Analysis on the Movement of Slungshot and Impact Force

Slungshots can be induced by earthquake, causing heavy damage to people. Preliminary study of this problem was carried out. Firstly,?a mathematical model for describing the movement of slungshot was presented based on the theories of rigid body kinematics and aerodynamics. The effects of air drag and the rotation of rock were considered. Secondly, the trail of movement and the velocity were studied based on the presented model, taking the slungshot recorded in the 5.12 earthquake in the Yingxiu County as example. Thirdly, the impact force of the slungshot on the ground was studied. This study provides a reference for the forecast and prevention of the slungshot hazard.

小型振动冲击式打桩机的周期振动及分岔

考虑小型振动冲击式打桩机的塑性碰撞系统,分析系统发生冲击振动和渐进运动的条件,讨论了系统可能呈现的不同运动状态;应用数值仿真辨识了系统在两参数平面内的稳定周期吸引子的模式及参数域,并结合单参数分岔图、相图、时间历程图和吸引域揭示了系统中1/n,1-/n,2/2n和2-/2n (n≥1)等吸引子的分岔特性,得出了Sliding分岔、real-Grazing分岔和bare-Grazing分岔的产生条件。结果表明:振动器与桩架间的粘滞特性和擦碰奇异性是导致塑性碰撞振动系统独特动力学特性的重要原因,最终确定了产生最佳渐进效果时的系统参数。

碎屑流冲击桥墩的最大冲击力影响因素试验研究

通过物理模型试验探究碎屑流对桥墩的冲击效应,研究碎屑流冲击距离、体量对桥墩最大冲击力的影响规律。试验再现了碎屑流起动加速、持续冲击、稳定堆积三阶段过程。试验结果表明:最大冲击力随冲击距离的增加呈指数函数负相关,随碎屑流体量的增加而呈指数函数正相关。对比冲击力试验值与半经验理论公式的预测值发现,基于流体动力学模型的理论公式能够较好地预测碎屑流冲击桥墩时的最大冲击力,理论公式预测值比试验值平均高18%,最大预测误差23%。研究结果可为山区桥梁碎屑流灾害防治提供参考。

二维并联跨尺度压电精密位移驱动平台研制

多自由度跨尺度精密位移驱动平台在光学计量检测、半导体制造、生物医学工程等诸多领域具有广泛的应用需求。针对串联多自由度压电驱动平台结构厚重的问题,结合压电柔性铰链机构和冲击驱动原理,研制了一款结构紧凑的二维并联跨尺度压电精密位移驱动平台。通过有限元仿真和实验测试验证其性能,结果表明:压电柔性铰链定子的静态位移为7.95μm,固有频率为11.80 kHz。低频步进位移和高频平滑运动测试表明:原理样机的步进位移分辨力为100 nm,平滑运动速度为4.96 mm/s,负载力达到100 mN以上。原理样机基本满足多自由度跨尺度精密位移驱动的技术要求,在微纳光学检测等系统中具有良好的应用价值。

基于落石运动特征分析的被动防护网设计方案研究

崩塌落石是山区常见的地质灾害之一,采取有效的工程措施对危岩体进行防护治理十分必要。针对某水电站厂区自然边坡高位危岩体的安全防护设计开展研究,利用无人机航摄建立了高精度三维边坡模型,运用Rockfall数值软件模拟分析典型危岩体高危险区的落石运动特征与受灾影响范围。根据计算结果提出以被动防护网为主的防护方案及其主要技术参数,通过对比分析不同参数下的防护效果,定量确定了最优参数的防护方案。研究结果表明:在进厂交通洞上方的灌溉渠沿线设置一道高度为6 m、张拉长度100 m的RXI-150型被动防护网可有效优化危岩体落石的动能分布序列,显著提高落石拦截率,降低厂区的落石灾害风险,取得了良好的防护效果。研究成果可为该水电站边坡工程的防护设计提供了科学依据,为类似工程设计与落石分析提供参考。

火箭弹在定向管内碰撞运动的仿真研究

建立了火箭弹在定向管内运动的碰撞模型,并分析了火箭弹在管内运动的受载情况,在此基础上,对火箭弹在管内的碰撞运动过程进行建模和仿真计算,得出其运动规律。质量偏心、推力偏心和弹管间隙是影响火箭弹在管内碰撞作用和初始扰动参数值的主要因素,在考虑上述因素存在情况下,对火箭弹的碰撞运动进行仿真计算,得出一些有益结论。仿真研究为某火箭炮发射动力学分析和射击精度提高打下基础,为火箭弹和定向管的结构优化设计与制作提供参考和借鉴。

磨料水射流加工去除模型研究

采用ANSYS Fluent对磨粒流场进行瞬态CFD仿真,得到射流过程中磨粒的分布和速度;并研究射流加工区磨粒运动机制,研究表明,新型后混合式磨料水射流加工中磨粒很容易穿过射流加工的静压区直接与工件发生作用进而去除材料。建立磨粒冲击塑性材料的冲击变形磨损模型,并结合Finnie塑性剪切磨损去除模型建立磨料水射流加工去除模型,模型表明,射流加工中心区域的材料去除量最高。根据新型后混合式磨料水射流系统进行塑性材料的磨料水射流加工试验,结果表明,射流加工中心区域材料去除最高,这是由于射流加工中心区域磨粒冲击角度较大、磨粒速度较高,材料以冲击变形磨损去除为主;远离射流冲击中心区域材料去除较低,材料以剪切磨损去除为主,与磨料水射流加工去除模型是完全一致的,证实磨料水射流加工去除模型的正确性。

液滴撞击壁面气泡的产生及运动研究

液滴撞击壁面时,液滴与壁面间产生的气泡及其变化对液滴在壁面上的后续运动具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,通过气液两相流动与固壁相互作用的耦合求解,对液滴撞击壁面时气泡的产生及运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较大时,液滴与壁面间气体的压力远大于液滴内压力以及接触线附近区域液体和气体具有不同的速度分布特性是撞击壁面时液滴内产生气泡及气泡运动变化的主要原因;液滴与壁面间形成的气体层宽度将经历先增大后减小,并最终在液滴中心形成一个气泡的变化历程。液滴撞击速度小于一定值时,气泡最终半径与撞击速度呈近似线性关系,撞击速度对气泡最终半径影响较大;撞击速度超过一定值后,气体层最大宽度与撞击速度呈近似线性关系,但气泡最终半径基本不再受撞击速度的影响。

煤与瓦斯突出冲击气流形成及传播规律

为充分认识煤与瓦斯突出冲击气流的形成机理及其传播特征,基于气-固耦合作用下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,结合气体动力学理论,建立冲击气流的形成及其运移模型,并应用于煤与瓦斯突出冲击气流数值模拟分析。结果表明:煤层瓦斯压力和应力下降过程中皆存在阶段性平稳或回升现象,说明能量的释放是分阶段完成的;煤层应力的变化主要集中在卸压区、应力集中区和过渡区,其中,最大主应力的下降量和下降百分比皆高于最小主应力;当煤层瓦斯压力为2.0 MPa时,巷道内冲击气流速度可超过300 m/s,煤粉流速度受气体曳力带动可达70 m/s;冲击气流速度远大于煤粉流速度,存在气流先行煤粉滞后的现象,由此将煤与瓦斯突出过程划分为单相气流阶段和煤-瓦斯两相流阶段;巷道断面冲击力呈现出不均匀的分布特征,其部分区域出现了冲击力陡增现象;随距离的增加,强冲击力有从断面中心向外部扩展的趋势;冲击气流的流动状态与煤层瓦斯压力、突出孔洞形貌特征有直接关联;冲击气流呈射流状,在射流中会周期性地出现膨胀波区和压缩波区,同时,射流截面会出现周期性的先扩大后缩小现象,从而导致射流边界上下起伏呈波纹状;在冲击气流运移过程中通过其速度演化可划分出高速射流区、平稳运移区和回流区,回流区内存在旋涡;冲击气流受膨胀-压缩波系的影响分别会在巷道内形成楔形真空区和锥形压缩区,其静压分别处于负压状态和正压状态。

我国沙尘的来源、移动路径及对东部海域的影响

利用中国气象局提供的micaps天气资料,通过对2000—2002年发生的42次沙尘天气个例的分析,重点研究了沙尘的源地、移动路径、入海地点及对不同海域的影响概率。结果表明:影响我国的沙尘天气有70%起源于蒙古国,在经过境内沙漠地区时得以加强。沙尘粒子的移动和入海途径主要有3条:一是从内蒙古东部入侵的沙尘天气经浑善达克和科尔沁沙地后进入渤海和黄海;二是从内蒙古西部入侵的沙尘天气经内蒙古西部沙地和黄土高原后进入渤海、黄海和东海;三是从青海东部扬起的沙尘长距离输运进入黄海、东海及西北太平洋。2000—2002年,63.9%的沙尘天气会影响到海洋,其中,影响渤海、黄海和东海的概率分别为27.4%、30.9%和12.3%,影响朝鲜海峡和日本海的概率为20.2%和9.2%。

柔性驱动对转子碰摩运动特性的影响

建立了柔性驱动转子系统的动力学方程,通过求解方程得到了柔性驱动器的扭转响应和转子与定子碰摩后的冲击角加速度响应。讨论分析了柔性驱动在控制转子碰摩运动中的作用,发现转子的冲击角加速度随柔性驱动器扭转刚度的增大而增大,随柔性驱动器扭转刚度的减小而减小,说明在转子系统其他参数不变的情况下, 可通过调整柔性驱动器的扭转刚度以达到提高转子运动稳定性的目的。

侧碰试验中车门运动与假人伤害响应的相关性

根据侧碰撞试验中车门的运动特点,将车门运动的速度曲线简化为双速度平台曲线,使得车门运动对乘员伤害的影响可用接触时间、过渡段斜率及第2速度平台3个特征参数的变化完整地描述。利用MADYMO仿真软件建立了侧碰撞台车模型,研究了3个特征参数与侧碰撞假人伤害值响应的相关性。

钢靶运动对弹丸侵彻效应影响的仿真研究

为了研究靶板侧向运动对弹丸正侵彻效应的影响,运用ANSYS/LS-DYNA模拟在不同攻角条件下弹丸对不同运动速度靶板的正侵彻效应。计算结果表明:无攻角条件下,当靶板侧向运动时,弹丸的剩余速度小于侵彻静止靶板时的剩余速度,有攻角时则相反;靶板运动速度对弹丸侵彻姿态影响比较明显,且弹轴与初始位置的最大偏转角随弹靶X方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵彻运动靶过程中弹丸侵彻姿态、速度等的变化规律,可为打击运动目标的有关弹药设计提供参考。

舰船运动及变形对飞机着舰冲击载荷的影响

把着舰飞机和舰体甲板作为一耦合系统，研究了舰体运动和变形对飞机起落架冲击载荷的影响．在分析中计及甲板在冲击载荷作用下的响应及舰体在波浪中运动对冲击载荷的影响．通过对某型号飞机及舰船计算表明，舰体运动和变形对飞机着舰冲击载荷影响很明显，起落架载荷系数超出陆基飞机的规范要求，陆基飞机不能用作舰载机直接在舰上着落．

人工支点在矫治水平阻生上颌切牙的应用

目的:针对位于根尖方向的水平阻生上颌切牙的矫治,采用新设计的人工支点(国家专利号200520098473.6)以控制阻生切牙的移动并观察邻牙牙根吸收情况。方法:收集有水平方向(近远中方向)上颌阻生切牙病例3人。阻生牙均位于邻牙牙根方向。直丝弓矫治器治疗。外科手术开窗暴露切牙部分牙冠,将人工支点置于牙颈部或牙冠某一部分。牙冠处加力牵引。结果:水平阻生切牙以人工支点为移动中心而移动至正常位置,邻牙牙根无吸收现象。结论:人工支点在矫治复杂的水平阻生上颌切牙应用成功,是一个积极的具有广阔前景的治疗手段。

颗粒物料输送过程运动特性的离散元模拟

为揭示颗粒物料输送过程中的运动规律以及卸料轨迹的影响因素,采用离散单元法建立胶带输送机运输模型,对颗粒物料的输送和抛射行为进行模拟。通过颗粒物料输送过程的运动速度和抛射轨迹分析发现:颗粒在胶带输送机上的运动分为加速、抛射和碰撞3个阶段,颗粒在碰撞阶段与挡板和其他颗粒发生多次碰撞,使其速度和方向不断改变,是影响颗粒卸料落点的主要因素;颗粒物料按照入料顺序分为入料初期颗粒、入料中间颗粒和入料末期颗粒,入料中间颗粒在抛射和碰撞反弹阶段都会受到其他颗粒的干扰,其卸料轨迹和落点存在较大差异,碰撞过程中能量损失较大,是影响输送效率的重要原因。

氮爆式液压冲击器运动性能Simulink仿真及实验研究

为了提高氮爆式液压冲击器在公路夯实领域的冲击稳定性,建立氮爆式液压冲击器活塞回程运动、冲击运动的数学模型,并运用Simulink数值计算平台建立活塞运动的仿真模型。结果表明:冲程运动时,活塞加速度随时间单调减小;回程运动时,活塞加速度随时间先减小后增加,蓄能器氮气室和液压系统的配合明显提高了速度控制的稳定性。以应用氮爆式液压冲击器的小型破碎锤为例,实测不同液压系统压力下冲程和回程最大速度,通过与仿真结果比较,回程速度和冲程速度的相对误差分别为13.3%和2.6%。

HCD110型振动冲击夯运动分析及工作弹簧的设计

110型及更大质量的振动冲击夯代表了振动冲击夯的发展方向,在国内的设计与生产仍然不太成熟,其产品的结构及工作可靠性都需要不断完善。介绍了HCD110型振动冲击夯的结构,分析了其运动特性。对其关键件—工作弹簧的设计进行了研究。工作为进行更大质量振动冲击夯的设计、改良提供了参考。

风浪联合作用下电厂码头驳船系泊试验研究

文章通过几何比尺1:50的物理模型试验,对14 000 DWT驳船在风、波浪荷载不同组合工况下船舶系泊运动量、缆绳拉力、护舷承受的撞击力,以及船舶靠泊产生的撞击力和撞击能量等进行了研究。分析表明,艏艉缆与码头前沿夹角变大时可分担部分横缆受力,从而使各个缆绳的受力更为均匀;在艏、艉与码头前沿夹角为59°～60°时,港内波浪周期在12 s时,限制波浪工况为H_(4%)≤0. 6 m,满足安全的靠泊速度需小于等于0. 2 m/s。

树脂中气泡运动速度的影响因素

孔隙是影响复合材料性能的重要因素之一,而孔隙的形成与复合材料制造过程中所产生的气泡密切相关。为了有效地减少复合材料成型过程中的气泡、控制制品的孔隙含量,了解气泡在纯树脂中的运动过程是十分必要的。本文借助图像跟踪和数码采集照相系统,研究了气泡体积、树脂粘度、外压、树脂种类和树脂流动状态对单个气泡运动规律的影响。结果表明,气泡的运动速度随着气泡体积的增加、树脂粘度的减小及外界压力的减小而增大。此外,树脂种类和树脂流动状态对气泡的运动速度也有较大的影响。该研究结果将为复合材料成型过程中气泡运动模型的建立提供实验依据。