基于PFC2D的黄土轴向压裂试验细观参数敏感性分析

黄土的低抗拉能力是黄土地区工程建设中病害频发的重要原因。采用离散元程序PFC2D对黄土轴向压裂试验进行数值模拟,通过控制变量法改变单个细观参数取值,分析其对黄土抗拉特性的影响,并结合正交试验,对各细观参数进行了敏感性分析。结果表明:黄土的抗拉强度与黏结刚度比k_(n)/k_(s)呈对数递减关系,与黏结强度σ_(c)、半径乘子λ呈线性递增关系;黄土的抗拉刚度与黏结刚度比呈对数递减关系,与半径乘子呈线性递增关系;半径乘子对抗拉强度的影响最强,黏结刚度比对抗拉刚度的影响最强,粒径比r^(*)对抗拉强度、抗拉刚度的影响均最弱。研究可为黄土轴向压裂试验数值模拟中细观参数的标定提供参考。

变壁厚防撞吸能盒轴向压溃过程的实验研究

以汽车防撞吸能盒部件为应用对象,对比分析了由差厚板和激光拼焊板制作的变壁厚圆管在轴向压溃下的载荷-位移曲线特点、失效模式和吸能效果。结果表明,在准静态轴向加载条件下,与拼焊管相比,差厚管的变形模式为混合模式,更加稳定,且平均载荷较大,能吸收较多的能量。

压弯联合作用下薄壁梁轴向压溃的条件

对薄壁梁在轴向压力和弯矩联合作用下产生的弯曲和轴向压溃两种变形模式进行了理论分析,研究了其对应的载荷条件,并建立了薄壁梁的有限元模型,对理论分析结果进行了数值验证和进一步的探究。结果表明,对于受压、弯组合载荷作用的薄壁梁,当截面所受弯矩小于其截面极限弯矩的15%时,可以避免弯曲变形而只产生轴向压溃;合理的诱导可有效地避免弯曲的产生。

轴向压及径向旋流风幕的形成与隔尘仿真

为了提高掘进面的风幕隔尘效果并降低粉尘体积质量,设计轴向压风幕及径向旋流风幕形成与隔尘仿真实验,确定2种风幕的形成规律与隔尘规律.1)形成规律:压风量越大,越不利于2种风幕的形成,但对轴向压风幕的影响更大;压抽比越大,越利于形成轴向压风幕,对径向旋流风幕的影响相反.2)隔尘规律:压风量越大,2种风幕的隔尘效果越优;当压风量增至300m3/min后,轴向压风幕消失,该条件下,压风量越大,迎头粉尘向外运移能力越强;压抽比越小,2种风幕的隔尘效果越优,且径向旋流风幕的效果提高更大;当压抽比为0.75时,2种风幕的隔尘效果均已接近最优值.径向旋流风幕的形成受通风条件影响较小,隔尘效果也更优,更适用于掘进面现场隔尘.

轴向压裂法测定冻土抗拉强度初步研究

通过试验，讨论温度、机速对轴向压裂法测定结果的影响及其规律，确定该法作为冻土抗拉强度间接测定方法的可行性。试验结果表明，测定值稳定，与温度和机速对应性良好，服从一定函数关系。通过修正，该法测定冻土抗拉强度是可行的，对现场原状冻土抗拉强度测定更具一定意义。

异材异厚帽型梁结构轴向压溃理论研究

在车身耐撞性设计中,前纵梁等吸能部件广泛采用异材、异厚的帽型梁结构,而传统理论方法很难对其轴向压溃力进行准确预测。针对传统方法存在的不足,以超折叠单元(Superfolding Element,SE)理论为基础,提出通用帽型梁结构轴向压溃理论,可准确预测异材、异厚单帽及双帽薄壁梁结构的平均压溃力,并通过试验及仿真手段验证了该理论的准确性。

基于弹塑性变形的轴向压入式管道接头有限元分析

设计了2 inch轴向压入式管道接头,利用管接头件的弹塑性变形进行管道间的连接。运用有限元方法对管接头的压接及抗拉过程进行数值模拟,分析管接头在压接过程中的密封原理,并进行了相应的压接与抗拉试验,结果表明,压接力与拉拔力和计算值较为吻合。通过二次设计,加强了管接头承受轴向载荷的能力,能够完全满足实际工程应用要求。

薄弱环节对复合材料吸能元件轴向压溃性能的影响综述

薄弱环节设置是复合材料吸能结构设计的关键技术之一,良好的薄弱环节设计可以使复合材料结构在碰撞中产生稳定的渐进压溃从而吸收较多的碰撞能量。文章详细阐述并讨论了复合材料吸能元件薄弱环节的几何特征、引发机制及薄弱环节对复合材料吸能元件轴向压溃性能的影响,并将现有的薄弱环节归纳为七种典型的形式。在此基础上,指出了今后需要进一步研究的课题,包括:应变率效应对薄弱环节引发机制及吸能元件轴向压溃性能的影响;T型薄弱环节的引发机制及其在复合材料圆管中的应用;SMA薄弱环节的原理和设计方法;三维编织复合材料结构元件的薄弱环节和轴向压溃性能。

钢管混凝土柱组合弹性模量及轴向压力分配弹性力学分析

应用弹性力学理论和钢管混凝土柱协同工作条件,推导出了钢管混凝土柱组合轴压弹性模量和轴向压力分配的理论计算公式。公式表明,组合弹性模量不但与混凝土泊松比、单向轴压弹性模量和混凝土柱截面直径有关,而且和钢管泊松比、单向轴压弹性模量以及含钢率有关。作为计算例,用MATLAB编程考察了混凝土强度等级和含钢率对混凝土轴向压力分配系数、钢管混凝土柱组合弹性模量的影响。研究结果表明:混凝土轴向压力分配系数随着含钢率增大而递减,随混凝土强度等级提高而增大;与不考虑紧箍效应相比,考虑紧箍效应的情况下,核心混凝土的轴向压力有一部分传递给了钢管;含钢率越大,组合轴压弹性模量越大;混凝土强度等级越高,组合轴压弹性模量越大;用本文理论计算公式算得的组合弹性模量与按照统一理论所得的结果相近。由于刚管混凝土柱外钢管约束,核心混凝土的轴压刚度提高了至少20%。

武鸣红黏土轴向压裂与单轴拉伸抗拉强度试验对比研究

针对红黏土抗拉特性正确认识的不足,通过轴向压裂法和单轴拉伸法分别测定了武鸣红黏土的抗拉强度,并对比分析了两种试验方法及其测定结果,研究结果表明两种试验方法均能有效测定红黏土的抗拉强度,且具有很好的一致性,二者各有优缺点,在此基础上,探讨了武鸣红黏土抗拉强度与含水率之间的关系。试验结果可为正确认识红黏土的抗拉特性及裂缝处理方案设计提供合理的抗拉强度指标和相应依据。

黏性土抗拉强度的轴向压裂法试验研究

通过对不同含水量和不同干密度下黏土的轴向压裂试验,对黏土的抗拉强度与含水量、干密度和衬垫直径的关系进行了探讨,得出矿物成分一定的黏性土,抗拉强度主要受含水量和干密度的双重影响,且衬垫直径的改变也会引起抗拉强度的变化。通过与径向压裂法的结果比较,提出轴向压裂法作为间接测定黏性土抗拉强度方法是可行的。

CFRP/AA6061缠绕组合薄壁结构轴向压溃仿真方法

采用LSDYNA软件建立碳纤维复合材料缠绕在铝合金管外壁组合而成的CFRP/AA6061组合管的模型,对压溃仿真方法进行研究.采用MAT54和MAT123材料模型分别模拟CFRP和AA6061的本构关系,采用参数校准的方法确定CFRP与AA6061的连接界面法向失效应力和切向失效应力,并采用tiebreak接触定义界面.对不同纤维铺层角度的组合结构进行了压溃试验和仿真模型验证.结果表明,该仿真模型精度较高,对[0/90]3和[90]6铺层组合管的峰值载荷仿真误差分别为8%和11.2%,均值载荷误差分别为8.7%和6.7%,仿真结果较准确地再现了压溃过程中的峰值载荷和均值载荷,该仿真模型可用于CFRP/金属组合薄壁结构的压溃试验与仿真研究.

单帽型薄壁梁弯曲和轴向压溃吸能的理论预测方法研究

以Kecman薄壁梁弯曲压溃理论和Wierzbicki超折叠单元理论为基础,建立一种改进的单帽型薄壁梁准静态弯曲压溃和轴向压溃理论模型,并推导相应的吸能公式。该模型适用于求解同材同厚、同材异厚、异材同厚和异材异厚的单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃吸能。试验和数值仿真结果表明:与传统理论和模型相比,改进理论模型对于预测单帽型薄壁梁的弯曲压溃和轴向压溃吸能具有较高的精度,在应用范围方面更具有通用性。

圆弧刻槽薄壁圆管轴向压溃吸能特性数值研究

目的为了提高能量吸收效率,设置出一种合理的诱导结构,对吸能构件产生积极影响。方法薄壁圆管设计一种环向圆弧刻槽诱导结构,在不同长径比、径厚比和刻槽深度的条件下研究薄壁结构吸能特性。结果吸能量与圆管长径比和径厚比成反比,初始压溃载荷随刻槽深度增加而减小。结论在不同的条件下,刻槽结构能够有效降低初始载荷,并获得较为平稳的压溃载荷平台。

多个圆弧刻槽薄壁圆管轴向压溃吸能特性数值研究

为了降低薄壁圆管吸能结构的初始峰值载荷,获得稳定的平均压溃力,设计不同刻槽形式的薄壁吸能结构。分别在薄壁圆管外壁、内壁和内外交错预设多个圆弧凹槽,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分析不同刻槽类型对吸能特性的影响。计算结果表明:不同刻槽形式对薄壁圆管吸能量影响很大;相同条件下,内壁刻槽比外壁刻槽能够更多地降低初始压溃载荷。该研究对多个圆弧刻槽薄壁圆管轴向压溃吸能特性的研究有一定的参考价值。

铝合金蜂窝结构轴向压缩吸能特性

基于轴向平压试验,对不同边长的蜂窝铝吸能特性展开评估,并利用ABAQUS/Explicit软件进行平压试验仿真,仿真结果和试验基本吻合,同时获取了蜂窝铝结构的仿真参数。通过该仿真模型研究了壁厚对蜂窝铝吸能特性的影响,并引入了参数质量比吸能增率,表征质量增率与吸能增率的关系。结果表明,在吸能体积一定的情况下,边长减小或壁厚增加时,吸能增率为质量增率的两倍。

多层UV形瓦楞纸板的准静态轴向压溃模型研究

目的对多层UV型瓦楞纸板轴向压溃后的变形机理和抗压性能进行探究,以助于多层瓦楞纸箱和缓冲包装的设计。方法采用理论分析和试验研究相结合的方式,对UV形多层瓦楞纸板轴向压溃后的平台应力进行理论建模和准静态试验研究。结果在UV形瓦楞生产工艺的基础上,假设楞纸与相邻层之间的相互作用为面黏合;提出了一种新的折叠元件以及波纹芯的3种变形模式;此外,分别提出了五层瓦楞纸板和七层瓦楞纸板平台应力理论模型;多层瓦楞纸板平台应力的理论预测结果与试验结果吻合良好。结论所提出的多层UV形瓦楞纸板理论模型是有效的,这将有助于波纹结构刚度设计和参数选择,以满足不同的强度要求。

轴向压入式管接头过盈量的计算

为了达到轴向压入式管接头的连接强度和密封效果,计算管接头与管套的过盈量尤为重要。本文通过ANSYS软件对2英寸管径各厚度的管接头压接过程进行数值模拟,得出最佳过盈量,并得知随着管道厚度增加最佳过盈量随之降低。

诱导角及铺层结构对碳/环氧复合材料薄壁管轴向压溃吸能特性的影响

以单向碳纤维/环氧树脂预浸料为原料,通过卷绕铺层、热压成型工艺,制备单向及0°/90°卷绕复合材料薄壁管。对薄壁管试样头端进行不同形式的倒角处理,研究诱导角及卷绕结构对复合材料薄壁管吸能性能的影响,并通过金相观察,探究复合材料薄壁管微观损伤失效行为。研究发现:0°/90°卷绕薄壁管较单向薄壁管具有更优异的吸能性;不同诱导角直接影响初始诱导压溃过程,从而决定后续渐进稳定的压溃全过程;压溃过程中侧叶以较小曲率向管内和管外弯曲,侧叶易出现分层及纤维断裂,对薄壁管吸能具有积极作用。

高强钢闭口帽形结构准静态轴向压溃实验

为了研究成形历史对车身部件冲击变形行为的影响,以点焊连接闭口帽形结构为例,比较了2种高强钢材料———HSLA340和DP590不同成形条件下准静态轴向压溃过程的变形模式和吸能特性.实验结果表明:冲压成形过程导致的结构局部材料强化和几何弱化现象严重影响了帽形结构压缩过程中的屈曲变形模式,使其吸能能力低于折弯构件;大压边力冲压成形构件压溃过程中出现局部板材撕裂现象,该现象与应变历史及应力状态相关;因其独特的低屈强比硬化特性,不同成形条件下的DP590构件变形吸能特性始终优于HSLA340构件.