准静态压缩下“EPE/瓦楞纸板”缓冲系统能量吸收的研究

本研究主要探讨了发泡类材料与瓦楞纸板的共同缓冲作用。本研究将“EPE/瓦楞纸板”看作缓冲包装系统,并对其进行准静态压缩试验,得到材料的应力-应变曲线和能量吸收图,探究环境温度、EPE密度、EPE厚度对缓冲包装系统力学性能、能量吸收性能的影响。在应变为0.6时,组合缓冲系统(EPE_3、EPE_5)标准化能量(W/Es)吸收分别为0.2266、0.2024,较对照组EPE(W/Es=0.1835)增加了23.5%、10.3%;应变为0.6时,随着温度由-20℃增加至23℃、40℃,EPE_3吸收的标准化能量明显减小,EPE_3吸收的能量分别减少17.7%、20.9%,而EPE_5吸收的能量分别减少11.8%、19.9%;在上述应变状态下,EPE密度为24g/cm3的试样组合缓冲系统(EPE_3、EPE_5)具有最高的标准化能量吸收,分别为0.1916、0.1745;EPE厚度为30mm、40mm、50mm的组合材料(EPE_3、EPE_5)能量吸收曲线(W/Es-ε)重合度较高。瓦楞纸板在组合缓冲系统(EPE_3、EPE_5)中的缓冲作用不可被忽略;温度升高,组合缓冲系统的能量吸收会减少;EPE密度对组合缓冲系统力学性能有影响且存在“阈值效应”。EPE厚度对组合缓冲系统的力学性能影响不显著,增加EPE厚度会导致能量吸收曲线(W/Es-σ/Es)趋于平滑,使得最佳吸能点难以辨识。

溪洛渡大坝混凝土芯样动态轴拉试验研究

利用MTS大型静、动材料试验机对溪洛渡大坝混凝土芯样开展了动态轴向拉伸试验研究,试验共计32个φ220 mm×440 mm圆柱体试件。试验分别开展了不同应变速率(1×10^(-6)/s、1×10^(-4)/s、5×10^(-4)/s、1×10^(-3)/s)下静、动态单调加载和预加不同初始静载(0%、30%、60%)的单调动态加载(5×10-4/s)。大坝混凝土芯样试验成果,揭示了当前溪洛渡大坝混凝土的静态抗拉力学特征及在动态荷载作用下抗拉强度、峰值应变和吸能能力等随应变速率的变化规律,以及初始持续静态荷载对动态抗拉性能的影响。通过试验数据拟合及统计分析,建立了溪洛渡大坝混凝土的抗拉应力应变曲线解析表达式。试验成果将为溪洛渡大坝抗震深化研究提供科学依据。

应力-能量法在柱形空气衬垫中的应用研究

采用应力-能量法,设置六个能量水平对柱形空气衬垫进行动态压缩试验,通过数据拟合得到动应力与动能量之间的指数函数关系式,拟合出缓冲曲线。再通过传统试验获得不同跌落高度下的缓冲曲线。由应力-能量法得到此种规格柱形空气衬垫的动应力和动能量之间的函数关系式为拟合优度R^(2)=0.9966。在150mm、200mm、250mm三种跌落高度下进行缓冲曲线对比,峰值加速度的最大相对误差为13%,最小相对误差为0.2%。结果表明应力-能量法可以代替传统方法预测空气衬垫在任意高度和厚度下的缓冲曲线。

蜂窝纸板动态缓冲特性曲线测试分析

通过动态压缩试验 ,测试 4种厚度蜂窝纸板的最大加速度静应力曲线 ,研究蜂窝纸板的动态缓冲特性 ,获得蜂窝纸板的最大加速度静应力曲线的特征系数和经验公式 。

二维动静组合加载下岩石破坏的试验研究

为模拟地下深部开采中二维应力状态下矿岩采掘及某些矿柱的稳定性问题,将特制的一维水平静压装置和Instron电液伺服材料试验机组合进行二维动静组合加载下红砂岩破坏的试验,研究当动载固定不变时红砂岩在不同水平静载和不同竖向静载下破坏的基本规律和特征,为深部采矿和矿柱等的稳定性分析提供理论与试验依据。

受静载荷的岩石在周期载荷作用下破坏的试验研究

为了研究受静载荷的岩石在周期载荷作用下破坏及变形发展规律,在Instron电液伺服材料试验机上进行了红砂岩的单轴动静组合加载试验。采用自制的一维水平静压加载装置,配合Instron电液伺服材料试验机进行了红砂岩的二维动静组合加载试验。试验表明,受静载荷的红砂岩在周期载荷作用下的破坏形态因所受静载荷的状态不同而不同,在周期载荷作用下的应力-应变曲线表现为滞回圈先疏后密再疏,直至破坏;相同条件的受静载荷的红砂岩受不同周期载荷作用时,尽管其应力-应变曲线表现为不同的滞回圈数和不同的全应变,但仍与岩石在周期荷载作用下疲劳破坏的极限变形规律一致,并且破坏岩石所消耗的有效全应变能有向相同值发展的趋势。

蜂窝纸板动态缓冲性能分析研究

目的研究蜂窝纸板动态缓冲系数与最大静应力之间的关系。方法通过动态跌落冲击实验,研究厚度为10,20,30,40和50 mm的蜂窝纸板的动态缓冲性能。结果得到了动态跌落冲击实验的动态缓冲系数-最大静应力曲线。结论蜂窝纸板厚度越大其能够承受的冲击越大,在每个跌落高度都能找到曲线的最低点,且每种规格的蜂窝纸板都有一定的使用范围,为缓冲设计的最优化提供一定的数据参考。

发泡聚丙烯动态缓冲性能分析

目的研究发泡聚丙烯材料的动态缓冲特性。方法对发泡聚丙烯材料进行动态压缩试验,分析密度、厚度、跌落高度对发泡聚丙烯动态缓冲性能的影响。结果发泡聚丙烯密度越大,动态压缩特性曲线最低点对应的加速度和静应力越大,最小缓冲系数越大。发泡聚丙烯厚度越大,曲线最低点对应的最大加速度越小,对应的静应力越大。随着跌落高度的增加,曲线最低点对应的最大加速度逐渐增加,静应力逐渐减小。结论在安全范围内,考虑到轻量化和成本因素,选择缓冲材料时需要综合考虑材料的密度、厚度以及实际的运输环境。

棉花早期阴燃特性及棉包包装存储方法研究

目的基于棉花早期阴燃特性,提出针对性的棉包包装方式及棉包储存方法。方法利用可控加热装置加热棉花,采用CO传感器采集棉花受热所产生的CO气体,并加以分析。在模拟棉垛下,使用CO传感器结合多点测量法,测量CO气体在棉垛内的散逸轨迹。结果棉花在温度为120℃左右时开始产生CO气体并散逸,并得出了棉花在不同温度下产生CO气体的速率。阴燃前期,CO在棉垛内以阴燃点为原点,沿着缝隙缓慢地向四周扩散,且CO气体浓度与缝隙大小呈反比。结论将棉包以单个或数个为单位,用阻燃PE膜包装或适当减小棉垛规模的存储方法可以缩短棉垛早期火灾预警时间。

基于应力-能量法的缓冲包装材料性能研究

目的研究不同密度衬垫材料的动态缓冲特性曲线获得方法,获得不同密度衬垫材料的材料性能变化规律,以提高测试效率。方法针对不同密度的EPS进行动态压缩实验,通过对比不同密度下应力-能量方程的关键材料常数a和b,进行材料常数在密度不同时的变化曲线拟合,分析材料不同密度之间a和b的变化趋势。结果经过多次不同函数类型的曲线拟合及对比分析,得到衬垫材料在不同密度下应力-能量方程的a和b,及其符合特定多项式的数学关系式。结论得到了EPS材料的应力-能量方程式及材料常数a和b的变化趋势函数,由此获得同一衬垫材料在任意密度下的动态缓冲曲线。

热压铍材静-动态变形行为及其本构方程

采用改进的PTW方程和LM参数方程构建了一个新的金属材料本构方程模型;应用Hopkinson压力杆法获得热压铍材不同温度和应变速率下静-动态应力-应变曲线数据,确定了本构方程中材料参数。结果表明,计算曲线与实验曲线吻合的较好,该本构方程可应用于预测热压铍材不同温度和应变速率下静-动态流变应力。

聚丙烯夹芯板动态缓冲性能的研究

探索动态应力-能量法提高试验效率,预测3种不同夹层结构的聚丙烯板的动态缓冲曲线。研究其变化趋势,与常用的蜂窝纸板进行对比,分析其缓冲性能的优劣。结果表明:聚丙烯夹芯板的厚度越厚,最低点的最大加速度值越小,静应力越大。跌落高度增加,对板材冲击能量的吸收减少,单位面积上所能承受的冲击载荷减少。厚度均为10 mm的3种不同夹芯结构的聚丙烯板与蜂窝纸板的动态缓冲性能相比,脆值为40 g的产品选择蜂窝型芯层聚丙烯板作为缓冲材料所需承载面积最小,其次是米字型芯层聚丙烯板。对常用缓冲材料无法保护的重物而言,聚丙烯夹芯板的强度高,缓冲性能更好。得到3种不同夹层结构的聚丙烯板的动应力-动能量表达式,由此可以获得不同厚度、不同跌落高度的动态缓冲曲线,为今后选用缓冲材料提供理论依据。

确定缓冲曲线的应力-能量法研究

应力-能量法是确定缓冲材料缓冲曲线的主要方法,其能预测任意高度的缓冲曲线,操作简便,且基于试验所得数据进行推算,可以得到较为精确完整的缓冲曲线,但由于应力-能量法是以假定缓冲材料在受到冲击过程中没有能量损失为前提,且该法较易受人为因素的影响,故利用应力-能量法的动能量公式计算得到的能量不够精确。现有对应力-能量法的应用研究可分为直接应用和改进应用两个方面,今后的研究可适当减少能量水平和跌落次数,进一步优化数据拟合函数的选取以及试验数据,从而更大程度地节省材料及试验时间,以获得更准确的缓冲曲线。

新型扭振减振器的结构静动态强度研究

利用有限元理论和工具计算和分析了一种新型扭振减振器的静动态应力应变及强度。首先用Hypermesh软件对在UG环境下建立的该新型扭振减振器实体模型进行前处理,再基于ANSYS,对该扭振减振器在静载荷(极限工作载荷)与动载荷(怠速和行驶工况下的实际工作载荷)作用下的应力和应变进行计算,并对其结构进行强度分析,在分析动态强度时,为精确计算出载荷值,对动载激励进行频谱分析,得到减振器主要零件在静载作用下的最大等效应力及动载作用下的应力时间历程曲线。在动载作用下,减振器各零件均满足强度要求,怠速下各零件最大应力值大于行驶工况的值,而在静载作用下,铆钉这一零件不满足强度要求,为此,提出了两种改善铆钉强度的合理方法。

丝瓜络材料静态缓冲性能试验及分析

目的研究得到丝瓜络材料的静态缓冲系数与最大应力曲线,为应用丝瓜络作为缓冲材料的计算提供理论依据与实验数据。方法参考GB 8168—1987包装用缓冲材料静态压缩试验方法,在电子万能实验机上测试不同分组样件,研究受力方向、尺寸、湿度、结构等因素对缓冲性能的影响,以及该材料与其他缓冲材料(聚脂海绵、瓦楞纸板)静态缓冲性能的对比。结果得到了丝瓜络材料力-位移曲线与应力-应变曲线,并计算得到了缓冲系数-最大应力曲线。结论丝瓜络是缓冲性能优越、环保的自然材料,可完全降解。完整的丝瓜络圆柱体纵向受压时的缓冲性能与瓦楞纸板结构以及蜂窝纸板结构类似,丝瓜络单层外壁材料可重叠横向受压,其缓冲性能与聚脂海绵类似,在大载荷情况下优于聚脂海绵。去除内芯的丝瓜络缓冲性能优于完整的丝瓜络圆柱,丝瓜络代替其他缓冲材料完全可行。