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基于冲击耗能指数定量评价岩石硬度试验研究
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作者 曹瑞琅 王玉杰 +2 位作者 邢泊 赵宇飞 沈强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2619-2627,共9页
岩石硬度是反映岩层软硬、可钻性和爆破难易程度的重要指标,解译冲击钻进钻具响应信息可为原位、快速、定量评价岩石硬度提供新思路。采用高精度数字型位移、液压和转速传感器监测冲击钻机的关键传动部位,搭建了冲击钻机数字钻进过程监... 岩石硬度是反映岩层软硬、可钻性和爆破难易程度的重要指标,解译冲击钻进钻具响应信息可为原位、快速、定量评价岩石硬度提供新思路。采用高精度数字型位移、液压和转速传感器监测冲击钻机的关键传动部位,搭建了冲击钻机数字钻进过程监测系统。平行开展岩石硬度测定和冲击钻进正交试验,建立了各类岩石的钻进响应信息标准数据库,深入剖析推进压、冲击压、旋转速度与冲击耗能之间函数关系,并提出利用冲击耗能指数定量评价岩石硬度的方法。研究发现,推进压和冲击耗能呈负相关的线性关系;冲击压和钻进耗能拟合曲线为开口向上抛物线,各种岩石对应曲率半径不尽相同,但对称轴基本一致;钎杆转速对钻进耗能的影响可忽略。通过对单位体积钻进耗能进行无量纲化处理,滤除了冲击钻进机械参数的影响,定义了可用于表征岩石硬度的新指标:冲击耗能指数η,其离散性小且与岩石硬度具有良好的相关性。利用数字传感技术获取和解译常规钻孔的钻进过程响应信息,可在不额外增加勘测或试验工作量情况下测定岩石硬度,为工程现场直接评价岩体参数提出了新途径。 展开更多
关键词 岩石硬度 冲击钻机 冲击耗能指数 推进压 冲击 钎杆转速
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强震作用下崩塌滚石冲击耗能损伤演化分析 被引量:7
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作者 李娟 何亮 荀晓慧 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期157-163,共7页
强震触发崩塌滚石冲击耗能损伤是防护工程设计的重要指标。为探索冲击过程中滚石耗能损伤演化过程,采用热力学定律分析了冲击过程中能量的传递与耗散,通过定义冲击耗能损伤因子D、D_(max),建立了滚石冲击耗能损伤理论模型与适用模型。... 强震触发崩塌滚石冲击耗能损伤是防护工程设计的重要指标。为探索冲击过程中滚石耗能损伤演化过程,采用热力学定律分析了冲击过程中能量的传递与耗散,通过定义冲击耗能损伤因子D、D_(max),建立了滚石冲击耗能损伤理论模型与适用模型。结合工程实例,反算极限冲击力对模型进行论证与分析,提出模型的推广应用。结果表明:滚石冲击耗能损伤过程满足热力学第一定律,能量主要贡献于防护工程弹塑性势能的积聚,D_(max)受滚石质量、弹性模量、抛射初速度、最大冲击力、有效作用面积等的影响;最大冲击力持续增加,极限冲击耗能损伤因子增大,达到线性函数与抛物线函数图像交点C(1031 kN,0.9965)时曲线出现拐点。模型推广得到广义范围下的冲击耗能损伤演化函数曲线,冲击耗能损伤全过程在损伤响应、损伤线性、损伤渐进三个阶段的临界位置出现2次损伤拐点;随滚石质量增加,最大冲击力增大,极限冲击耗能损伤因子曲线先呈抛物线减小,再呈线性增加,最后呈抛物线逐渐增加直到无限趋近于1。从能量角度定量分析其损伤本质,对探究滚石运动过程能量耗散机制及防护工程的设计具有重要意义。 展开更多
关键词 崩塌 滚石 冲击耗能损伤 损伤拐点 弹塑性势能 力学特性
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环境温度对超高韧性地聚合物复合材料抗冲击性能的影响
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作者 王圣怡 李天歌 周昱程 《混凝土与水泥制品》 2024年第11期54-59,共6页
研究了不同NaOH溶液浓度(8、10、12、14 mol/L)的超高韧性地聚合物复合材料(UHTGC)在常温(20℃)、高温(50、100、200℃)、低温(-20、-40、-60℃)环境下的抗冲击性能。结果表明:在常温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的抗冲击... 研究了不同NaOH溶液浓度(8、10、12、14 mol/L)的超高韧性地聚合物复合材料(UHTGC)在常温(20℃)、高温(50、100、200℃)、低温(-20、-40、-60℃)环境下的抗冲击性能。结果表明:在常温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的抗冲击性能呈先增后降的趋势,最佳NaOH溶液浓度为12 mol/L;在高温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的抗冲击性能不断提高,当NaOH溶液浓度为14 mol/L时,UHTGC试件的峰值冲击荷载和冲击耗能均相对最大;在低温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的峰值冲击荷载呈先增后降的趋势,冲击耗能呈增大趋势,另外,随着低温温度的降低,UHTGC试件的冲击耗能逐渐增大。 展开更多
关键词 超高韧性地聚合物复合材料(UHTGC) PVA纤维 冲击性能 环境温度 冲击耗能
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基于SHPB实验的煤层气井固井水泥冲击能量耗散特征研究 被引量:7
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作者 陈立超 王生维 张典坤 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期232-237,共6页
煤层气井射孔环节固井水泥冲击破坏是制约井筒完整性与层间封隔能力的关键,查明固井水泥冲击破坏中的能量耗散特征对优化气井固井水泥体系、改进射孔工艺参数具有实际意义。本研究利用分离式霍普金森压杆装置对煤层气井普通固井水泥、... 煤层气井射孔环节固井水泥冲击破坏是制约井筒完整性与层间封隔能力的关键,查明固井水泥冲击破坏中的能量耗散特征对优化气井固井水泥体系、改进射孔工艺参数具有实际意义。本研究利用分离式霍普金森压杆装置对煤层气井普通固井水泥、纤维固井水泥试样进行高速冲击加载,结合能量耗散理论对两类固井水泥材料在高速冲击中的能量时程演化、能量分配关系及能量吸收效率影响因素等进行研究,结合试样动态破坏形式特征探讨了冲击能量与材料破坏间的关系。结果表明:(1)相对普通固井水泥,纤维固井水泥吸收能达到平衡较晚,说明普通固井水泥脆断后能量需求减弱,纤维固井水泥由于韧性断裂不彻底后期能量需求依然较高;(2)普通固井水泥冲击破坏形式为脆性破碎,而纤维固井水泥则呈现出均匀断裂破坏特征,纤维增韧效果显著;(3)纤维固井水泥通过界面解离和纤维拉拔效应提升了冲击能量吸收效率,试样破坏程度相对较轻;(4)固井水泥材料冲击下的能量分配与材料结构和强度演化、外部加载条件的量化关系问题值得跟踪关注。 展开更多
关键词 射孔 冲击能量 冲击 韧性水泥基固井材料 煤层气井
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基于SHPB试验的碳纳米管增强混凝土动态压缩行为研究
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作者 夏伟 陆松 +3 位作者 白二雷 赵德辉 许金余 杜宇航 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期36-46,共11页
为探究碳纳米管增强混凝土在冲击荷载作用下的动态压缩行为,采用?100 mm大直径分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对其进行了冲击试验,对比分析了不同冲击速度和碳纳米管掺量条件下混凝土的动态抗压强度、受压形变... 为探究碳纳米管增强混凝土在冲击荷载作用下的动态压缩行为,采用?100 mm大直径分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对其进行了冲击试验,对比分析了不同冲击速度和碳纳米管掺量条件下混凝土的动态抗压强度、受压形变以及能量耗散特征的演化规律。试验结果表明:碳纳米管增强混凝土的动态强度特性具有显著的加载速率敏感性,动态抗压强度和动态强度增长因子均与冲击速度呈线性正相关的关系,当加载水平相同时,动态抗压强度随碳纳米管掺量的增大呈先上升后略有下降的变化趋势,且与普通混凝土相比增幅可达23.7%。碳纳米管增强混凝土的极限应变与冲击韧度的变化特点相似,均随冲击速度的增大而逐渐提高,具有一定的冲击速度强化效应,但与冲击速度之间并没有表现出明显的线性关系。在同一加载水平下,当碳纳米管掺量为0.30%时,混凝土的冲击韧度达到相对最大,较之普通混凝土提升约10%。掺入适量的碳纳米管能够有效强化混凝土内部结构的整体性和致密性,进而改善混凝土的动态力学性能以及能量耗散特征。 展开更多
关键词 混凝土 碳纳米管 分离式霍普金森压杆(SHPB) 动态力学特性 冲击能量
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肺冲击伤转化研究——历史、现状与挑战 被引量:10
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作者 杨策 蒋建新 +1 位作者 王正国 庄茁 《实用医药杂志》 2019年第1期1-5,8,共6页
冲击伤是火药、炸药等易燃、易爆品发明的副产物。肺脏作为爆炸冲击致伤中最易受累的空腔脏器,是临床冲击伤诊治的重点。与普通急性肺损伤相比,肺冲击伤在致伤原因、病理生理反应、诊治和防护、转归和预后等方面,有其特定表现形式与制... 冲击伤是火药、炸药等易燃、易爆品发明的副产物。肺脏作为爆炸冲击致伤中最易受累的空腔脏器,是临床冲击伤诊治的重点。与普通急性肺损伤相比,肺冲击伤在致伤原因、病理生理反应、诊治和防护、转归和预后等方面,有其特定表现形式与制约瓶颈。既往依据伤员症状、体征、影像学、血气分析,在肺冲击伤诊治中积累了许多经验。然而,鉴于当前安全形势和生产、生活潜在爆炸风险,爆炸物种类、理化性质、爆炸当量以及爆炸现场的复杂空间分布为肺冲击伤的诊治与防护提出了新的要求,特别是在我国创伤救治水平显著提升背景下,肺冲击伤伤员在诊治上对基于疗效和后期康复的个体化诊治需求尤为迫切,对肺冲击伤高效防护新措施渐趋关注。因此,笔者在系统回顾肺冲击伤流行病学规律基础上,从精准诊断、精准治疗和高效防护三方面概述肺冲击伤转化研究现状,并基于瓶颈问题提出愿景和展望,以期从转化医学视角分析肺冲击伤的历史、现状,探究肺冲击伤理论成果向精准治疗和高效防护转化的可行性,尝试从既往定性诊治转化为以量化评估为基础的个体化诊治,旨在为肺爆炸冲击伤精准救治和防护范式提供借鉴和启示。 展开更多
关键词 冲击 创伤和损伤 冲击 精准医学 转化医学 预警
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基于不同加载制度的轻骨料混凝土动态冲击性能 被引量:3
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作者 马巍 任建伟 +1 位作者 胡俊 吴德义 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2019年第4期974-982,共9页
以SHPB冲击试验及落锤试验为依据,建立EPS混凝土有限元数值模型,运用连续损伤理论分析不同冲击加载制度对轻骨料混凝土动态缓冲性能的影响。对该类材料的动态响应进行时程分析,揭示峰值速度发生时间及加载周期对整体和局部材料动态冲击... 以SHPB冲击试验及落锤试验为依据,建立EPS混凝土有限元数值模型,运用连续损伤理论分析不同冲击加载制度对轻骨料混凝土动态缓冲性能的影响。对该类材料的动态响应进行时程分析,揭示峰值速度发生时间及加载周期对整体和局部材料动态冲击响应的影响。分析结果表明:在冲击势能相同的前提下,整体材料的动态耗能特性随着冲击峰值时间的推迟呈现先上升而后下降的趋势,随着加载时程的延长(冲击峰值速度降低)其对冲击势能的转化能力逐渐提高;而单位体积材料的动态耗能特性则随着峰值时间的延迟和加载周期的延长均呈现先上升而后下降的趋势。在材料的冲击损伤演化方面,冲击峰值时间的变化对材料的损伤度影响较小,且材料在峰值时间出现于中期阶段的冲击荷载下的损伤程度相对严重;同时,延长加载周期并降低冲击峰值对于材料冲击损伤的影响显著,并建立了基于加载周期预测材料损伤度的数学模型。 展开更多
关键词 冲击加载制度 轻骨料混凝土 动态损伤 冲击耗能 冲击动力学
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基于行车安全性的高铁桥梁横桥向减隔震体系研究 被引量:1
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作者 李雪红 程梦梦 +3 位作者 孙磊 徐秀丽 李枝军 张建东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期117-124,共8页
针对目前最常用的32 m跨径高铁简支梁桥,同时考虑对行车安全不利的路桥过渡段和墩高改变处,对高铁桥梁的行车安全性能进行了评价;分析了铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等常规减隔震方案在高铁桥梁中运用的可行性。分析结果表明,采用盆式橡胶... 针对目前最常用的32 m跨径高铁简支梁桥,同时考虑对行车安全不利的路桥过渡段和墩高改变处,对高铁桥梁的行车安全性能进行了评价;分析了铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等常规减隔震方案在高铁桥梁中运用的可行性。分析结果表明,采用盆式橡胶支座的高铁桥梁在地震作用下轨道变形和轨道横向加速度较大,无法满足高速运行的列车的行车安全性要求;采取常规减隔震措施之后,尽管地震响应有所降低,但在路桥过渡段依然无法满足列车的行车安全性要求。鉴于此,研发了抗冲击多向耗能阻尼器,与盆式支座相结合,提出了可以满足列车行车安全性的高铁桥梁横桥向减隔震体系。该体系可在地震作用时盆式支座剪断瞬间承受较大的冲击力,保证体系转换过程中桥梁结构的刚度不发生突变,控制轨道变形不超过允许的限值,保证列车的行车安全性。 展开更多
关键词 高铁桥梁 行车安全 轨道变形 轨道横向加速度 冲击多向耗能阻尼器 减隔震体系
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Predicting the penetration of long rods into semi-infinite metallic targets 被引量:6
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作者 HE Yu WEN HeMing 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2013年第11期2814-2820,共7页
Analytical equations are presented herein to predict the penetration of semi-infinite metallic targets struck normally by long rods at high velocities for Yp<S where Yp is the rod strength and S is the static targe... Analytical equations are presented herein to predict the penetration of semi-infinite metallic targets struck normally by long rods at high velocities for Yp<S where Yp is the rod strength and S is the static target resistance.The equations are derived based on energy balance method.It is assumed that the kinetic energy loss of a long rod is related to the energy dissipated by the plastic deformations in the target,the energy consumed by the long-rod penetrator itself and the energy carried by the eroded rod debris.Secondary penetration is also examined in the present paper due to the fact that the eroded rod debris forms a tube which can penetrate the target further if the density of the rod is greater than that of the target and the impact velocity is high enough.The present analytical equation is found to be in good agreement with the experimental data for a wide range of impact velocities. 展开更多
关键词 PENETRATION long rod eroded debris semi-infinite metallic target
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Energy conversion in woodpecker on successive peckings and its role on anti-shock protection of brain 被引量:2
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作者 ZHU ZhaoDan ZHANG Wei WU ChengWei 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2014年第7期1269-1275,共7页
To investigate the mechanism of brain protection of woodpecker,we built a finite element model of a whole woodpecker using computed topography scanning technique and geometry modeling.Dynamic analyses reveal:(i)99.7%o... To investigate the mechanism of brain protection of woodpecker,we built a finite element model of a whole woodpecker using computed topography scanning technique and geometry modeling.Dynamic analyses reveal:(i)99.7%of the impact energy is converted into strain energy in the bulk of body and 0.3%is converted into strain energy in the head after three successive peckings,indicating the majority of the impact energy is stored in the bulk of body;(ii)the strain energy in brain is mainly converted into the dissipated energy,alleviating the mechanical injury to brain;(iii)the deformation and the effective energy dissipation of the beaks facilitate the decrease of the stress and impact energy transferred to the brain;(iv)the skull and dura mater not only provide the physical protection for the brain,but also diminish the strain energy in the brain by energy dissipation;(v)the binding of skull with the hyoid bone enhances the anti-shock ability of head.The whole body of the woodpecker gets involved in the energy conversion and forms an efficient anti-shock protection system for brain. 展开更多
关键词 WOODPECKER ANTI-SHOCK energy conversion brain protection
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