钢质圆柱壳在侧向局部冲击荷载下的变形及失效破坏

基于动力有限元程序LS-DYNA及随动塑性Cowper-Symonds模型,对两端固支钢质薄壁圆柱壳经受半球头弹体侧向局部冲击的非线性动力响应问题进行数值模拟,获得了不同冲击条件下圆柱壳的变形及破坏模态,并研究了弹体在不同周向冲击倾角时壳壁产生穿透性破裂的最小速度(临界破裂速度)。研究表明,圆柱壳破坏模式与弹体冲击倾角θ0、冲击速度V等因素密切相关,将发生局部凹陷、碟形变形及穿透现象,且临界破裂速度随冲击倾角的增大而增大。研究结果可应用于圆柱壳在侧向局部冲击作用下的毁伤预测,从而为圆柱壳结构的安全防护设计提供理论依据。

颅脑局部冲击伤后的神经行为变化

目的建立神经行为检测方法，并将其用于颅脑局部气体冲击伤。方法用神经学检查和运动功能测定，对颅脑局部气体冲击伤伤后２４小时、７２小时、１６８小时等不同时相和不同损伤程度的大鼠进行神经行为评价。结果颅脑创伤后神经行为明显缺陷，运动功能障碍更为显著；神经行为的变化与受伤程度成正比；随受伤时间延长，伤后神经行为有一定的改善。

塑性球壳在局部冲击载荷作用下的破坏分析

通过能量守恒 ,建立了弹体初速度与变形之间的关系 ,得到壳体受冲击后的残余窝陷半径和中心位移与弹体初速度之间关系的闭合近似解 .采用数值模拟的方法研究了塑性球壳在圆柱形弹体撞击下变形的问题 .对塑性球壳在冲击载荷作用下的变形进行了较详细的仿真研究 .给出 :1不同冲击速度下 ,球壳受撞击的最终变形模态结果 ;2窝陷半径、顶点位移、棱区宽度随弹体初始速度变化的关系 .理论解。

局部冲击压力下多层包扎容器弹性动力响应分析

为了研究带间隙的多层包扎容器在化学爆炸载荷下的影响,在ABAQUS有限元程序中建立了多层包扎容器模型,计算了承受局部冲击压力时的层板动力响应规律。结果表明,局部冲击载荷作用区域环向应力峰值最大,远离载荷作用的区域应力逐渐减小。

局部冲击下复合材料蜂窝夹芯结构的失效行为与吸能机理

由于复合材料夹芯结构在局部冲击作用下会产生多种破坏模式,降低结构的承载能力,建立基于物理机制的失效分析方法和损伤模型,研究局部冲击作用下复合材料蜂窝夹芯结构的失效行为,并与试验结果进行对比分析。结果表明,随着冲击能量的改变,冲击力、下面板中心位移均会呈现出不同的变化趋势。进一步研究了不同能量下多次冲击的结构响应。研究表明,芯材的抗冲击能力较弱,下面板承受了较多次冲击,且随着冲击能量的增加,重复冲击的破坏次数大大降低。

局部冲击载荷作用下星形蜂窝夹芯梁的动态响应研究

鉴于星形蜂窝结构的吸能效益和夹层结构在比刚度和比强度的优势,设计和制备了铝板-星形芯层-铝板的夹芯梁结构.利用泡沫铝子弹高速撞击夹芯梁模拟局部冲击载荷,分析芯层胞元壁厚对夹芯梁结构动态冲击性能的影响规律.采用高速摄影记录了泡沫铝子弹撞击夹芯梁的变形过程,采用DIC记录了后面板的变形过程.根据实验结果对夹芯梁的变形和失效模式进行了归类和分析.实验结果表明,夹芯梁面板、背板和芯层具有不同的失效模式;胞元壁厚对夹芯梁结构的变形有显著影响;夹芯梁背板挠度和泡沫铝子弹初始速度成线性关系.

徐州矿区局部冲击矿压规律初探

文章分析了研究冲击矿压发生规律的必要性 ,介绍了徐州矿区局部冲击矿压的发生情况 ,探讨了该矿区发生局部冲击矿压的基本规律。

新型梯度连续可控夹层板抗冲击性能研究及优化

研究了一种基于空间填充设计方法与二维泰森多边形方法的梯度连续可控夹层结构的设计方法.通过控制形核点的分布函数,实现夹层结构面内相对密度的径向梯度分布且环向均匀分布,进而对结构的抗冲击性能进行调控设计.利用6061O铝合金加工制备了不同面板厚度的梯度夹层板进行落锤冲击实验,并采用Abaqus/Explicit软件建立了三维有限元分析模型,实验结果和数值模拟结果有较好的一致性.通过实验观测与数值模拟得到梯度夹层板在低速局部冲击载荷作用下的变形机制,基于理想刚塑性金属材料本构建立了低速局部冲击载荷作用下面内梯度夹层板动态响应的理论分析模型,分析了面板与芯层的变形模式与吸能机理.对形核点分布函数特征参数进行了分析,得到了形核点分布函数对梯度夹层板抗冲击性能的影响规律,阐明了特征参数对力学性能的调控机制.以特征参数为设计变量,以低速局部冲击载荷作用下梯度夹层板的抗冲击性能为优化目标,建立多目标优化问题,利用试验设计方法、代理模型技术及多目标遗传算法求解得到Pareto解集,并利用最小距离选择法得到了综合最优解.验证了梯度连续可控夹层结构的设计方法是可行且有效的.

摆锤冲击作用下大理岩的损伤特征研究

为了研究局部循环冲击作用下大理岩的损伤变化特征,论文利用损伤因子定义岩石的损伤程度,借助摆锤冲击试验机对大理岩试件进行不同冲击能量下接触面积之比为1/18S的循环冲击试验,分析其不同冲击能量和冲击次数对大理岩试件的冲击损伤,损伤因子随着冲击能量和冲击次数不同的变化特征。研究结果表明:当摆锤扬角为10°时,试件未发生明显的损伤破坏,随着循环冲击次数的增加,损伤因子不断增加,当循环冲击增加到一定次数时,试件会发生宏观破坏,损伤因子会发生显著变化;随着摆锤扬角的增大,波速开始明显降低,试件发生断裂破坏时所需的冲击吸收能量和冲击次数不断减少,损伤因子增长率可达75%。考虑到矿岩对溜井井壁的冲击方式为不同接触面积的局部冲击,研究结果可以为矿山溜井井壁受矿岩冲击损伤的研究提供一个新的思路。

X型点阵夹芯结构受局部冲击时动态力学性能试验与数值模拟

利用落锤冲击试验研究了X型点阵夹芯结构局部冲击动态特性,并分析了不同参数对其冲击性能的影响。结果表明,冲击失效过程大致经历整体受力、上面板破坏、下面板受力强化和下面板破坏四个典型阶段,冲击速度和面板厚度对X型点阵夹芯结构的冲击极限荷载和吸能量影响较大,芯子厚度对X型点阵夹芯结构的冲击极限荷载和吸能量影响较小,而芯子角度对X型点阵夹芯结构的冲击极限荷载和吸能量有一定影响。利用有限元对X型点阵夹芯结构的局部冲击动态行为进行了数值模拟,通过破坏形态和荷载-时间曲线的对比分析验证了有限元模型的可靠性。

局部热冲击作用下热障涂层热力耦合问题研究

针对局部受强瞬态热冲击作用下的四层热障涂层系统,采用非Fourier热传导定律,建立二维线弹性热力耦合方程组及相应边界条件和初始条件。对热障涂层的温度场和应力场进行模拟,并分析其可能产生破坏的原因。结果表明,热在涂层中是以波的形式传播的,并在界面上产生反射和叠加,具体给出了热波波前的传播路径。最高温度和最大应力总是出现在热波波前区域。由于材料性质不同,陶瓷层和氧化层界面产生热失配现象,可能会使界面处发生剥离,使涂层失效。

原位效应影响下复合材料损伤抗性增强研究

为研究轻量化碳纤维复合材料抗损伤尤其是抗分层能力增强策略,首先对复合材料原位横向拉伸和剪切强度进行参数化分析,指明材料薄层化后能提升材料的原位强度并改善其抗损伤性能。然后,通过短梁弯曲试验分析得到面外载荷作用下基体裂纹扩展是导致层合板内部分层的重要原因,并构建基于经典Hashin准则和考虑原位效应的材料损伤模型,运用该材料模型对短梁弯曲失效行为开展仿真分析。最后,将该损伤模型和材料强化方案推广应用至局部冲击载荷下层合板损伤分析中。研究结果表明:当正交铺层短梁的单层厚度减少到原来的1/4时,其弯曲强度显著提升48%,结构失效位移也显著变大;层间分层被抑制和结构强度提升的原因在于基体中裂纹萌生和扩展被显著推迟。在相同冲击载荷下,薄层化层合板内部分层区域明显减小,表明薄铺层设计方案提升了碳纤维复合材料层合板局部冲击分层抗性。

车辆对桥梁伸缩缝冲击效应的实验研究

为研究车辆经过桥梁伸缩缝时产生的局部冲击效应,建立了车辆与桥梁伸缩缝的缩尺模型进行实验研究。以车辆经过伸缩缝处时的车轮动态轮压作为评价指标,分析伸缩缝宽度、行车速度、小车质量等参数对局部冲击效应的影响。分析结果表明:(1)车辆轮胎荷载的冲击系数随着小车行驶速度的增大而逐渐增大,随着桥梁伸缩缝宽度的增加而逐渐增大,随着小车整体质量的增加而逐渐减小;(2)最大冲击系数可能超过我国桥梁规范给定的数值。

侧向爆炸荷载下金属圆柱壳动力屈曲模态的实验研究

对金属圆柱壳在其中心部位经受75 g柱状TNT炸药侧向爆炸冲击时的动力屈曲进行了实验研究,系统分析了3种壁厚的金属圆柱壳在不同爆炸距离下受侧向爆炸冲击的变形历程、最终变形模式和能量分配方式。得出金属圆柱壳受侧向爆炸载荷时的4种典型屈曲模式及其相应的屈曲参数指标值,为金属柱壳结构爆炸破坏分级及结构抗爆设计提供了实验依据。

路桥过渡段容许台阶高度的确定

为确定路桥过渡段的容许台阶高度,对车辆通过路桥过渡段时的整车舒适度和车桥安全性进行了研究.以平均加权加速度均方根值作为整车舒适度指标,以车轮动力荷载最小值作为车辆安全性指标,以局部冲击系数作为桥梁安全性指标,提出了一种基于整车舒适度和车桥安全性的容许台阶高度确定方法.分析了车速和台阶高度等因素对整车舒适度和局部冲击系数的影响.结果表明:对高速公路和一级公路,整车舒适度对容许台阶高度的要求更为严格,其次是车辆安全性.对二级公路,容许台阶高度各控制指标的严格程度由高到低依次为:整车舒适度、桥梁安全性和车辆安全性.对二级以下公路,其严格程度由高到低依次为:桥梁安全性、整车舒适度和车辆安全性.该方法从车辆舒适度、车辆安全性及桥梁安全性对台阶高度提出了更合理的控制标准.

车桥耦合振动分析的两种常用插值方法比较

利用模态综合法分析车辆与桥梁之间的相互作用时,合理地构造桥梁的插值振型函数可以大幅提高计算精度。其中,分段三次Hermite插值函数和三次样条插值函数较为常用。为研究二者的异同,以简支梁桥为例分别采用这两种插值函数构造结构梁单元模型的一维插值振型函数和板单元模型的二维插值振型函数。基于以上两类插值振型函数,分析单自由度簧上质量匀速过桥时,桥梁的跨中位移、跨中梁底正应力和轮-桥接触力时程响应。结果表明:无论是一维问题还是二维问题,由三次样条插值法构造的插值振型函数与结构的实际振型较为吻合,计算结果具有较高的收敛性和精度。而要达到相同的精度,分段三次Hermite插值法则须加密单元网格,但其误差仅存在于独立网格内,不会累积放大。

车辆荷载作用下简支板的振动分析

应用模态综合法,建立车-桥耦合动力平衡方程,研究在车辆荷载作用下简支板的振动。采用4节点板单元建立简支板模型,用单自由度质弹系统模拟车辆。利用数值方法分别以不同的动力响应(竖向位移、纵向应力和横向应力)计算车辆荷载动力放大系数。重点分析了车速、车道位置、宽跨比及系统频比对简支板振动性能的影响。当桥梁与车辆的频率比接近1时,车-桥系统将发生共振,但不会导致振幅的无限增大。特定条件下,车辆对结构的局部冲击效应大于总体冲击效应。

液体晃荡荷载与液舱运动相位关系的数值研究

该文从相位角度出发,采用CFD的数值方法研究简谐激励下液体晃荡整体荷载与液舱运动的相位关系。首先,通过模型实验验证数值方法的可靠性,然后,以横荡激励下的二维矩形舱晃荡为例,研究不同载液率工况下,相位差和晃荡整体荷载幅值随激励频率的变化关系。结果表明：基于VOF法的数值模拟能较好地模拟液舱内液体晃荡;在自由面共振频率附近（0.8 f0～1.2 f0）,相位差随激励频率增加而增大;频率比相同时,相位差随载液率的升高而增大;相位差90°时,相位差对应频率低于共振频率,且与晃荡荷载最大值对应频率基本相等。

低光子数PET图像的投影空间统计重建方法

提出了一种适用于低光子数观测数据的正电子发射断层图像重建的最大后验概率密度(Maximum a pos-terior,MAP)方法。与传统的MAP算法不同,本文将投影空间看作Gibbs随机场,并在该空间构造投影空间先验模型。根据系统的局部冲击响应对先验项进行修正,使得该方法能够获得近似一致的空间分辨率。实验结果表明,该方法在观测数据光子数较低的情况下,能够获得较好的图像重建结果。

煤矿冲击地压危险性的工程判据研究

针对煤矿冲击地压危险性评价中能量、强度等理论方法难以在工程中应用的问题,基于冲击地压发生的强度、能量及冲击倾向性理论,提出了针对中硬及以上煤体冲击危险性的工程判别方法,该方法提出采用煤体冲击危险性指数来表征其冲击危险性等级。研究认为煤岩体发生冲击地压的危险性主要与煤岩体外应力、煤岩体强度及其固有的冲击倾向性有关,通过模糊数学的方法可得围岩外应力和煤岩体抗压强度、煤岩体冲击倾向性对冲击危险性影响的隶属度指标,综合两个隶属度指标可计算得出煤体的冲击危险性指数,从而建立基于冲击危险性指数的煤岩体冲击危险性判别方法及分级指标。该工程判别方法可以用于评估煤岩体开采过程中的巷道局部及工作面整体冲击危险。本文研究成果在陕西某矿3803孤岛工作面开采中得到成功应用;以此判据为主要依据的煤矿冲击危险性评价方法在山东、河南、黑龙江、内蒙古、新疆等省区得到广泛推广。