某型舰船设备大负载复合材料支承冲击强度试验方法研究

舰船设备支承件的冲击特性研究受到各国海军的重视,然而超过常规冲击机能力范围的冲击载荷等要求,使得开展大负载支承件冲击强度试验成为难题。以某型动力设备的大负载复合材料支承为对象,采用水下非接触爆炸的方式,以标准浮动冲击平台冲击环境为输入参数设计其冲击强度试验方法:在低速冲击条件下,通过保证冲击载荷、降低试验负载质量、提高系统安装频率的途径来设计试验装置,依据冲击谱和冲击载荷计算对应的试验冲击因子来设计强度试验工况,并得出了实际试验与设计参数之间因试验系统多个结合面对冲击载荷传递影响的折减系数。试验结果表明,复合材料支承承受的冲击载荷与要求值之间的偏差在5%以内,为今后开展类似试验提供了参考。

顶板冲击荷载作用下锚网支护巷道变形破坏规律研究

为研究顶板冲击荷载作用下锚网支护巷道的变形破坏规律,以华亭煤矿250104运输巷为背景,采用FLAC^(3D)分析了不同冲击荷载波速、角度以及偏轴距条件下锚网支护巷道围岩的应力、变形以及塑性区变化特征。研究结果表明:顶板冲击作用下,巷道顶板及两帮岩体塑性区将向上方及两侧逐渐扩展,且其最大位移呈指数衰减式增长;随顶板冲击荷载波速增大,巷道周边岩体最大位移呈指数递增式增大;随顶板冲击荷载角度增大,巷道顶板及两帮最大位移呈“S”形增长变化,冲击角度为90°时对围岩稳定性最不利;随顶板冲击荷载偏轴距增大,巷道顶板及冲击侧帮部岩体最大位移出现先增后减的变化规律,冲击偏轴距等于5.0 m时对巷道安全威胁最大。

基于双气炮冲击试验系统的冲击响应谱试验技术

针对大尺寸结构垂向高量级冲击响应谱的试验需求,通过对比冲击响应谱试验的各类实现方式,提出基于高量级气炮冲击试验系统进行两点冲击的试验技术。验证试验表明,采用双气炮可以实现大尺寸结构垂向高频高量级冲击试验的边界均匀性,避免单点冲击响应谱试验的欠试验问题,为航天器整机研发提供更真实可靠的数据。同时,双气炮冲击试验系统在理论上具备扩展能力,可为更大尺寸产品的高量级冲击响应谱试验提供支持。

立轴冲击式破碎机物料颗粒破碎特性的试验研究

立轴冲击式破碎机中物料颗粒的破碎过程极其复杂,为了更好地量化物料颗粒的破碎行为,从而揭示破碎机的破碎机理,提出了一种基于主动冲击试验的物料颗粒破碎特性的分析方法。首先,针对目前多采用的被动冲击试验方式与物料颗粒在破碎机中的破碎方式存在差异的问题,设计并搭建了以压缩气体为动力的主动冲击破碎试验装置;其次,为探究物料颗粒在主动冲击条件下的冲击破碎特性,在断裂力学的理论基础上,以t10-Ecs模型为冲击破碎特性评价指标,建立了基于比冲击能量的物料颗粒冲击破碎模型;然后,以石灰石颗粒为研究对象,采用自主搭建的主动冲击破碎试验装置,开展了4种不同粒级的物料颗粒在不同冲击速度下的单次冲击破碎试验;最后,通过对物料颗粒破碎产物的筛分分析,深入探究了比冲击能量和颗粒初始尺寸对颗粒破碎特性的影响。研究结果表明,破碎程度指数t10随着比冲击能量Ecs增大呈负指数形式上升;破碎特性参数A×b的拟合结果表明石灰石材质的抗冲击破碎能力较弱,用于机制砂的生产时可降低生产能耗,适用于机制砂的生产;石灰石颗粒的整体易碎性随着颗粒初始尺寸的增大而降低,破碎产物中各粒度颗粒的含量随着比冲击能的增加而增加;比冲击能与颗粒初始尺寸对石灰石颗粒的破碎程度存在交互影响,颗粒初始尺寸对破碎程度的影响随着比冲击能量的降低而减小。

体外冲击波碎石术后发生并发症的影响因素

目的:分析体外冲击波碎石术(ESWL)后发生并发症的影响因素。方法:选取2022年9月至2023年9月金乡县人民医院收治的80例行ESWL的患者,根据术后是否发生并发症将其分为两组,将未发生并发症的患者纳入对照组,将发生并发症的患者纳入观察组,收集患者的年龄、性别等资料,通过Logistic回归分析总结ESWL患者术后发生并发症的影响因素。结果:80例行ESWL的患者中,共有19例患者术后发生并发症,术后并发症发生率23.75%。两组年龄、性别、体质指数(BMI)、吸烟史、饮酒史、高血压史、糖尿病史、病程、结石数目相比差异无统计学意义(P>0.05);观察组中结石直径≥15 mm、冲击次数≥2500次、冲击能量≥80%患者的占比均高于对照组(P<0.05)。Logistic回归分析显示,结石直径≥15 mm(OR=8.587,95%CI=2.650~27.825)、冲击次数≥2500次(OR=3.841,95%CI=1.279~11.533)、冲击能量≥80%(OR=3.265,95%CI=1.118~9.533)是ESWL后发生并发症的独立危险因素(P<0.05)。结论:ESWL患者术后发生并发症的影响因素有结石直径大、冲击次数多及冲击能量高。

急倾斜特厚煤层冲击地压防治探索与总结

急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发生机理、瓦斯突出与冲击地压综合防治和冲击地压管理详细介绍了该矿7年来急倾斜特厚煤层冲击地压防治经验。冲击地压发生机理方面,建立了顶板岩层倾斜悬臂梁模型,揭示了顶、底板覆岩结构破断失稳演化过程,划分了夹持煤体受力状态分区,提出了急倾斜特厚煤层冲击“夹持理论”。瓦斯突出与冲击地压综合防治方面,基于冲击地压灾害控制解危技术的强度弱化减冲理论,结合原有防突措施体系,提出了既能防冲且对防突有利的解危措施,形成了某矿瓦斯/CO_(2)突出-冲击地压“双防”技术体系,建立了适用于某矿急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压防治体系,以钻屑量和瓦斯吸解值验证了瓦斯突出防治的强度保障,同时以加强实施卸压措施工作面的微震事件分布及各能级总频次和能量对比,论证说明了卸压方案防治效果的有效性。冲击地压管理方面,形成了预测评价、监测预警、治理预防、效果检验、安全防护和教育培训“六位一体”综合防治架构,基于《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》等各项规定,制定了Q/YJMD-—FC 0104-2022《窑街煤电集团有限公司煤矿冲击地压防治第四部分:冲击地压防治技术规范》。

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗冲击性能试验研究

对采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的不同损伤程度的钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验,以冲击高度、加固层数为试验参数分析CFRP加固损伤试件的裂缝发展、破坏形态及抗冲击性能,并研究试件在冲击荷载下的动力性能。结果表明:试件损伤程度越高,其斜向裂缝发展越密集,试件的破坏程度越严重;落锤冲击高度越高,裂缝发展越趋近于跨中局部化;当采用多层CFRP布加固损伤试件时,试件在落锤冲击作用下保持较好的完整性,仅外部混凝土粉碎掉落;随着CFRP布粘贴层数的增加,试件整体产生弯剪破坏,损伤试件加固修复后的抗冲击能力及刚度相较于完好试件得到显著提升,提升幅度为70%~72%,但增加CFRP布粘贴层数对试件的加固修复效果提升作用有限,且加固效果与抗冲击能力并非呈线性关系;基于有效应变计算的结果可知,采用CFRP布加固修复不仅仅具有加固补强的作用,同时能够在一定的程度上改善试件的整体抗冲击性能。

考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估

针对风电机组的运行可靠性易受极端天气影响的问题,提出了一种考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估方法。同时考虑风电机组自然退化、极端天气冲击导致的瞬时退化以及极端天气持续过程产生的加速退化,构建极端天气下的风电机组综合退化模型;考虑风电机组退化过程对其耐冲击性能的影响,建立风电机组竞争失效可靠度模型以评估风电机组可靠性;基于我国北方某风电场工程数据和极端天气历史数据评估了某2 MW风电机组的可靠性并进行了参数灵敏度分析。结果显示,到第5年时,仅考虑自然退化的方法评估风电机组可靠度为0.84,而考虑极端天气冲击过程的方法评估风电机组可靠度为0.178,后者更加符合工程实际。通过模型参数的灵敏度分析发现,运行时间超过3年后,退化失效开始逐渐影响风电机组的可靠性。

机械式复合冲击器的工作特性分析

常规冲击器采用的水力脉冲方法存在的冲蚀问题对冲击器的工作寿命影响较大。为此,提出一种机械举升及碟簧蓄能冲击方法并设计了一种机械式复合冲击器,通过实例模型验证了机构的可行性,在此基础上采用理论计算与数值分析相结合的方法对其压缩蓄能、扭冲、轴冲特性展开分析。研究结果表明:在10~100 MPa轴向压缩下,数量为11的碟簧组其总变形量增长率是数量为5的碟簧组变形量的约2.66倍,但其等效应力曲线特性相近;扭冲特性与径向冲击力成正比,下轴体端面总速度和总变形量与冲击力均呈线性相关,4对扭转冲击力作用的端面总速度约是2对的2.54倍;摆线轨迹线的举升座在30 r/min的运动状态下,12 mm冲程的最大冲击速度为0.2 m/s,最大冲击加速度为5.6 m/s^(2),为防止冲击过程接触应力过大需合理选择冲程大小,可通过增加扭冲对数、提高组合碟簧数量来增强冲击特性。研究结果可为复合冲击器的设计选型提供理论支撑。

重复冲击下砂岩的动态响应试验研究

高速动能水击压裂可借助聚能水锤效应实现强动载泄入性液压冲击,具有高峰值压力、高加载速率、重复多次渐进扩缝等优势,其中聚能流体贯入性冲击下岩石损伤-破裂的演化机制是该技术优化设计的核心问题。为此,采用岩石动态冲击损伤模拟试验装置,开展高速动能水击压裂破岩试验,分析不同加载速率、冲击次数、冲击组合等对岩石破裂形态的影响规律。结果表明:单次高速动能水击破岩中,随着加载速率的提高,岩石破坏依次呈现出近孔眼破碎损伤(8.5 MPa/ms)、微裂缝聚并串联成宏观裂纹(13.4 MPa/ms)、流体楔入形成脆性崩裂裂缝(15.5 MPa/ms)三种模式;在小峰值压力、低加载速率重复冲击下,岩石损伤破坏呈现近孔眼损伤(1~2次)-裂缝起裂扩展(3~5次)-应力挤压破碎(6~10次)三个阶段,随着冲击次数的增加,孔眼周围损伤加剧,形成3~40 mm(贯穿岩样)不等长的裂缝;“先低后高”组合加载速率冲击方式下,前期重复低速率冲击可在孔眼周围形成微裂纹损伤而又不会产生破碎压实,随后借助单次高加载速率聚能冲击,实现大体积高压流体在微裂纹内的快速楔入,激发多条径向深穿透裂缝,同时该组合冲击方法还可实现主裂缝两侧基质扩容增渗和相交分支缝网,实现改造效果的最大化。

某燃料运输容器在不同冲击条件下的动态力学响应特征

目的识别国标规范要求的典型冲击场景下某燃料运输容器动态力学响应特性,为运输容器的安全设计及防护措施等提供参考。方法使用有限元方法对某燃料运输容器进行多种典型冲击场景的数值模拟分析,结合试验结果验证模拟方法的正确性和实用性。以典型工况为例,识别燃料运输容器的冲击响应特征,并判别最严酷冲击工况。进一步讨论反弹跌落多次碰撞、螺栓预紧力等多方面因素对响应特征的影响规律。结果通过与试验结果对比,验证了数值模拟方法的正确性。分析了典型冲击场景下燃料运输容器的响应特征,并推理了相应最严酷冲击姿态。有限元模拟结果显示缓冲结构起到了很好的防护作用。运输容器第一次撞击引起的冲击响应显著高于反弹后再次跌落撞击过程中的冲击响应;螺栓预紧力主要影响局部应力状态,对螺栓塑性变形和破坏的影响不明显。结论某燃料运输容器具有很好的缓冲性能,可以满足防护要求,不同冲击条件下的最严酷冲击工况互不相同。反弹跌落碰撞和螺栓预紧力对容器整体响应特征及最终变形或破坏形貌无显著影响。

某燃料运输容器在多过程序贯冲击条件下的动态力学响应特征

目的识别某燃料运输容器在国标规范要求的多过程序贯冲击条件下的冲击响应特性,为运输容器的安全设计及防护措施等提供参考。方法开展运输容器在1.2 m高度侧跌、钢棒1 m高度贯穿、500 kg重物9 m高度冲砸和1 m高度穿刺等4种事故场景顺序叠加作用条件下的多过程序贯冲击试验,同时开展相应的冲击损伤累积有限元模拟分析,研究运输容器结构在多种冲击载荷序贯叠加作用下的动态响应特征。结果模拟结果同试验结果符合较好,验证了冲击损伤累积有限元模拟方法的正确性和实用性。试验结果和数值模拟结果均显示在多过程序贯冲击条件下,容器缓冲结构起到很好的防护作用,可对燃料部件产生有效防护,且结构功能保持完好。结论燃料运输容器具有很好的缓冲性能,可以满足国标规定的多过程序贯冲击条件下的防护要求。冲击损伤累积有限元模拟方法可较准确地分析复杂结构在多过程序贯冲击条件下的动态响应特征,具有较好的实用性。

焊接方法对奥氏体不锈钢焊接接头低温冲击性能的影响

为了研究奥氏体不锈钢焊接接头的低温冲击性能对低温压力容器的安全性影响,本文通过-196℃的低温冲击试验,对比研究了钨极气体保护焊(GTAW)、熔化极气体保护电弧焊(GMAW)、埋弧焊(SAW)3种焊接方法对S30408和S31608两种奥氏体不锈钢焊接接头低温冲击性能的影响。对于S30408焊接接头,热影响区的低温冲击性能小于母材与焊缝区,成为薄弱位置;3种焊接方法中,GTAW获得的焊接接头在热影响区的冲击性能处于最优水平。对于S31608焊接接头的低温冲击性能,焊缝、热影响区与母材的差异较小;3种焊接方法中,SAW获得的焊接接头在冲击吸收能量上与母材结果相近,能够获得焊接接头较好的综合冲击性能。通过对比不同焊接工艺下焊接接头断口形貌特征表明,焊接接头不同区域冲击断口形貌特征与低温冲击性能的结果相吻合。本文研究工作对于奥氏体不锈钢低温压力容器焊接工艺的选择具有参考意义。

民机典型机身框段垂直入水冲击特性研究

为了研究民机典型机身框段垂直入水冲击特性,采用入水冲击试验系统开展不同高度下的圆柱体入水冲击试验,研究其入水冲击响应;基于LS-DYNA任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法建立流体域均匀网格及局部加密网格模型,通过对比圆柱体入水冲击试验结果验证网格收敛性及流体域模型;基于验证的流体域模型及机身框段模型,研究机身框段在6.02 m/s速度下的入水冲击特性,并分析与刚性地面冲击特性的差异性以及不同入水冲击速度下的机身框段冲击响应特性。结果表明:ALE方法在结构入水冲击方面具有较高的模拟精度,且采用局部加密网格时可以极大减少流体域模型网格数量和入水冲击计算时间。机身框段入水冲击时的失效模式与刚性地面冲击时的失效模式较为一致,但机身框段结构整体变形程度减小,客舱地板横梁变形程度增大;机身框仍是吸能最多的部件,但水也吸收了大量的冲击能量,使得地板导轨处的加速度始终小于刚性地面冲击时的加速度;随着机身框段入水冲击速度的增大,机身框发生弯折和上翘的程度加剧。

钢粒子迟滞重复冲击破岩硬岩损伤破裂特征研究

粒子冲击辅助破岩技术凭借其快速、高效等优点,对硬质岩体有着较好的破岩效果。通过粒子冲击试验和离散元模拟相结合的方法研究单、双粒子冲击速度、双粒子间距等因素对高强度花岗岩表面、三维及剖面形貌特征的影响,探寻冲击坑深度、冲击坑体积及冲击坑表面面积随冲击参数的变化规律,统计粒子冲击破岩裂纹的分布规律,并且从能量吸收率的角度评价双粒子迟滞冲击破岩的效能。结果表明:冲击坑深度与冲击速度呈正相关;随着粒子间距的增大,冲击坑由相交逐渐相离,形貌随之变化,冲击坑体积随之减小,而冲击坑表面面积增大;通过模拟发现,裂纹主要分布在斜长石与钾长石的晶界处,以拉伸破坏为主;当选用5mm直径的钢粒子破碎强度200MPa左右的极坚硬花岗岩时,双粒子迟滞冲击破岩的能量吸收率曲线随粒子冲击速度增大趋于平缓,在双粒子迟滞冲击破岩的粒子间距为8~10 mm且冲击速度400 m/s左右时能达到最佳的冲击辅助破岩效果。

微波热力冲击下硬脆砂岩冲击倾向性演化规律试验研究

冲击地压是深部资源开采的主要灾害类型,冲击倾向性是表征冲击地压风险的重要指标。为了探索微波热力冲击对岩石冲击倾向性的影响,本文对典型强冲击倾向性硬脆砂岩开展了微波热力冲击和单轴压缩试验,分析了微波热力冲击后砂岩的物理力学性质和冲击倾向性指标响应规律。研究结果表明:(1)微波作用后,砂岩表面温度随着热力冲击时间增加持续升高,直至150 s发生热破断;(2)微波热力冲击120 s后,砂岩内部结构发生微破裂,岩石冲击倾向性明显减弱,纵波波速与弹性模量分别下降了15.12%、8%;(3)单轴压缩变形破坏过程各阶段声发射信号密度增大,砂岩最终破坏时的绝对能量最大值下降42.3%;(4)岩石动态破坏时间增长了259%,冲击能量指数减小95%,弹性能量指数下降92%,砂岩由强冲击性岩石变为弱冲击性岩石。研究结果为煤炭深部开采冲击地压防治和深地工程高效破岩具有参考价值。

血管内冲击波碎石术治疗股腘动脉重度钙化闭塞病变的临床效果

目的探讨血管内冲击波碎石术治疗股腘动脉重度钙化闭塞病变的临床疗效。方法收集2022年8月至2023年8月首都医科大学宣武医院收治的6例股腘动脉重度钙化闭塞病变患者的临床资料。所有患者均进行了血管内冲击波碎石术,观察患者的病变钙化程度、技术成功率、围手术期并发症发生情况及症状改善情况。结果经过血管内冲击波碎石术治疗后,6例患者的重度钙化斑块均发生不同程度的断裂,血管顺应性改善,管腔获得满意。最终3例患者使用药物洗脱球囊(DEB)扩张治疗,2例患者成功进行支架植入术,1例患者单纯使用冲击波球囊进行治疗,无手术相关并发症。术后患者的临床症状与ABI均得到改善。所有患者于住院期间、随访1个月均未发生主要不良心血管事件。结论对于股腘动脉重度钙化闭塞病变,血管内冲击波碎石术能够充分断裂钙化环,重塑血管顺应性,并发症发生率低,安全有效。

冲击载荷下含腐蚀缺陷的海底管道损伤分析

针对海底油气管道因冲击和腐蚀易造成管道损伤破坏的问题,基于耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)建立坠物-腐蚀管道-海床土体冲击有限元模型,分析了坠物质量、速度、埋深和腐蚀深度对含腐蚀缺陷管道损伤的影响,并与未腐蚀的完整管道进行了对比。以此为基础,分析了内压和腐蚀深度对撞击后的腐蚀管道应力的影响规律。研究结果表明:含腐蚀缺陷管道受冲击损伤程度均大于完整管道,同等撞击速度、质量和埋深下,冲击损伤值最大分别相差68.6%、14.3%和194.7%;撞击后的腐蚀管道和完整管道最大等效应力均随内压增加而增大,同等内压等效应力值最大相差50.4%;同等腐蚀深度下,未撞击腐蚀管道和撞击后腐蚀管道等效应力值最大相差11.7%。这表明海底油气管道冲击损伤分析应考虑腐蚀缺陷的影响。研究方法及结果可为海底油气管道冲击损伤分析与评价提供参考。

碳纤维增强聚醚醚酮材料动态冲击数值模拟

为探究不同含量碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在动态冲击载荷下的力学性能,采用了有限元软件ABAQUS基于VUMAT子程序开发一个渐进损伤模型,并结合Johnson-Cook材料模型用以模拟材料高应变率响应。通过Matlab编程,构建了四种不同CF体积分数(0%,10%,20%,30%)复合材料模型,并对其进行动态冲击加载模拟。模拟结果表明,随着CF含量的增加,复合材料在冲击载荷下的应力-应变分布得到了显著改善。具体来说,CF有效限制了冲击区域的应力集中,降低了材料的损伤程度。此外,含CF的复合材料展现出更高的等效塑性应变和极限载荷,这表明材料的强度和刚度得到了增强,从而提高了其抵抗冲击的能力。分析表明,CF增强PEEK降低了复合材料在冲击过程中的刚度退化,这有助于提高材料的能量吸收效率,减少冲击失效的可能性。证实了CF对于改善PEEK基复合材料冲击性能的积极作用,并且随着CF含量的增加,材料冲击失效风险得到了有效降低。

舰船水平向冲击环境测量仪研制

舰船设备的冲击环境测量是实船及模型水下爆炸试验研究中的一项重要内容,但多方向冲击输入载荷的耦合效应使获取可靠的水平向冲击环境数据成为难题。为此,从适配测量装置垂向与水平向刚度的角度出发,参照现有低频簧片仪安装频率分布,并以水平式强碰撞冲击机考核冲击环境为指标,开展两端固支梁式、偏心轮式水平向冲击环境测量仪的设计工作,建立水平向冲击载荷作用下两种形式簧片的单自由度系统运动方程,并推导出簧片冲击响应与冲击位移谱成正比关系,则通过测量簧片冲击响应即可推算出安装部位的冲击环境。在此基础上,设计系列满足安装频率分布要求的簧片,并加工水平向冲击环境测量仪原理样机。通过水平式强碰撞冲击机试验检测,水平向冲击环境测量仪与加速度计获取的冲击环境数据可以相互验证,测量仪设计是合理有效的。