载扰动等影响会产生失稳现象。现有研究大多围绕裂隙砂岩在不同冻结温度下的静力学特性,考虑到工程开挖的影响,需要进一步研究冻结裂隙砂岩在动载作用下的力学及声发射特征。开展了冻结单裂隙砂岩的落锤冲击试验,结合声发射监测技术分析了冻结单裂隙砂岩力学及声发射特征。试验结果表明:①裂隙倾角增加会引起应变时程曲线在应变峰值前回弹幅度增大,裂纹由裂隙两侧分布转变为裂隙上下两端分布;落锤下落高度增大后,应变时程曲线在应变峰值前出现明显双峰回弹,破坏明显加剧;冻结温度降低会使应变峰值出现时间提前,且应变峰值增大。②微裂纹扩展具有阶段性特征,在应变峰值处对应较强的微破裂活动并伴有剧烈的能量释放。③微破裂活动性随裂隙倾角增大呈先增后减趋势;落锤下落高度增大,微破裂活动剧烈程度阶段性递减;冻结温度降低使微破裂活动发生时间提前。④微裂纹主要以张拉裂纹为主,与宏观的破坏模式对应。⑤熵值急剧增加是砂岩破坏前兆,可作为砂岩动态失稳的预警指标。

球销落锤冲击的仿真研究

汽车行驶中的误用工况导致底盘承受异常的冲击载荷,为避免遇到冲击载荷时底盘结构件发生断裂导致严重的整车安全事故,需要对结构件抗冲击载荷能力进行评估,尤其是球销作为底盘结构件的连接单元不允许出现断裂。对抗冲击载荷能力的评估,一方面需要采用落锤冲击试验的方法,另一方面需要开展仿真研究进行虚拟分析,提前预判抗冲击载荷设计的效果。仿真中,利用Abaqus的显式分析功能,采用Johnson-CookDamage材料损伤失效模型参数,通过不断提升落锤高度得到不同冲击能量下球销的塑性变形情况,直至球销发生断裂为止。与之同时开展了落锤冲击试验,设置相同的落锤高度来对比仿真和试验,两者结果基本吻合,为球销的抗冲击载荷正向设计提供了一个可行的途径。

30 000 J多功能落锤冲击试验机研制及应用

为深入研究冲击地压巷道锚杆支护材料的抗冲击力学性能,自主研制了30 000 J多功能落锤冲击试验机。该试验机由主机框架、抓脱锤装置、提升装置、锤体组件、液压缓冲装置、安全防护装置及电气装置等部分组成,可实现锚杆、锚索、托板及金属网等多种支护材料全尺寸动态力学性能测试和锚固岩体相似模型的冲击试验。选取了冲击地压煤矿常用的锚杆支护材料,初步开展了支护材料动态力学性能测试,测试结果表明:动载下锚杆颈缩不明显,表现出明显的脆性。随着冲击能量的增加,锚杆的冲击力峰值逐步增加,而延伸率大幅度降低;锚索受动载后钢丝易散开,外侧的钢丝更容易出现破断,破断位置通常位于夹具区域。动载作用下锚索的强度略有提高,而延伸率却大幅度降低,锚索的断后伸长率约为其静载的1/2;动载下拱形托板冲击力曲线具有明显的平稳震荡阶段,托板的冲击力峰值要明显大于其静载,变形量与静载基本相同,拱部结构在动载下能平稳变形吸能;随着冲击能量的增加,菱形网的冲击力峰值逐步增加,而变形量先增加后减小,菱形网具有很好的缓冲性能。多功能落锤试验机的研制为冲击地压巷道支护材料的动态力学性能测试提供了手段,为不同冲击危险性巷道的锚杆支护材料选取和支护设计奠定了基础。

汽车仪表板气囊门落锤冲击仿真分析

安全气囊静态点爆试验是测试汽车仪表板气囊门性能的主要方法,但由于点爆试验系统复杂、成本高昂、准备时间长等缺点,有逐步被落锤冲击试验取代的趋势。通过仿真分析研究不同形状锤头冲击仪表板气囊门时弱化线的撕裂情况,结果表明,相较于平锤头,圆锤头能更好地模拟安全气囊冲击打开仪表板气囊门,可为以后的测试试验提供一定参考。

船用高强钢激光-GMAW复合焊及落锤冲击性能研究

针对8 mmQ355B船用高强钢,用0.84、1.00 MJ/m两种热输入对其进行激光-GMAW复合焊试验,研究两种热输入下的焊接接头组织和落锤冲击性能。结果表明:在0.84、1.00 MJ/m两种热输入下的焊缝成形良好,无裂纹、塌陷等缺陷;焊接接头组织均为针状铁素体和板条贝氏体,热影响区主要由板条马氏体和板条贝氏体组成,随热输入的增大,焊接接头热影响区明显增宽;两种热输入下的焊接接头均有良好的落锤冲击性能,接头断裂在母材处,断口为准解理断裂,焊接接头的冲击性能均高于母材。

落锤冲击下钢筋混凝土梁动态响应数值模拟分析

为深入了解钢筋混凝土梁在冲击荷载下的抗剪性能,对无腹筋简支钢筋混凝土梁进行落锤冲击数值模拟研究,并对仿真结果进行详细描述与分析。分析结果表明,配筋率一定时,钢筋横截面积与数量的改变导致钢筋与混凝土间黏结面积发生改变,影响结构整体抗冲击性能。利用ABAQUS显示动力分析模块,对落锤冲击下钢筋混凝土梁动态破坏行为进行数值模拟,得到冲击力时程曲线与试验结果对比后,验证了模型有效性。基于该模型,对比研究纵筋配筋率为151%时不同黏结面积钢筋混凝土梁在冲击荷载下的冲击力、跨中位移、支反力和混凝土损伤耗能情况。模拟结果表明,黏结面积的增大导致钢筋混凝土梁抗变形能力减弱,且混凝土损伤耗能加剧。

落锤冲击作用下钢筋混凝土短梁响应及破坏试验研究

钢筋混凝土短梁是建构筑物的关键承力构件,为研究其在冲击荷载作用下的动力响应及破坏机制,结合应变式传感器、高速摄影、数字图像技术(DIC)等测量手段,开展了不同冲击体质量、冲击速度和冲击能量下的落锤冲击试验。结果表明:(1)冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁破坏形式表现为拱形震坍裂缝和整体弯曲变形,与浅梁破坏形式有明显差异;(2)钢筋混凝土短梁跨中轴向应变由拉应变转为压应变,随着冲击能量增加(18061 J≤E≤49831 J),跨中轴向峰值拉应变、残余压应变均先增大后减小,钢筋混凝土短梁依次处于弹塑性挠曲变形、冲剪破坏模式阶段;(3)冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁的裂缝萌生和扩展过程并不是单向的,裂缝多次多向扩展形成裂缝带,进而形成塑性铰,导致短梁整体破坏;(4)梁体变形程度主要取决于冲击速度而非冲击能量,具体表现相同冲击能量(30000 J)下,随着冲击速度增加(5.53 m/s≤v≤7.13 m/s),梁体跨中峰值挠度和残余挠度相应增大(26.81 mm≤w p≤29.85 mm;17.12 mm≤w r≤21.66 mm)。研究成果可为钢筋混凝土短梁的抗冲击性能设计、拆除爆破工程设计提供试验依据和机制认识。

基于J-C本构模型的Comp.B炸药落锤冲击数值模拟

为研究Comp.B炸药在惯性冲击下的力学响应特性,基于Johnson-Cook本构模型,对点火前的Comp.B炸药大落锤(400 kg)冲击实验进行了数值模拟.在不同应力加载条件下模拟计算得到了用状态方程和不用状态方程的σ-t曲线,对比应力峰值、应力上升时间等主要力学参数,结果表明考虑了状态方程的数值模拟结果与实验吻合最好,可以很好地模拟炸药惯性冲击下的力学响应.

复合材料静压痕与落锤冲击初始损伤对比试验

为了研究复合材料层合板的分层起始载荷,对不同材料体系和不同铺层数的复合材料层合板进行了准静态压痕试验和落锤冲击试验.得到了复合材料层板的分层起始载荷和冲击分层损伤能量门槛值,并对损伤情况进行了分析.结果表明,层合板的落锤冲击试验的分层起始载荷与冲击能级有关,并且分层起始载荷值随冲击能级提高而增加;准静态压痕试验的分层起始载荷值要低于低速冲击试验的分层起始载荷值;当冲击能量达到层板分层损伤能量门槛值时,层板发生大量分层损伤,层合板刚度出现急剧下降.

钢纤维混凝土配筋梁落锤冲击试验研究

采用落锤冲击试验装置,进行了不同纤维含量的钢纤维混凝土配筋梁试件的抗冲击性能试验研究。获得了落锤冲击力、跨中位移及钢筋应变等试验结果,并记录了冲击荷载作用后试件裂缝的分布情况。根据试验结果对钢纤维混凝土配筋梁的动力响应特性、动态损伤过程以及内部能量耗散特点进行了分析和讨论。试验结果表明,钢纤维能够增强试件整体的韧性,增大冲击荷载作用时试件参与耗能区域的面积,从而提高试的件抗冲击承载能力;钢纤维含量越多,试件将在荷载作用全过程的受压阶段将消耗更多的能量,而在受拉阶段消耗的能量将减少。

HIPS性能与橡胶粒子结构的关联及落锤冲击断裂的增韧机理

研究了橡胶粒子的结构对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)性能及落锤冲击断裂的影响。结果表明,屈服强度随着橡胶体积分数的增加而线性递减;材料的落锤冲击韧性主要由分散相粒子的形态及粒子-界面间的粘接强度决定。透射电子显微镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对落锤冲击断裂下的微观形变机理研究显示:(1)塑性形变或多重银纹是落锤冲击断裂过程中主要的能量耗散形式;(2)落锤冲击增韧机理可以通过橡胶粒子的形态设计及组成进行调控。另外,采用热重分析法(TGA)研究了HIPS中基质和凝胶的热稳定性。

玻璃球落锤冲击破碎实验研究(一)

利用落锤冲击实验装置对玻璃球进行了落锤冲击破碎实验;利用标准筛、电子天平和激光粒度仪对破碎颗粒进行了质量和粒度测量;讨论了实验过程中破碎颗粒的质量损失、体积平均径和质量累积率分布,用最小二乘法得到质量累积率回归方程,并对回归方程系数的影响因素进行了简要分析,通过对9组实验数据分析得到质量累积率分布带。实验分析结果可用于计算新生表面积和新生单位表面积所需能量。

落锤冲击荷载作用下蒸压加气混凝土的缓冲性能试验研究

蒸压加气混凝土落锤冲击试验考虑了试件的厚度、落距对冲击力最大值的影响。试验结果表明,一定冲击能量下试件的冲击力最大值随自身厚度增加先变小后变大,存在一个使冲击力最大值为最小的最佳厚度。提出了冲击力最大值的计算公式,公式与试验结果吻合良好,并得出了最佳厚度的计算方法。冲击过程中,冲击能量转化为缓冲层材料的表面能,转化的量随厚度先增大后减小,缓冲效果先变好后变差。

轨道结构落锤冲击的数值模拟方法

轨道结构落锤冲击数值模拟的重点和难点是建立落锤与钢轨间碰撞力的计算式。运用构造函数法,考虑钢轨和落锤的弹性模量、落锤直径、钢轨踏面直径和接触面粗糙度的影响,建立落锤与钢轨间碰撞力关于这二者趋近量的计算式。运用Fortran语言,采用预测—隐式积分法,编制求解落锤和轨道结构耦合动力方程的计算程序。根据同一轨道结构的落锤冲击碰撞力相等的原则,采用LS-Dyna软件和自编程序进行仿真计算,确定碰撞力计算式中的系数。室内实尺模型试验实测与数值模拟计算的钢轨、轨枕和道床的振动加速度在相同落高下基本保持一致,验证了该数值模拟方法的可靠性。

落锤冲击作用下双伸缩立柱动态特性研究

为掌握液压支架立柱内冲击压力动态规律,分析了落锤作用下立柱内能量传递和耗散途径,以Φ500mm双伸缩立柱为例,建立了落锤冲击模型。基于冲击半周相近原则确定了碰撞刚度,仿真模拟结果显示压力峰值在无安全阀条件下与理论计算结果误差在10%以内,加设安全阀条件下存在较大差异并分析了其原因。同时得出以下规律:相同冲击能量下,轻载快冲较重载缓冲模式下的立柱内压力峰值小;安全阀对于重载缓冲下的消峰作用明显,提高立柱抗冲击性能需进一步提高现有安全阀流量。论文的研究为抗冲击立柱的开发提供了参考。

双层钛合金波纹夹芯结构落锤冲击性能研究

对双层钛合金波纹夹芯结构进行2 m/s、4 m/s、6 m/s 3个速度下的落锤冲击试验,获得了冲击过程中接触力、冲头速度、位移和能量吸收情况。此外对同样结构的落锤冲击试验进行有限元模拟,获得了不同速度下的能量吸收效率及波纹夹芯结构各部分的能量吸收状况。结果表明:接触力、变形量以及能量吸收与初始冲击速度有密切的关系;计算和有限元模拟结果在峰值力上有一些差距,这是由于计算模型未考虑面板和夹芯层之间脱焊引起的,但在能量吸收方面两种方法结果比较吻合。

落锤冲击试验机数据采集与分析系统

本文简要介绍了落锤冲击试验机数据采集与分析系统的组成及工作过程。

三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性的测试与分析

为了研究三维整体夹芯机织结构复合材料的能量吸收能力和破坏机理,本文对14组具有不同结构参数的夹芯结构复合材料试样进行了抗落锤冲击测试,得到试样的中值破坏能量,并对测试结果进行了分析。分析结果表明:影响三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性能的因素主要包括结构中各部分的纬纱密度,接结纱的接结方式以及增强纤维的性能;另外,预制件的经纬纱织造密度亦对复合材料的抗冲击性能影响很大。

对泡沫塑料落锤冲击试验的解析

结合KBM法和能量法求解泡沫塑料试件受冲击的压力、变形、加载速度及应力应变关系 ,得到了相当准确的结果。同时 ,系统地阐述了粘性对泡沫塑料冲击试验的影响 。