缓冲包装材料动态压缩试验的数据采集及其处理系统

本软件利用计算机的高速数据采集及处理能力来辅助进行包装材料的缓冲测试。软件采用C ++Builder编程、Windows式多窗体操作界面 ,增加了试验导向功能及各种防错措施 ,同时 ,本软件采用软件 (数字 )和硬件滤波相结合的方法对所采数据进行多次滤波 ,很好地减弱了各种随机干扰 ,使数据更趋于真实性、合理性 ;并采用最小二乘法进行曲线拟合。本软件的应用 ,提高了效率 ,同时也降低了劳动强度。

缓冲材料动态压缩试验的虚拟仪器设计

基于虚拟仪器思想,用VC++开发出了材料缓冲特性测试虚拟仪器系统。系统使用搜索技术,能可靠采集显示瞬时冲击信号;使用多种数字滤波技术能有效去除信号中的噪声,采取多种曲线拟合技术以得到各种描述材料缓冲特性的曲线,并以各种方式显示之。采用曲线位图转换存储技术抓取曲线图形,以拷贝到文本文件中;能自动按要求模板生成实验报告;采用文件自动管理技术管理数据文件,提高了它的可操作性。

某低合金钢SHPB动态压缩试验的数值模拟

应用Perzyna材料强度模型,对应变率敏感的某低合金钢的SHPB动态压缩试验进行了数值模拟分析,获得了高应变率下的应力-应变曲线,并与实验值相比较。比较结果表明:当应变大于2%时,模拟结果与实验结果非常吻合,偏差在8%以内。

基于压缩及油脂逃逸试验的盾尾刷性能评价研究

盾尾密封失效事故时有发生,严重时易造成了重大涌水涌砂安全事故,已经引起工程界与学术界的高度关注。基于盾尾刷动态压缩试验和盾尾密封油脂逃逸试验结果及分析,结果表明:①动态压缩试验测试结果能较好反映盾尾刷弹塑性力学性能,大幅度节约试验时间;②随着盾尾间隙不断减小,盾尾刷贴合力、弹性系数不断增大,塑性变形占比不断增大、弹性变形占比不断减小。盾尾间隙为110 mm时弹性变形占比为90%,盾尾间隙压缩至50 mm时弹性变形占比降低到60%;③建立了盾尾间隙、盾尾油脂逃逸量与盾尾刷贴合力关系图,获得了盾尾密封系统的工作安全区域,可对盾尾密封状态有效性进行评估。建立的盾尾刷密封性能评价方法,为盾尾刷性能评价及检测提供了参考。

蜂窝纸板动态压缩性能试验研究

首先介绍了缓冲材料的特性以及蜂窝纸板作为近些年来出现的一种新型缓冲材料的优越性,接着对缓冲材料动态压缩性能试验方法进行了阐述说明,最后通过一系列试验数据对蜂窝纸板的动态压缩性能进行了分析研究,重点研究了温湿度预处理对蜂窝纸板动态压缩性能的影响。

花岗岩的动态压缩实验和力学性能研究

在 Hopkinson压杆上利用预留间隙法对花岗岩材料实施了高应变率动态实验 ,有效地避免加载波上升沿对这类脆性材料实验精度的影响 ,发现花岗岩材料有很明显的应变率硬化效应和损伤软化效应。

基于Labview的缓冲材料动态压缩测试系统设计

根据缓冲包装材料性能试验的测试要求,基于虚拟仪器技术,利用Labview编程语言对缓冲材料动态压缩试验的测试系统进行设计。运用测试系统对典型缓冲材料的动态压缩性能、包装件的冲击特性进行了试验研究。测试结果表明,系统运行可靠,数据完整,分析结果合理,可达到设计目标。

碱矿渣混凝土的动态冲击力学性能试验研究

以矿粉为胶凝材料,水玻璃、NaOH和水的混合液为激发剂制备直径为50 mm,厚度分别为25、35、50 mm的碱矿渣混凝土动态冲击性能试件,采用直径为准50的直锥变截面分离式霍普金森压杆对其进行动态冲击压缩性能试验,结果表明:碱矿渣混凝土属于应变率敏感性材料,随着应变率的提高,动态冲击强度增大;应变率相同,峰值应力随试件厚度增厚而增大;动态冲击荷载作用下的强度较静态荷载下的强度明显提高,材料的应变率敏感阀值为37.3 s^(-1);材料的峰值韧度随应变率增大而提高,表现出较好的能量吸收特性。

花岗岩动态压缩力学特性研究

由于岩石材料动态破坏的复杂性,理论分析和实验研究都还很不充分,岩石的动力特性越来越受到重视。本文采用霍普金森压杆对花岗岩圆柱试样进行了动态压缩试验,建立了加载速率与花岗岩冲击破坏时的弹性应变能、结构破坏能及岩石破坏形态之间的关系。试验结果表明:甘肃地区弹模在17~21 GPa的花岗岩在瞬时加载条件下,强度随着加载速率的增加而提高;动态压缩强度平均强度为240 MPa,动态模量为31.5 GPa;应变率的变化范围在81~210 s-1,动态压缩强度随着应变率的增加有明显增大的趋势;当冲击速度增加时,岩石破坏后释放的能量显著增长,应变率越大,岩石破碎块越小。该试验结果能够评价动态荷载作用下花岗岩的强度参数,为类似区域的工程设计与施工提供依据。

不同影响因素下沥青砂浆的动态模量及其主曲线研究

为了分析沥青种类、试验温度和加载频率对沥青砂浆动态模量的影响,以基质沥青、SBS改性沥青、高模量改性沥青砂浆试件为研究对象,进行单轴压缩动态模量试验,测定了沥青砂浆在不同沥青、不同温度、不同频率下的动态模量,建立了沥青砂浆的动态模量主曲线。结果表明:相同温度和加载频率下,3种沥青砂浆动态模量值由大到小的顺序为高模量改性沥青砂浆、SBS改性沥青砂浆、基质沥青砂浆;沥青砂浆动态模量随着试验温度的上升或者加载频率的降低具有相似的下降趋势。不同温度下动态模量值相差较大,加载频率25 Hz时,当温度由-10℃变至20℃,基质沥青砂浆、SBS沥青砂浆及高模量改性沥青砂浆动态模量值分别减小了86%、84%、80%;采用Sigmoidal主曲线模型拟合3种沥青砂浆动态模量数据的相关性较好,利用时温等效原理,可获得更宽温度域和频率域的动态模量值。

SHPB压缩试验中红砂岩的力学与能量耗散特性研究

为了定量描述岩石在动态压缩过程中的耗能能力,采用SHPB装置对圆柱形红砂岩试样进行了单轴动态压缩试验,并采用高速摄像仪记录了试样的破坏过程。试验结果表明:随着入射能的增加,承受冲击加载后的试样呈现出完整、破裂和破碎3种不同状态,试样峰值应力呈现明显的应变率效应。在能耗特性方面,以临界入射能为间隔点,试样耗散能呈现出2个阶段的线性增长规律。当施加的入射能小于临界入射能时,试样在冲击后保持完整状态;当施加的入射能大于临界入射能时,试样在冲击后发生破碎,试样碎片飞出。基于线性耗能规律,分别定义了2个阶段的动态压缩耗能系数。当试样呈现完整阶段时,理想的动态压缩耗能系数为定值。在试样承受冲击后发生破碎阶段,动态压缩耗能系数随着入射能的增加而增加。

不同应变率下砂岩动态强度准则的试验研究

分别利用RMT-150C和多功能分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统对砂岩进行了不同应变率下的单轴压缩、三轴压缩和拉伸试验。结果表明，在围压为0或围压-定的情况下，应变率低于10^2s^-1。时，抗压强度的增加与应变率的量级呈正比；在应变率高于10^2s^-1时，岩石的抗压强度增加趋势与应变率的l／3次方呈正比。拉伸强度也存在类似规律。针对10^1～10^2s^-1应变率范围内缺少岩石动态强度准则这-现状，根据上述试验规律，结合Mhr-Coulomb准则、Hock-Brown准则和Gfiffith准则的原理，给出了不同应变率范围内动态Mohr-coulomb准则和动态Hock-Brown准则的具体表达形式。研究结果表明，在低应变率情况下，动态Mohr-Coulomb准则和动态Hock-Brown准则均适用，但Griffith准则判别结果误差很大。在高应变率情况下，动态Mohr-coulomb准则比较适用，Griffith准则仅适用于评估高应变率单轴抗压强度和抗拉强度之间的关系。

杨木静动态压缩本构模型研究

目的以杨木为研究对象,研究其静动态压缩载荷作用下应力-应变曲线的变化特征,建立适合的本构模型,并对其进行描述。方法对杨木试件进行静动态压缩加载试验,分析静动态压缩载荷作用下杨木应力-应变曲线的变化特征,构建适用于静动态压缩载荷作用下杨木的本构模型。结果静态压缩加载杨木的应力-应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段和密实化阶段等3个部分,动态压缩加载杨木的应力-应变曲线分为线弹性阶段和屈服阶段等2个部分;静态压缩加载时,杨木轴向屈服应力最大,分别是径向和弦向的5.70倍和7.75倍;动态压缩加载时,当应变率从400 s-1增加到1000 s-1时,径向、弦向和轴向的屈服应力分别增加了1.51,1.59,3.12倍,杨木的屈服应力具有应变率敏感性;采用包含应变率影响的本构方程来描述杨木在静动态压缩载荷作用下的本构关系是比较合适的。结论杨木是一种应变率敏感材料,静动态压缩载荷作用下杨木的应力-应变曲线均表现出多孔材料的特征,将多孔材料本构模型应用于木材是可行的。

高应变率条件下三峡工程花岗岩动力特性的试验研究

采取多种措施改进了分离式Hopkinson压杆试验技术,用改进的设备对三峡坝址处的花岗岩进行了大量的动态单轴压缩试验和劈裂试验,发现该岩石具有明显的应变率效应,其动态压缩破坏呈3种形态:边缘崩落、留心破坏、完全破坏;探讨了相应的破坏机制;分析了应变率对动态弹性模量和动态抗压强度的影响;以Hoek-Brown破坏准则为基础建立了相应的动态破坏准则。

铝合金7075-T651动态流变应力特征及本构模型

为了研究铝合金7075-T651的流变应力变化特征，在高温分离式霍普金森压杆装置上对圆柱试样进行了温度范围25-400℃及应变率范围600-12000S1的动态压缩试验。结果表明：铝合金7075-T651的流变应力对应变率不敏感，对温度有较强的敏感性。总体上，流变应力随温度的升高而减小，但在350-400℃时流变应力差别很小。在高应变速率时，当应变超过一定水平时，应力出现急剧减小，材料发生失效。通过变形后试样的微观组织观察可以发现，应变速率较高时出现绝热剪切带是材料流变应力急剧减小的主要原因。在实验数据基础上，建立了一个基于物理概念的铝合金7075．T651本构模型预测其流变应力，与实验对比表明，所建立的本构模型在较宽的温度和应变速率范围内能够很好地预测铝合金7075．T651的流变应力。

用于四角固支的三角形瓦楞衬垫动态缓冲特性分析

提出一种四角固支瓦楞缓冲包装结构,研究其核心结构件三角形瓦楞缓冲衬垫的动态缓冲性能。对四角固支瓦楞缓冲结构形式进行简化,以主要的三角形支撑结构单元为研究对象,构建其缓冲结构试验模型,合理设计动态压缩试验,得到试样的最大加速度-静应力关系曲线。试验表明,用于四角固支的三角形瓦楞缓冲结构衬垫的动态缓冲性能和其厚度及周长尺寸(受力面积)有直接关系,对低负载产品包装可提供较好动态缓冲性能。通过选取高强度瓦楞原材料,或多个瓦楞衬垫组合可满足高负载产品包装的缓冲要求。研究得到的最大加速度-静应力曲线可为四角固支瓦楞缓冲系统设计提供理论依据。通过设计合理的三角形瓦楞缓冲厚度及周长尺寸,可实现减小包装整体尺寸,提高运输包装设计效率的目的。

发泡聚丙烯动态缓冲性能分析

目的研究发泡聚丙烯材料的动态缓冲特性。方法对发泡聚丙烯材料进行动态压缩试验,分析密度、厚度、跌落高度对发泡聚丙烯动态缓冲性能的影响。结果发泡聚丙烯密度越大,动态压缩特性曲线最低点对应的加速度和静应力越大,最小缓冲系数越大。发泡聚丙烯厚度越大,曲线最低点对应的最大加速度越小,对应的静应力越大。随着跌落高度的增加,曲线最低点对应的最大加速度逐渐增加,静应力逐渐减小。结论在安全范围内,考虑到轻量化和成本因素,选择缓冲材料时需要综合考虑材料的密度、厚度以及实际的运输环境。

三向受压混凝土的动态特性研究

为探究混凝土在三向受压状态下的动态特性,利用自行研制的大型多功能三轴材料试验机,进行不同应变速率(10^(-5)/s、10^(-4)/s、10^(-3)/s、10^(-2)/s)下混凝土不同定侧压比(1:1、2:1、3:1、4:1)的动态真三轴抗压试验,研究了混凝土在动态抗压下的强度和变形特性。结果表明:混凝土在三向受压状态下表现出明显的应变率效应,峰值应力随着应变速率的增加先减小后增大,峰值应力减小最大幅度为5.42%而后开始增大,最大增幅为18.22%。而峰值应力随着侧压比的增大而增大,到达3:1时应力速率敏感性降低。混凝土的峰值应变在低侧压比(1:1和2:1)时随着应变速率的增加而减小,而在侧压比较高(3:1和4:1)时先减小再增大。随着应变速率的增加,裂纹开始从骨料处产生,塑性应变增大,导致峰值应变增大;在动态加载条件下,峰值应变随着侧压比的增大有先增大后减小的趋势。较高侧压比时混凝土的弹性模量随着应变速率的增加具有增大的趋势,最大增幅为240.66%。应力-应变曲线上升段随着应变速率增大越来越陡峭。试件的破坏形态随着侧压比的增大从柱状破坏变为斜剪破坏。

聚丙烯夹芯板动态缓冲性能的研究

探索动态应力-能量法提高试验效率,预测3种不同夹层结构的聚丙烯板的动态缓冲曲线。研究其变化趋势,与常用的蜂窝纸板进行对比,分析其缓冲性能的优劣。结果表明:聚丙烯夹芯板的厚度越厚,最低点的最大加速度值越小,静应力越大。跌落高度增加,对板材冲击能量的吸收减少,单位面积上所能承受的冲击载荷减少。厚度均为10 mm的3种不同夹芯结构的聚丙烯板与蜂窝纸板的动态缓冲性能相比,脆值为40 g的产品选择蜂窝型芯层聚丙烯板作为缓冲材料所需承载面积最小,其次是米字型芯层聚丙烯板。对常用缓冲材料无法保护的重物而言,聚丙烯夹芯板的强度高,缓冲性能更好。得到3种不同夹层结构的聚丙烯板的动应力-动能量表达式,由此可以获得不同厚度、不同跌落高度的动态缓冲曲线,为今后选用缓冲材料提供理论依据。

柱状缓冲空气垫动态刚度研究

以柱状空气垫为研究对象,给出了空气垫动态刚度与气垫动态压缩变形量、初始相对内压关系的理论模型。取不同规格初始内压相近,以及相同规格初始内压不同的空气垫,通过动态压缩试验,得到了空气垫的动态刚度,并与理论模型进行了比较。试验结果表明,动态刚度的理论预测值较试验值大,相同规格的空气垫,随初始相对内压的增加,动态刚度增大,初始内压较小时理论值与实验结果吻合较好。