矩形泡沫铝填充镀锌钢管静态压缩性能研究

采用94个试验方案,研究了泡沫铝填充矩形镀锌钢管在静态压缩下的性能。对试验结果进行分析可知,矩形泡沫铝填充镀锌钢管在静态压缩过程中经历了弹性阶段和屈服平台阶段,其平均压溃载荷、极限压溃载荷和吸能能力随着泡沫铝相对密度和钢管厚度的增加而增加,而其受构件长度的影响较小,特别是平均压溃载荷几乎无变化,极限压溃载荷随构件长度增大而略有减少。同时将试验结果与理论公式进行了比较,两者数值非常吻合。

高温环境下多壁管增强泡沫铝压溃行为的理论分析与数值模拟研究

通过理论和数值模拟方法研究了新型高效吸能结构——多壁管增强泡沫铝在高温环境下的压溃特性及能量吸收性能。采用能量法预测了多壁管增强泡沫铝的轴向压缩平均力,在此基础上研究了温度以及泡沫铝与多壁管材料流动应力之比对结构吸能效率的影响。结果表明:理论预测值与有限元结果吻合较好,最大误差值为-6.7%;环境温度从室温上升至350℃,温度升高导致材料力学性能下降,多壁管增强泡沫铝平均力下降了1/3;另外,流动应力之比会影响多壁管半折叠波长或塑性铰数目,因此通过控制合适的流动应力之比可以提高结构吸能效率。

小导管帷幕注浆法在巷道过断层破碎带的应用

在巷道掘进过程中遇涌水的断层破碎带,需先治水再掘进,常用方法为先工作面预注浆,再采用超前管棚+U型钢联合支护。但在含有大量淤泥、砂砾充填物的断层破碎带中,由于预注浆孔难以成型,而影响注浆效果。为解决此问题,马坑铁矿采用“花管”状的小导管作为超前管棚及注浆通道,对小导管进行注浆,加固巷道的围岩,使形成稳定的帷幕,并在马坑铁矿西矿段100m阶段上盘运输巷成功应用。

深中通道东侧沉管隧道碎石基础铺设施工关键技术

深中通道海底沉管隧道段长5 035 m,管节碎石基础设置V形槽,纵断面锯齿形,平面S型铺设。通过总结分析E32管节碎石基础铺设的典型施工,有效验证了用于实施东侧9个管节碎石基础的新建整平施工船机设备的适用性、可靠性、工效。通过对N2、S3、N5幅位4个角点实际平面位置与设计位置的偏差进行对比分析,得到了平面定位精度可达10 cm以内的施工结果;通过单波束自检,结合潜水员水下探摸和多波束扫测,得到了分层铺设满足±4 cm整平精度、碎石垄顶宽度不小于1.8 m的施工结果,检验了水下定位移位控制措施和GPS测控方式对碎石基础铺设精度控制的有效性。

偏心率效应对金属圆柱管轴压性能的影响

用含有偏心率因子的直链塑性铰叠缩模型来分析金属圆柱管轴向压缩能量吸收,根据能量原理推导了瞬时载荷,从而获得压缩过程的载荷一位移曲线.讨论了偏心率对平均压缩载荷和载荷-位移曲线形貌的影响.实验结果与模型分析符合得很好.

冲击载荷作用下金属圆柱壳能量吸收研究

对Singace叠缩模型进行了修正,选用Johnson-Cook本构方程,研究冲击载荷的应变强化效应、应变率强化效应和温度效应下圆柱壳的吸能情况,利用分步叠缩的方法计算得到金属圆柱壳在冲击载荷作用下所吸收的能量值、温度的增加值和瞬时载荷-位移曲线,分析了圆柱壳的半径和厚度以及叠缩速度和能量吸收之间的关系。

管材径压胀形装置开发及试验研究

相对常规的液压成形,径压胀形具有一些独特的优点.开发了一套管材径压胀形装置,在其上开展将圆形截面管材径压胀形成三角形截面试件的试验研究,分析管端约束方式、成形液压力及摩擦力等对成形管件的截面轮廓形状、壁厚分布、破裂位置、材料填充性、管件失效形式的影响.研究结果表明,随着液压力的增大,材料模具填充性会越好,但截面形状对称性及壁厚分布均匀性变差;管端约束力大时,截面轮廓形状的对称性、壁厚分布的均匀性均较好,但材料填充性变差;良好的润滑可以有效改善截面轮廓形状的对称性、壁厚分布的均匀性及材料的填充性,从而推迟管件的破裂;不适当的成形液压力会使管件出现填充不足、压塌或者破裂等缺陷.

波纹管耐撞性的理论研究

针对波纹管受轴向压缩时的吸能特性,开展理论分析研究。考虑波纹管发生轴对称变形下的吸能机理,推导出平均压溃力的理论计算公式,从中可以看出它主要受到波纹管几何结构参数、材料性能参数和加载速度的影响。对比数值模拟结果,表明所建立的理论分析模型基本正确。基于理论模型和数值模拟研究了几何结构参数和加载速度的影响规律,随着波纹角的减小和波距的增大,平均压溃力呈加速增大的变化趋势;动态加载时平均压溃力约增大80%。研究工作为波纹管在结构耐撞性领域的应用提供了理论指导和设计帮助。

新型土块破碎机的设计

温室大棚、农业科学研究实验、水稻育秧和花圃都需要用到粗细程度不同的土壤,一般的方法是先用破碎机将土块破碎,然后再将打碎的土块用筛选机械筛选。新型挤压式土块破碎机集破碎与筛选于一体,并能够将土中的杂质如砖头、碎石等与土进行有效分离,从不良出口排除。通过设计压力盘用来调节破碎压力和过载保护。在绞龙轴上的螺旋叶片表面布置了均匀分布的碎料爪,能有效地破碎土块,推动土块顺着轴线向前移动的同时完成破碎功能,包围绞龙的是圆筒状的具有筛孔的筛筒,实现筛理功能。更换不同的筛筒,可以得到不同细度的土壤。

复合材料/铝复合管轴向准静态及冲击压溃的吸能特性

用数值模拟方法,研究了方形和圆形截面的复合材料/铝复合管在轴向准静态及冲击压溃下的吸能特性,计算得到压溃力-位移曲线。通过将一组方形截面复合管在准静态压溃条件下的计算结果与文献的实验数据进行对比,以验证有限元模型和参数设置的正确性。在铝管的管厚、管长以及截面外周长相同,缠绕不同厚度的复合材料情况下,对比分析了方形和圆形截面复合管在准静态及冲击压溃条件下的轴向压溃吸能特性。结果表明,复合管的截面构型对其吸能效果影响很大,在轴向准静态压溃条件下,圆形截面复合管吸能能力要强于方形截面复合管;冲击压溃吸能量不但与结构自身吸能力有关,还受到外界冲击大小的影响。在设计复合材料层厚度时,需要控制复合管的刚度,避免回弹造成吸能量的降低。

不等厚拼焊管轴向压缩变形的数值模拟研究

采用两种焊缝建模方法对拼焊管的轴向变形进行了数值模拟和实验研究,分析了不同建模方法和料厚比对拼焊管轴向变形的影响。研究结果表明,随着料厚比的增加,差厚同材拼焊管和传统等厚管的载荷-位移曲线形貌、折叠铰数量和折叠波长存在差别;焊缝位置和料厚比适当的拼焊管轴向力学性能优于等厚管。正确估算不等厚紧排折叠铰的折叠波长,设计适当的料厚比和焊缝位置,对于差厚同材拼焊型吸能管结构设计具有较为重要的意义。

金属泡沫填充薄壁圆管的轴压载荷-位移关系

将泡沫填充圆管的能量吸收视为泡沫与圆管两者之和,基于包含偏心率效应的直链塑性铰模型和Reddy等对Alexander模型的改进结果,对圆管的变形模式进行了更改,以此来反映管壁与金属泡沫之间的相互作用效应,导出了金属泡沫填充圆管的静、动态轴向平均压溃力的表达式.通过理论预测与实验的对比,发现理论预测偏低,但与实验曲线的趋势保持一致,比空管与金属泡沫的平均载荷之和略高一些.此外,泡沫填充圆管的平均压溃力随填充泡沫平台应力的增大而呈线性增加,与已有研究结果及实际情况一致,由此表明了模型的合理性.

中低速磁浮车体前端结构抗撞性优化设计

以中低速磁悬浮头车为载体,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH对中低速磁悬浮头车车体进行大变形碰撞仿真,并通过研究车体前端部吸能结构中压溃管的壁厚、结构形状及焊接方式三大因素对其吸能特性的影响;确定了压溃管的最终实际优化方案,为吸能部件的研发和再生产提供必要的理论依据.

基于径压胀形确定管材的摩擦因数

摩擦对管材液压成形有极大的影响,管材摩擦因数的确定是一项极其重要的工作。在分析比较现有测试方法的基础上,基于径压胀形原理及其变形规律提出确定管材液压成形胀形区摩擦因数的新模型。该模型以恒定内压力下圆形管材径压胀形成方形断面后,以断面对角线长度差作为确定摩擦因数的测量指标。对比对角线长度差的有限元数值模拟结果及实测结果,以此确定管材液压成形时胀形区的摩擦因数。对低碳钢及不锈钢管的有限元数值模拟分析表明:对角线长度差与摩擦因数及内压力均成指数关系,该长度差对摩擦力很敏感且可方便测量,也可作为针对管材液压成形胀形区润滑剂特性的评定指标。所提出的新模型具有简单、实用等优点。

复合材料结构的能量吸收

针对缠绕成型的 [± 75 ]n玻璃纤维 /聚酯和 [0 /± 75 ]n玻璃纤维 /环氧树脂圆柱管的轴向与非轴向压缩失效行为及能量吸收特性进行了研究 (轴压的倾斜角度变化范围 0～ 2 5°) ,分析了复合材料圆柱管的宏观破坏模式和能量吸收机理 ,比较了轴向与非轴向载荷下能量吸收的特点 .研究表明 :复合材料圆柱管在偏轴角度下其压缩损伤过程可分为 3个阶段 ,即初始引发阶段、稳态渐进阶段以及压实或失稳阶段 ;

基于平台力波动的压溃管结构参数优化设计

在列车碰撞时,车钩缓冲装置是最先开始发生变形的部分,其能量吸收特性、压溃平稳性会影响后续列车碰撞的动态行为特性。为提高车钩缓冲装置在碰撞过程中压溃的平稳性,采用基于模型的多目标遗传算法的优化方法,研究车钩压溃管吸能结构碰撞力学参数的最优配置。通过建立车钩压溃管仿真模型,分析比对仿真模型与试验测试的力学曲线,采用样本方差S2体现平台力波动,分析压溃管厚度T,加压管锥角α和加压管外半径r对比吸能(Sea)、平台力(Favg)和平台力波动(S2)的影响。将Sea,|Favg-1200|作为评价指标,S2作为约束,基于试验设计采用径向基函数法建立T,α和r关于Sea和|Favg-1200|的响应面模型,并基于模型采用多目标遗传算法对车钩压溃管结构的力学参数进行多目标优化,通过多目标优化的帕累托前沿得到了车钩压溃管的最优参数配置。研究结果表明:在所有的设计变量中,加压管外半径r对Sea的影响最大,压溃管厚度T对Favg影响最大,加压管外半径r对S2影响最大。除加压管外半径r对S2是负相关的关系,其余变量对Sea,Favg和S2都是正相关的关系。在最优参数配置下Sea提高了12.16%,Favg提高了8.35%,S2下降了58.47%,吸能量提高了6.34%。优化后的力学参数配置方案提高了车钩的吸能量,降低了压溃管平台力的波动,提高了车钩压溃管在碰撞过程中压溃的平稳性。

纤维铺设角度和加载速率对复合材料圆管吸能特性的影响

研究不同纤维铺设角度和加载速率对复合材料圆管轴向压溃变形过程、初始峰值载荷和比吸能的影响。对G827/5224碳纤维/环氧树脂和759/5224玻璃纤维/环氧树脂复合材料圆管进行了轴向压溃的准静态和冲击实验。实验结果表明:碳纤维/环氧树脂圆管随着纤维铺设角度的增大,比吸能明显下降,同时初始峰值载荷缓慢降低。而玻璃纤维/环氧树脂圆管的比吸能和初始峰值载荷随纤维铺设角度变化规律不明显;准静态和冲击实验结果对比发现加载速率对2种复合材料圆管能量吸收特性影响较小;2种复合材料圆管均具有稳定的轴向压溃变形和高的能量吸收效率。研究结果为这2类复合材料圆管作为能量吸收元件的设计提供了参考。

帽型截面薄壁管梁的平均静态压溃力

文章以Weigang Chen简化的折叠理论为基础,构造了结构简单的帽型截面薄壁管梁的压溃模型。通过解析计算,得出渐进压溃时,该类管梁平均静态压溃力的表达式;对比了相同结构的帽型薄壁梁在渐进压溃时,其平均静态压溃力的预测值与试验值。与实验和有限元分析结果对比表明,该文预测值优于先前的预测结果。

层绞式海底光缆抗压扁性能研究

层绞式海底光缆具有通信容量大的优势,抗压扁性能是海底光缆最重要的性能之一。文章采用有限元分析软件,对两种典型结构的层绞式海底光缆进行抗压扁仿真,对仿真结果进行了对比分析,明确了层绞式海底光缆抗压扁性能的影响因素,得出的结论对层绞式海底光缆的设计有一定的指导意义。

踝管综合征的显微手术治疗

目的探讨踝管综合征的诊断及显微手术治疗。方法 2003年3月～2010年6月,采用显微外科技术治疗踝管综合征21例。男性15例,女性6例。患者年龄20～56岁,平均年龄35岁。病程最长2年,最短1个月。21例中14例有外伤史:11例踝关节扭伤;3例跟骨骨折。4例腱鞘囊肿;2例脂肪瘤,1例神经鞘瘤。手术方法:完全打开屈肌支持带,显露踝管,观察其内组织的病理变化情况。如腱鞘囊肿、骨赘形成予以切除,曲张静脉团予以结扎切断,跖筋膜增厚予以切开减压。病变段神经采用显微外科技术进行松解。结果本组病例均获随访,时间最长3.5年,最短1年,平均2年2个月。末次随访时,17例术后恢复良好,感觉运动基本正常;3例感觉恢复正常,足内肌力部分恢复;1例感觉大部分恢复,足内肌未见恢复。结论 踝管综合征保守治疗2～3个月无效时,应抓紧时机手术治疗。采用显微外科技术可提高手术疗效。