聚脲涂覆油箱抗冲击仿真研究

为提高车载油箱抗冲击能力、降低结构变形和损伤程度,以聚脲涂覆油箱为研究对象,通过材料试验获取Air1608型聚脲弹性材料力学性能参数。在普通油箱表面均匀喷涂5 mm厚聚脲材料,分别开展普通油箱和聚脲涂覆油箱在5 m高度自由跌落工况的有限元仿真计算和试验,仿真结果与试验结果有较好的一致性,聚脲涂覆油箱局部结构最大变形量与涂覆前相比降低约32%。同时开展在油箱内侧和双侧均匀喷涂聚脲情况下的仿真计算,研究发现双侧喷涂聚脲对油箱结构的弹性变形有良好的限制作用,能够减小油箱塑性变形,抗冲击性能较好。

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。

聚脲/铝分层复合结构的抗爆性能研究

为研究聚脲/铝分层复合结构的抗爆性能,对在空爆载荷下的聚脲/铝结构进行了数值模拟,并与文献中的试验结果进行对比,验证数值模型的准确性。在此基础上研究了等质量条件下,复合结构层数、复合结构中金属铝的体积分数以及聚脲层位置对靶板中心点挠度的影响,分析爆炸过程中结构的能量吸收特点。结果表明:在等质量下,聚脲/铝分层复合结构存在最优的结构设计;在所讨论的结构中,除铝体积分数为90%的4层结构外,其他结构的抗爆性能均优于均质铝板,铝体积分数为10%的一层结构的抗爆炸性能最好;聚脲涂覆位置影响结构的抗爆性能,且聚脲涂覆在背爆面时抗冲击性能更优;铝板的内能吸收是复合结构能量吸收的主要部分,铝板的内能吸收比例随着铝体积分数的增加先减小后增大。研究结果可为聚脲/铝复合结构的抗爆设计提供参考。

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。

大坝止水结构高分子防护材料耐久性预测研究

在混凝土面板堆石坝面板接缝止水结构中,表层止水盖板的耐久性及老化寿命预测一直受行业关注。以阿尔塔什大坝所在的新疆喀什地区气候状况作为边界条件,对三元乙丙橡胶盖板、新型涂覆型聚脲盖板以及起参照作用的天然橡胶盖板,进行氙弧灯人工气候老化试验,并据此进行了服役寿命的预测,结论为三元乙丙橡胶盖板13.1年,天然橡胶盖板5.3年,涂覆型聚脲盖板9.9年,以上数据供工程参考应用。