POZD涂覆钢板加固钢筋混凝土板抗爆性能研究

为了研究聚异氰氨酸酯噁唑烷(Polyisocyanate oxazodone,POZD)聚合物高分子材料涂覆钢板-钢筋混凝土板在接触爆炸荷载作用下的抗爆性能,开展了接触爆炸试验和数值模拟研究,对其破坏特征进行分析。采用有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土板、炸药、钢板和POZD的有限元模型,讨论了不同药量下POZD涂覆钢板加固钢筋混凝土板的破坏模式和破坏特征。试验及数值结果表明:在钢板-钢筋混凝土板背面涂覆POZD涂层能有效提升结构的抗爆性能;在接触爆炸作用下,POZD涂覆钢板加固钢筋混凝土板试件呈现四种破坏模式。

弹性体涂覆钢板抗冲击性能的数值模拟

采用LS-DYNA有限元软件数值模拟弹性体涂覆钢板在水下爆炸载荷作用下的动态响应及抗爆能力。在有限元模型中,方形钢板的边长为2 m,厚度为2 cm,弹性体涂层厚度为5 mm,其四边固支,置于水中。为了与涂覆钢板的抗爆炸冲击能力进行比较,同时也进行了与涂覆钢板等质量的单层钢板在相同爆炸载荷作用下的抗爆能力数值模拟。研究了在不同爆距情况下钢板的变形与破坏;通过7种工况的比较,分析和评估该涂覆技术的有效性。若以安全爆距作为评估钢板抗爆能力的依据,则研究结果表明,采用弹性体涂覆技术钢板的抗爆炸冲击能力提高了大约20%.

聚脲涂覆钢板在爆炸载荷作用下的动态响应

在验证了所用方法有效性的基础上,采用有限元软件LS-DYNA数值模拟了等面密度聚脲涂覆钢板结构及单一钢板在空爆下的动态响应,分析了聚脲涂覆位置对其抗爆性的影响;在此基础上,通过量纲分析的方法讨论了爆心距、炸药质量、涂覆聚脲厚度对钢板变形的影响规律。结果表明,聚脲涂覆在钢板上的位置影响其抗爆性能。其他变量一定的情况下,钢板中心最大位移随爆心距的增加近似呈指数递减趋势;改变炸药质量时,钢板中心最大位移随炸药质量的增加近似呈线性递增趋势;改变涂覆聚脲厚度时,钢板中心最大位移随涂层厚度的增加近似呈线性递减趋势。

钢板/POZD复合结构在近距空爆载荷下的抗爆性能

为研究钢板/聚异氰氨酸酯噁唑烷(polyisocyanate oxazodone,POZD)聚合物高分子材料复合结构在近距空爆载荷下的抗爆性能,开展了近距空爆试验,通过观察试验模型的损伤以及相关数据统计,分析了钢板/POZD复合结构的变形失效模式。采用LS-DYNA软件进行数值模拟,通过与试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的准确性,并进一步分析了钢板/POZD复合结构跨中位移变化和能量吸收特性。结果表明:在相同钢板厚度下,钢板/POZD复合结构较单一钢板具有更优越的抗爆性能,钢板呈现出3种不同的变形失效模式;在钢板/POZD复合结构中,当钢板和POZD均未出现破口时,钢板的塑性应变能占总能量吸收的大部分;钢板/POZD复合结构中心点最大位移逐渐增大,且变形速度先升高后降低。研究结果可为工程中钢板/POZD复合结构的抗爆防护设计提供参考。

近距空爆载荷下钢板/聚脲复合结构动响应特性仿真

[目的]为探讨聚脲涂层对钢板抗爆性能的提升机制,掌握背涂聚脲层对钢板动响应特性的影响规律,对钢板/聚脲复合结构的抗爆动响应过程进行仿真研究。[方法]采用LS-DYNA软件对钢板/聚脲复合结构在近距空爆载荷作用下的变形/失效过程及吸能机制进行数值仿真,并与文献试验结果进行对比,验证数值仿真方法的合理性和准确性。在此基础上,进一步分析前侧钢板层与背侧聚脲层的厚度配比及强度配比对结构变形/失效及能量吸收的影响。[结果]结果表明:背侧聚脲层在抗爆过程中存在二次崩落现象,其崩落碎片动能在后侧聚脲层总吸能中占主导地位;随着钢板-聚脲厚度比值的增加,前侧钢板层的最大塑性变形先减小后增大;随着强度比值增大,钢板的最大塑性变形和聚脲的吸能占比均单调减小。近距空爆载荷作用下,由于崩落而形成的碎片动能是后侧聚脲层的主要吸能方式;总面密度不变时,钢板/聚脲复合结构存在抗爆性能最优的厚度配比;强度比值的增大会降低聚脲层的吸能占比,同时提升结构的整体抗爆性能。[结论]研究结果可为钢板/聚脲复合结构的抗爆防护设计提供参考。

环氧酚醛/镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀行为

利用电化学阻抗谱(EIS)和电化学噪声技术,并结合扫描电镜、能量散射X射线谱等表面分析技术,研究了环氧酚醛/镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀过程并探讨了腐蚀机制.实验结果表明,浸泡前3,d EIS图呈现单容抗弧特征,涂层防护性能良好;浸泡28,d后EIS图呈现双容抗弧特征,电解质溶液已经渗透通过有机涂层;220,d后EIS图呈现3个时间常数的特征,镀锡层与基体金属发生了腐蚀;364,d后EIS图又呈现单容抗弧特征,涂层基本失去防护性能.随浸泡时间的增加,电流噪声的幅值逐渐增加,表明腐蚀程度越来越严重.环氧酚醛/镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀过程,大致分为3个阶段:①涂层的润湿过程;②腐蚀性离子的传输并引发腐蚀;③腐蚀加剧.其腐蚀机制首先是涂层发生破损形成微孔,接着是涂层下的镀锡层在功能饮料的有机酸中发生腐蚀;镀锡层遭到腐蚀破坏后,由于基体金属碳钢具有更高的电化学活性,腐蚀过程转化为碳钢基体的溶解.

高硬度聚脲涂层抗侵性能与断裂机制研究

鉴于高硬度聚脲与常规聚脲弹性体的区别,研究了高硬度聚脲涂覆钢板结构的抗侵性能及涂层断裂机制。通过弹道实验加载3.3 g立方体破片撞击无涂层、迎弹面涂层、背弹面涂层与双面涂层4种涂覆类型靶板,获得靶板的弹道极限,分析了不同涂覆方式下结构的抗侵性能、涂层断裂规律与微观断口形貌。结果表明:破片冲击作用下,迎弹面涂层断裂程度高且吸能性好,能够有效提高结构抗侵性能,而背弹面涂层破坏先于钢板层且吸能性差,对结构抗侵性能无提升作用;涂层断裂呈现一定的速度效应、厚度效应与微观特征,其规律反映了不同位置涂层的吸能差异。