桥墩泡沫铝基组合防撞装置耗能机理及缓冲效果

滚石灾害严重威胁山区铁路桥墩建设及运营安全。针对现有桥墩防撞装置存在缓冲效果差、不易安装修复等不足,开展防撞装置耗能机理及缓冲效果研究,提出采用具有优良耗能缓冲性能的泡沫铝和聚氨酯材料多层组合的防撞装置。结果表明:泡沫铝和聚氨酯材料均具有稳定的变形破坏模式和较长的应力平台区,可持续稳定地吸收能量;组合结构耗能效果与缓冲材料的厚度和密度分布相关,增加泡沫铝材料厚度和密度,组合结构吸能总量增幅较大,吸能效率和吸能稳定性受组合结构中的聚氨酯材料的影响较大;防撞装置缓冲材料按上层(表层)50 mm聚氨酯、下层(底层)50 mm泡沫铝的双层结构配置,防护效果最佳。

泡沫铝桥墩防撞装置的试验研究

通过对不同厚度、不同结构形式的泡沫铝桥墩防撞装置进行的对比模型试验,得出不同防撞装置的耐撞性和对桥墩不同的防护效果,并分析了撞击规律及其原因,以寻求能够对桥墩保护作用具有更明显优势的装置厚度和结构形式;在试验基础上,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对各工况碰撞过程进行了模拟分析,得出了与试验结果相近的结论;相对于承受相同荷载的裸墩,泡沫铝桥墩防撞装置能有效地吸收撞击能量,显著降低荷载对桥墩的作用,因而有良好的防撞效果;研究了二次防撞效果;探讨了装置厚度及结构形式与防撞效果的关系。

低地板车泡沫铝防撞装置动静态性能研究

为了设计四模块低地板有轨列车耐撞性车体防撞装置,实现列车被动安全保护,采用数值仿真技术进行准静态和动态压缩计算,研究不同孔隙率下泡沫铝防撞块的吸能特性。研究结果表明:泡沫铝防撞块准静态压缩的压溃力呈现明显的弹性阶段、稳定压溃阶段和致密化阶段;泡沫铝防撞块的压溃力和吸收的能量随着孔隙率的减小而增加;同一孔隙率下,动态压缩过程初始压溃力的变化趋势与准静态压缩的压溃力大致相同,而随着泡沫铝的压实,准静态压缩的压溃力呈线性增大。

车辆撞击作用下泡沫铝防撞桥墩的动态响应特性

针对车辆撞击桥墩问题,设计了一种采用泡沫铝材料的桥墩防撞装置。采用LS-DYNA软件分别建立有无防撞装置的桥墩三维实体单元模型,分析了车辆撞击作用下各桥墩的动态时程响应。对比了两种情况下车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力等特征参量,并从能量传递的角度分析了泡沫铝防撞装置的耗能能力和撞击车辆损伤。结果表明:采用泡沫铝防撞装置后,车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力都明显减小,撞击过程中大部分能量被防撞装置吸收,泡沫铝防撞装置可起到同时保护桥墩与车辆的作用。研究结果可为车辆撞击桥墩相关研究和桥墩防撞设计提供参考。

冲击加载下梯度密度飞片系统产生准等熵压缩过程的实验技术

为研究固体炸药准等熵压缩过程,采用"钉床"形梯度密度飞片,通过改变飞片尖峰高度并结合火炮加载技术和铝基组合式电磁粒子速度计技术,测试并捕捉了飞片尖峰撞击缓冲层后缓冲层继而冲击固体炸药时炸药前表面及内部产生的准等熵压缩过程,用组合式电磁粒子速度计测试了炸药前表面及内部不同深度处的粒子速度,用冲击波示踪器捕捉了冲击波到达炸药内部各深度处的时刻,进行了不同尖峰高度的对比实验。结果表明,2.5mm飞片尖峰高度下JB-9014靶和聚四氟乙烯(PTEF)靶前表面准等熵压缩时间分别为0.37μs和0.22μs。发现靶前表面有完整的准等熵压缩过程,靶内已经完成准等熵压缩到冲击的过程。冲击波x-t图显示靶内冲击波速度前期稳定,后期衰减。发现当"钉床"(BON)飞片尖峰高度和缓冲层厚度合理配置时,才会在靶样品内部产生较宽时间的准等熵压缩过程。