穿越走滑断层隧道错动影响分区及隧道节段式衬砌抗错断性能控制

为了揭示中国西部地区穿越活动断裂公路隧道工程的变形及力学特性,通过数值模拟分析了断层左旋走滑运动对隧道结构产生的错动响应,建立隧道受断层错动影响分区,并提出隧道节段衬砌铰接设计这一抗错断措施。通过对比在影响区内设置不同长度节段衬砌时隧道结构的应力、位移响应规律,得出最优衬砌节段布置形式。研究结果表明:断层走滑错动2.5 m时,隧道结构受错影响范围为断层与活动盘交界面附近2.7 d(d为隧道跨径)内,定义1 d~2.7 d范围内为次要影响区,1 d范围内为主要影响区;通过对比分析发现3 m节段对衬砌结构水平位移和最大剪应力的控制效果最好,峰值最大降低率分别达到了3.38%和43.34%;隧道结构在断层交界面附近水平位移达到最大,随后向两侧较远位置变形不断减小至平稳;可见隧道结构沿纵向所受的最大剪应力值集中在错动影响区内,且在此范围内变化相较此范围外更加剧烈,错动影响区是抗断层错动设防重点关注对象。研究结果可为隧道抗错断设计提供参考。

基于风险矩阵法的合肥新桥国际机场鸟击风险评价

为了给机场管理部门制定长期的、靶向性的、动态的鸟击防范对策提供理论依据,通过对合肥新桥国际机场开展一整年的鸟类调查(2021年1月—12月,共记录鸟类22698只),发现鸟类17目49科171种,选取鸟类的体重、集群、数量、飞行高度和活动时间5种鸟击影响因子为评价指标,使用风险矩阵法评价不同鸟种的鸟击风险,划分了高、中、低3个鸟击风险等级及相应风险接受准则。评价结果表明:在机场活动的这些鸟类中,可导致高风险鸟击的有10种、中风险的有15种,其余的146种为低风险。将评价结果与机场2014—2021年间发生的、已知肇事鸟种的179起鸟击事件进行对比,显示评价为高风险的10种鸟,年均鸟击次数为1起·种^(-1),导致过3起鸟击征候;中风险的15种鸟则为0.4起·种^(-1),导致过1起鸟击征候;低风险的146种鸟低至0.04起·种^(-1),未导致过鸟击征候。说明本研究采用的风险矩阵法及选取的评价指标适用于合肥新桥国际机场的鸟击风险评价。评价结果为合肥新桥国际机场的鸟击防范工作提供了必需的基础数据。

复合材料蜂窝夹芯板抗鸟弹高速冲击性能研究

为了研究复合材料蜂窝夹芯板在鸟弹高速冲击下的抗冲击性能,以及蜂窝夹芯材料在机械结构轻量化设计上的运用。通过有限元仿真软件LS-DYNA建立了模拟明胶鸟弹冲击含玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料面板、等效化NOMEX芳纶纸蜂窝芯的仿真模型。研究了芳纶纸和铝合金两种蜂窝材料、蜂窝芯胞元壁厚、复合材料面板和铝合金两种面板材料对蜂窝夹芯板的抗冲击性能影响。结果表明组件中蜂窝芯厚度和面板厚度对复合材料蜂窝夹芯结构抗冲击性能都有较大影响。同等结构参数下,铝蜂窝、铝面板对抗鸟弹高速冲击性能更好。等质量不同厚度时,复合材料面板和芳纶纸蜂窝抗冲击性能更好,更适合用于机械结构的轻量化设计。

蜂窝夹芯雷达罩抗鸟撞冲击性能仿真分析

在雷达天线罩抗鸟撞冲击响应有限元分析中,为了有效克服有限单元法在模拟鸟体局部大变形计算中的不稳定性以及更好地模拟鸟体铺展、飞溅效果并提高鸟体与天线罩接触区域的计算精度,需要采用FEM-SPH耦合方法模拟鸟体高速撞击天线罩的动态力学响应过程。文章分别采用FEM、SPH和FEM-SPH耦合方法对1.8 Kg的鸟体以150 m/s的相对速度撞击天线罩三明治夹芯结构的不同位置开展了有限元仿真研究。仿真结果表明,FEM-SPH耦合方法能够充分发挥FEM法和SPH法各自的优势,能更精细地描述鸟体撞击到天线罩上的变形、失效以及铺展过程。进一步研究发现,泡沫铝夹芯层材料在吸能方面起着主要作用,且鸟撞位置对天线罩的整体变形具有显著影响,鸟撞最危险位置发生在雷达天线罩正面中心靠下位置,此时最大位移为123.5 mm,为上部位置最大位移值的1.8倍。

氧化锌避雷器故障状态指示器试验方法研究

氧化锌阀片在冲击电流的作用下,短时间内有大量的电流流过,阀片吸收冲击能量后的升温过程可近似看作绝热温升,因而冲击老化的机理主要是热老化。冲击老化会给阀片造成较大的损坏,多次冲击对阀片老化造成累积效应。资料中显示阀片在4/10μs波形、100 kA冲击电流作用后,其在直流1 mA电压下的功率损耗可增加20%。试验发现,用于线路避雷器标称放电电流为10 kA的ZnO阀片在经过18次20 kA、8/20s电流的冲击后,阀片功率损耗为初始功率损耗的2倍,根据功率损耗密度分析法,可认为此时阀片已接近其寿命终点。对于带间隙线路避雷器,在正常运行时不承受工频电压,不存在泄漏电流,可以记录避雷器遭受冲击大电流的次数,用于反映避雷器的寿命检测,达到设定值会有告警指示。

着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响

目的探讨穿鞋和裸足跑在不同触地方式下对足部受力特征的影响。方法利用Medilogic鞋垫式足底压力测试系统和Kistler三维测力台采集12名健康男性受试者在着鞋与裸足情况下分别进行后跟触地与前掌触地慢跑(3 m/s)时的受力特征,包括地面反作用力、冲击力峰值、最大负载率、足底压力峰值以及冲量。结果 (1)后跟触地时,穿着运动鞋可以显著降低最大负载率,并且延缓冲击力峰值出现的时间。前掌触地时,穿鞋时的最大蹬地力量要显著大于裸足;(2)不同触地方式对于足底各区域压力峰值参数的影响相较于着鞋条件更多,主要表现为两种触地方式之间对于足中区和足后区足底压力峰值和出现时间的差异。结论不同触地方式对慢跑时的足部受力影响更为显著。穿鞋后跟触地跑能降低冲击负荷,而裸足前掌触地跑则会使足底压力过度集中于足前部,提示慢跑时无论采用何种触地方式均可以通过选择合理的运动鞋来减小足部受力。

飞机层合风挡鸟撞击有限元数值模拟

建立了鸟撞击层合风挡三维有限元分析模型，对层合材料采用具有失效模型的率型本构模型，用非线性接触—碰撞有限元程序模拟了飞机层合风挡的鸟撞击动响应过程，给出了层合风挡鸟撞的计算实例，讨论了层合风挡结构被鸟冲击变形破坏的机理，数值模拟结果为层合风挡抗鸟撞击叠层设计提供了理论依据。

基于神经网络方法的鸟撞飞机风挡冲击载荷反演

以鸟撞实验中传感器实测信号为基础 ,结合有限元正问题计算方法与神经网络理论 ,构造小波动态延时反馈神经网络 ,并详细分析了该网络的结构参数、对比了网络单点应变输入法、两点应变输入法以及三点 (多点 )应变输入法的训练效率与反演精度 .构造的神经网络可以高精度地反演出鸟撞飞机风挡过程中冲击载荷时间历程 ,同时具有较高的抗干扰能力 ,且训练过程平稳、训练效率高 .根据已有的研究成果 ,提出了鸟撞实验应变传感器建议布置 ,可以在满足实验测量要求的基础上简化实验过程 ,提高实验效率 .

复合材料加筋壁板鸟撞动响应分析

考虑复合材料蜂窝夹芯结构的冲击损伤,采用接触碰撞耦合方法研究了复合材料加筋壁板的抗鸟撞性能。鸟撞方式包括垂直冲击和斜冲击两种,复合材料的冲击损伤模型采用Chang-Chang模型,分析了三种鸟撞速度下鸟撞性能参数如复合材料壁板的失效单元数、鸟体剩余动能和筋条的变形,以及复合材料壁板和筋条在某一鸟撞速度下应力随筋条数的变化规律。计算结果表明:垂直冲击和斜冲击下复合材料加筋壁板的抗鸟撞性能不同,并非筋条越多越有利于改善抗鸟撞性能,筋条有时还可能起反作用。

铁粉的高速冲击复压成形

采用高速冲击复压技术压制铁基粉末,研究在不同预烧结温度下冲击能量对生坯密度、最大冲击力、脱模力和径向弹性后效的影响。结果表明:在不同的预烧结温度下,生坯密度均随着冲击能量的增加而逐渐增大。当复压冲击能量为6 944 J时,预烧结温度为780℃的生坯密度达到7.65 g/cm3,其相对密度约为98.4%。在相同的复压冲击能量下,780℃预烧结温度时压坯的密度较高,最大冲击力较小,脱模力较小,弹性后效更低。

鸟撞飞机风挡非线性数值分析

采用非线性有限元法,基于ABAQUS/Explicit软件平台及内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了鸟撞飞机风挡的力学分析模型。比较了有限元模型中玻璃骨架、弧框和橡胶垫片对风挡动响应分析结果的影响,并与全尺寸风挡鸟撞试验数据进行了对比。对比结果表明,考虑了玻璃骨架、弧框和橡胶垫片的有限元模型所计算得到的位移、应变曲线与试验实测曲线的一致性有了改善。最后,探讨了玻璃骨架、橡胶垫片的厚度和弹性模量对风挡抗鸟撞能力的影响规律,为风挡的抗鸟撞设计及改型提供参考。

摆锤刀刃半径对夏比V型冲击吸收能量的影响

为研究不同尺寸摆锤刀刃锤头对冲击试验结果的影响,采用刀刃圆角半径分别为2mm和8mm的锤头对多种材料进行夏比V型冲击试验,并从吸收能量、断口形貌等方面分析V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量K_(V2)与8mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量K_(V8)的变化规律,研究摆锤刀刃尺寸对夏比V型冲击吸收能量的影响。结果表明:在韧脆转变温度曲线上平台区和转变区(塑性断口)范围内,K_(V8)大于K_(V2);在转变区(脆性断口)范围内,K_(V2)大于K_(V8);在下平台区,KV8与K_(V2)几乎相等。

液压冲击器配流阀设计方案的研究

对液压碎石机的技术性能进行了分析,指出其主要不足。采用压力反馈原理,论述了一种全液压独立无级调节冲击能和冲击频率液压冲击器及其液压控制系统,它的结构特点、设计原理和技术性能,具有高效、节能和适用范围广等特点。

鸟体姿态对结构抗鸟撞性能的影响

低于现行标准规定能量的大量鸟撞事故中,航空结构仍然发生实质性破坏的情况,说明只考虑鸟体的质量和速度不足以保证飞机安全。本文中针对弹性平板、雷达罩及机翼前缘等飞机典型结构,开展了不同姿态鸟体的鸟撞分析研究。分析结果发现,鸟体姿态对结构的抗鸟撞性能有比较显著的影响,不同的结构特点反映的响应规律也不同:对吸能结构,姿态角越大,吸收的能量越多,被保护的结构就越安全;而对承力结构,姿态角越大,高应力区域越大,结构就越危险。因此,在结构的抗鸟撞安全性评估中,除了完成特定姿态鸟体的鸟撞实验,针对危险工况还应通过数值分析评估不同鸟体姿态的结构撞击响应,进一步确保结构的抗鸟撞能力。

鸟撞飞机风挡夹层结构数值分析

用非线性显式动力分析软件LS-DYNA建立了风挡夹层结构有限元模型,鸟体用ALE格式和与应变率相关的随动硬化材料模型,风挡夹层用Lagrange格式和双线性随动硬化材料模型,对鸟撞击风挡进行了数值计算,分析了夹层结构应力分布,为飞机风挡设计提供理论依据。

蜂窝夹芯雷达罩结构的鸟撞数值分析

运用非线性动力学有限元软件PAM-CRASH对鸟撞击蜂窝夹芯结构雷达罩的过程进行了数值分析。在有限元建模中对材料模型的选取做了详细的讨论。根据适航标准,使用1.80kg的鸟体进行鸟撞分析。在不考虑材料应变率强化作用的情况下,计算了鸟体对结构上21个不同位置的撞击,给出了雷达罩结构吸收冲击能量随撞击位置的变化规律。对玻璃纤维面板材料的应变率强化作用进行讨论,对比分析了应变率强化作用对计算结果的影响,数值模拟结果可为雷达罩鸟撞实验提供参考。

J422焊条再引弧性能的研究

本文对J422焊条再引弧性能的影响因素及其机理进行了研究。试验研究结果表明,焊条的再引弧性能,主要取决于其药皮中活性TiO2的含量,并受大理石(CaCO3)的制约。而焊条再引弧的导电原因,则是焊条药皮套筒内熔渣中存在亚稳定的中间产物TiO及其放出的自由电子。

单元尺寸对复合材料层压板蒙皮鸟撞模拟的影响分析

通过仿真与试验的对比分析,分析结构单元尺寸对飞机尾翼复合材料蒙皮鸟撞模拟精度的影响。基于PAM-CRASH软件,用光滑粒子流体动力学方法建立适航条例所规定鸟体结构模型,用二维壳单元模拟层压板结构,通过试算计算出多种单元尺寸下结构破损的临界速度。结果表明,在层压板不发生破损的情况下,单元尺寸对位移计算结果影响很小;临界破损速度的计算值随着单元尺寸的增大而增大;当层压板单元尺寸为5 mm时,临界破损速度和应变响应与实测结果吻合最好。

飞机风挡鸟撞破坏的一种耦合接触碰撞数值模拟

推导了ZWT犁非线性粘弹性本构方程的增量迭代形式;介绍了LS-DYNA3D中材料子程序和破坏准则的定义方法:通过计算实例编写ZWT型非线性粘弹性材料子程序,并将关键字定义方法应用于鸟撞飞机风挡的破坏准则研究,鸟撞有限元数值模拟采用接触碰撞耦合解法。结果表明:结合编写材料子程序和关键字定义可以开展飞机风挡的鸟撞破坏研究。

不同摆锤刀刃对管线钢夏比冲击试验的影响及分析

为比较不同摆锤刀刃锤头对冲击试验结果的影响,采用8mm摆锤刀刃锤头和2mm摆锤刀刃锤头对X65管线钢进行系列夏比冲击试验,对测得的冲击能量进行比较分析。结果表明:在较高的能量范围内,采用8mm摆锤刀刃比采用2mm摆锤刀刃测得的冲击吸收能量高;随着试验温度的降低,两种不同摆锤刀刃下的冲击吸收能量值均逐渐减小,采用8 mm摆锤刀刃测得的冲击吸收能量下降更多;在较低的能量范围时,两者之间的差值变小;采用8 mm摆锤刀刃确定的韧脆转变温度高于采用2 mm摆锤刀刃确定的韧脆转变温度。