基于离散元的EMAS泡沫混凝土贯入力学性能研究

通过贯入力学试验研究特性材料拦阻系统(EMAS)泡沫混凝土在破碎碾压过程中的力学性能,并分析了冻融作用对其压溃强度及吸能效果的影响.在初步建立泡沫混凝土离散元模型的基础上,提出“虚拟试验法”,以获得泡沫混凝土离散元模型的最佳参数组合.通过模拟抗压强度试验证明了模型仿真精度可达97.7%.在此模型的基础上,研究了混凝土子颗粒及孔隙颗粒的半径和力学参数对材料贯入力学性能的影响.所提出的EMAS泡沫混凝土材料离散元模型可为EMAS拦阻过程仿真提供更为精确的研究方法.

飞机拦阻系统用超轻质混凝土制备与性能研究

文中建立“P·I水泥+惰性掺合料”胶凝材料体系制备飞机拦阻系统用超轻质混凝土,并与P·II水泥和硫铝酸盐水泥进行对比。研究结果表明,P·I水泥体系制备的超轻质混凝土气孔孔径集中分布在1.0~2.0 mm,60~150 d溃缩强度变化率为4.81%,半溃缩能软化系数和抗冻系数分别为0.67和0.70,超轻质混凝土力学性能稳定性显著提高。

飞机越界阻滞系统阻滞特性的数值仿真

为研究飞机越界阻滞系统的阻滞特性,以阻滞工程材料-—泡沫混凝土的静态压缩和落锤冲击实验为基础,通过有限元程序分析确定了仿真计算的材料模型和参数,并对FAA(美国联邦航空局)的飞机阻滞试验进行数值模拟,验证了飞机阻滞的简化模型和数值模拟方法的可行性.数值分析结果表明:阻滞效果随阻滞材料强度和铺设厚度的增大而增强,厚度达到临界值后阻滞效果减弱.

低强再生混凝土及其应用

通过疏理和分析国内外文献,结合试验论证,为建筑固废资源化提供一个新思路,即利用由废混凝土生产的再生原料(再生骨料和再生微粉)制备泡沫再生混凝土。阐述了再生骨料和再生微粉的加工工艺和复杂特性,分别介绍了再生混凝土和泡沫混凝土的力学性能及应用,并重点分析了影响泡沫混凝土性能的主要因素。充分利用再生混凝土与泡沫混凝土的自身特点,将两者进行有效结合,提出了一种低强功能化泡沫再生混凝土的制备方法,并确定了可行的配合比。最后,对这一研究方向进行了展望,提出了拦阻系统被破坏后现场实现二次、多次再生的可能性,使其具有更高的利用价值。研究结果表明:在同一种配合比下,泡沫混凝土的强度和密度远低于再生混凝土;用再生细骨料取代标准砂后,所得泡沫再生混凝土的强度和密度会进一步降低;所制备的泡沫再生混凝土符合规范《特性材料拦阻系统》(MH/T 5111—2015)中提出的耗能曲线要求,验证了将其用作机场跑道端末端安全区特性材料拦阻系统的可行性。

特性材料拦阻系统设计所需的起落架限制载荷确定方法

在特性材料拦阻系统(EMAS)设计中,飞机起落架的安全性既是飞机安全性的重要标志之一,亦是产生拦阻力的重要保障。起落架限制载荷是评估起落架安全与否的重要参数。这些参数因起落架型号不同而异,且掌握在飞机制造商手中,不对外公布。根据我国民用航空规章25部中有关牵引载荷、滑行刹车等条款,以及飞机的机场规划手册建立了飞机起落架限制载荷计算方法;并将该方法计算的限制值与参考文献的限制值进行了对比。该方法可以计算飞机起落架的水平和垂直载荷限制值。该方法已经成功地应用于2011年12月我国进行的一系列EMAS真机验证试验。结果表明该方法能够满足飞机在EMAS中起落架安全性评估的要求。

飞机拦阻系统用超轻质混凝土组成设计研究

为保持飞机拦阻系统用超轻质混凝土溃缩强度的长期稳定,设计了“P·I水泥+惰性掺合料”胶凝材料体系,基于超轻质混凝土的干密度及溃缩强度的变化规律,确定了关键制备参数的适宜取值范围,研究了超轻质混凝土的孔结构特征。结果表明,“P·I水泥+重质碳酸钙”体系下超轻质混凝土在60 d后溃缩强度基本保持稳定,重质碳酸钙掺量为63.0%~64.3%时,超轻质混凝土60~150 d溃缩强度变化率为0.93%~7.08%,压溃曲线平台段应力偏差为±4.98%~±9.70%。发泡剂和稳泡剂的推荐掺量分别为4.4%、5.0%,稳泡剂能优化超轻质混凝土孔径分布。适宜水胶比为0.54~0.56,提高水胶比可能增加气孔的数量。

机场跑道拦截系统经济性决策模式

机场安全是飞机飞行安全的关键研究环节之一,降低飞机安全事故发生的概率是机场管理部门努力的目标。过去曾发生过飞机冲出跑道事故,要避免此类事故的发生,除延长跑道长度之外,还可使用一新型民航机用拦截系统,即工程材料阻挡系统(Engineered Material Arresting System,EMAS),但该系统虽获得认可,还无法提供一套完整的评估流程供参考。本文着力于建立一个完整的评估模式,根据评估机场跑道长度提出改善方案,并对改善方案进行经济分析,以得出方案对机场、航空公司及旅客长期的经济影响。

飞机越界阻滞系统动力学模型

飞机越界工程材料阻滞系统是用来防止飞机冲出跑道的专用装置。该文首先阐述了工程材料阻滞系统的结构和工作原理,然后通过合理的假设和简化建立了系统的动力学模型,将问题归结为一组非线性动力学方程。在此基础上,通过相空间变换将模型转化为一阶微分方程组,然后采用Runge-Kutta方法对方程组进行求解,并编程实现了模型的数值仿真。仿真算例表明:建立的动力学模型是合理的,数值仿真是可行的。

飞机越界阻滞过程中乘客安全性分析

飞机越界工程材料阻滞系统是用来防止飞机冲出跑道的专用设备,该系统必须保证乘客在阻滞过程中的安全性。该文通过合理的简化建立了阻滞过程中乘客安全性分析的动力学模型,将问题归结为一组非线性动力学方程。然后,通过相空间变换将问题转化为一阶非线性微分方程组,采用Runge-Kutta方法对方程组进行数值求解,且开发了相应的仿真程序。仿真算例表明:该文建立的动力学模型和计算结果是合理可信的,利用该文方法可以进行阻滞过程中乘客安全性的评价。

特性拦阻材料的台架实验装置研制

本文建立了单轮负载、平台拖动式的台架实验装置,并开展了验证实验。该装置主要包括固定框架、吊篮、活动平台、机轮夹持组件和传感器。将拦阻材料安装在活动平台上,通过牵引活动平台实现机轮对拦阻材料的碾压。该装置可以更换不同机轮、安装不同性能的拦阻材料;实验条件包括机轮胎压、机轮承重等参数;传感器可以测量实验过程中机轮受到的拦阻力、机轮压入深度等参数。该装置可以为研究机轮规格、胎压、承重、拦阻材料性能等对拦阻力的影响提供实验手段。验证实验结果表明,所建立的装置可以满足机轮与特性拦阻材料力学模型研究的需要。

飞机拦阻系统拦阻力模型的实验研究

为了研究建立飞机机轮与特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,简称EMAS)之间作用力的计算模型,设计建造了专门的实验装置。通过改变机轮尺寸、运动速度、负重、轮胎胎压,泡沫材料的厚度与强度等参数,开展了大量实验,发现了泡沫材料在机轮碾压下的一些物理现象,获得了实验数据。在这些实验结果的基础上建立了拦阻力模型,并对模型的准确度进行了验证。研究表明:1)机轮运动速度对拦阻力的影响较小;2)被机轮碾压后材料是处于压透状态还是处于未压透状态对拦阻力有重要影响;3)泡沫材料的强度水平对拦阻力的影响是复杂的,增加材料强度可能降低拦阻力;4)建立的拦阻力模型较好地反映了实验现象;5)在实验范围内,模型对机轮所受拦阻力计算结果相对偏差的平均值小于10%,最大相对偏差为17%。

飞机拦阻系统模型研究

为了研究特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,EMAS)的动力学模型,创造性地研究了泡沫混凝土材料的力学特性,建立了机轮/拦阻材料之间的静力学模型和拦阻系统的动力学模型,设计建造了专门的实验装置并用B737飞机对模型进行了试验验证。本研究提出的双侵彻实验方法可以较好地表征材料的力学性能;设计建造的台架实验装置能够研究机轮对拦阻材料的碾压机理;建立的机轮/拦阻材料间力学模型和飞机拦阻动力学模型通过了一系列试验验证。以该研究为基础形成EMAS产品,已经在8家机场安装了9套,创造直接经济效益2.9亿元。