高应变率冲击荷载下节理花岗岩损伤机制研究

针对冲击荷载作用下贯通节理花岗岩动力响应特征和能量演化规律这一研究目标,以含不同倾角节理花岗岩为研究对象,基于不同倾角节理岩体损伤力学理论模型,开展了高应变率下不同节理倾角花岗岩的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)冲击试验,完成了高应变率下花岗岩的损伤特征研究,获取了岩体动态力学性质和能量耗散特征。研究结果表明:(1)基于Druck-Prager准则和Weibull强度分布准则,结合弹性波理论,建立了不同倾角节理岩体的应力-应变理论模型,该模型能够较好地反映花岗岩的抗压强度、弹性模量随节理倾角变化的动态力学特性,具有较强的倾角效应;(2)相同冲击荷载下,随节理倾角的增大,能量反射系数呈线性上升趋势,能量传递系数呈线性下降趋势,岩样的峰值应力逐渐而减小;相同节理倾角下,随冲击荷载增大,能量反射系数先增大后减小,能量传递系数先减小再增大,能量吸收率随节理倾角的增大而减小;(3)当冲击荷载相同时,完整岩样、节理倾角θ=0°和θ=15°岩样的破碎程度较大,而节理倾角θ=30°和θ=45°岩样的破碎程度较小;当节理倾角相同时,随冲击荷载增大,超过岩样最大抗压强度时,岩样由剪切和拉伸破坏逐渐转化成压碎破坏,且破碎程度也随之增大。

适应我国高集中度电力现货市场的发电侧市场力辨识方法

我国电力现货市场发电侧拥有高市场集中度的特点,市场力的滥用辨识变得尤为重要。对美国事前市场力的辨识方法进行了详细综述,分析指出了行为-影响测试方法更适用于我国电力现货市场。在此基础上,进一步研究提出了高市场集中度下的事前-事后市场力辨识方法,包括用于辨识潜在市场力的剩余供给指标测试法和市场模拟仿真法、用于辨识事中市场力的行为-影响测试方法和从市场整体运行情况、用户侧、发电侧和电网侧4个维度进行全面评估的事后市场力辨识方法。最后,通过算例分析,论证了所提市场力辨识方法的合理性和可行性。

Ⅳ型LPG气瓶冲击试验的国内外标准探讨

T/CATSI 02005—2019《液化石油气高密度聚乙烯内胆玻璃纤维全缠绕气瓶》的编制是在理论分析和研究的基础上,修改采用了EN14427:2014《液化石油气设备及配件用于液化石油气的可运输的可充填全封闭复合气瓶设计和施工》有关热塑性非金属内胆全缠绕气瓶部分制定的。通过对冲击试验结果进行分析来探讨T/CATSI 02005—2019和EN14427:2014两个标准的差异性。建议在不影响试验结果的前提下优化试验方法,验证气瓶受外来物体冲击后的抗冲击性能,同时保障试验过程中的生命、财产安全。

基于双气炮冲击试验系统的冲击响应谱试验技术

针对大尺寸结构垂向高量级冲击响应谱的试验需求,通过对比冲击响应谱试验的各类实现方式,提出基于高量级气炮冲击试验系统进行两点冲击的试验技术。验证试验表明,采用双气炮可以实现大尺寸结构垂向高频高量级冲击试验的边界均匀性,避免单点冲击响应谱试验的欠试验问题,为航天器整机研发提供更真实可靠的数据。同时,双气炮冲击试验系统在理论上具备扩展能力,可为更大尺寸产品的高量级冲击响应谱试验提供支持。

高速摄像在某强冲击试验中的试验弹测速应用研究

为了提高强冲击试验的试验弹测速有效性与精度,本文设计了高速摄像试验弹测速方案测量试验弹冲击前的速度。依据试验条件进行了关键设备选型并搭建了高速摄像测速系统,利用有限脉冲响应(Finite impulse response,FIR)滤波器并选取不同滤波器半长进行速度分析计算,通过“四点矫正法”解决了图像倾斜畸变。将测速结果与传统的激光测速结果进行比对,二者测试结果高度吻合(相对误差在0.5%以内)。最后由测速系统分析的3组连续出口速度证明了该强冲击试验系统具备提供稳定速度的能力。

双等离子体改性超高分子量聚乙烯复合材料的弹道响应

为揭示双等离子体改性对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料冲击性能的影响,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)制成UHMWPE复合材料,借助原子力显微镜等手段对改性前后的纤维表面进行观测,探究复合材料在低速及高速冲击时的抗冲击性能以及防弹机制。低速冲击载荷作为响应值构筑响应曲面模型,高速摄影机捕捉子弹侵彻改性前后复合材料的过程,分析板材的吸能情况并对侵彻后的试样进行表面观测。结果表明:未改性板材通过各层振荡式波动以形成严重分层来耗散能量;改性后的材料能有效地包覆住子弹,背弹面表层纤维呈现原纤化,断口处出现树脂大量富集,阻抗作用增强,吸能值较未改性材料提高45.59%。

高强度马氏体不锈钢的小能量冲击疲劳行为研究

随着钻具失效的不断发生,越来越多的研究者进行服役工况下钻具失效-断裂行为的机理研究。在服役过程中钻具受到复杂载荷的作用,既有静载荷也有大能量单次冲击载荷和小能量多次冲击载荷,小能量多次冲击载荷会造成材料冲击疲劳。研究了新型高强度马氏体不锈钢在不同冲击能量下的材料的冲击疲劳失效行为。结果表明,材料的冲击疲劳寿命的影响因素主要是加载的冲击能量,即冲击能量越高材料的冲击疲劳寿命越低,但冲击能量的变化不会改变材料的断裂形式。在疲劳裂纹萌生阶段,冲击能量的提高可使裂纹快速萌生。在疲劳裂纹扩展阶段,冲击载荷作用于裂纹尖端并使裂纹逐渐扩展。最后,建立了裂纹长度a与循环周次N的函数关系,计算了裂纹的扩展速率。

预制裂纹对X70管线钢冲击韧性和断裂机制的影响

随着管线钢应用逐渐增加,预防裂纹的扩展研究作为管线钢结构性能的研究重点而备受学者关注。本试验采用疲劳方法预制裂纹缺口,利用示波冲击试验,测试其与常规V型缺口在不同温度下对X70管线钢韧性的影响。结果表明,相较于常规V型缺口冲击试验,预制裂纹缺口的韧脆转变温度提高了约44℃,更贴近GB/T 20801.2—2020《压力管道规范工业管道第2部分:材料》规定的最低使用温度,在温度值的确定上提供了科学参考。通过对预制裂纹扩展过程中特征参数和宏微观断口形貌的分析研究,结果表明,裂纹扩展随着温度降低表现出一定的规律性,为基于示波冲击试验预测断裂机制提供了一定的参考依据。

稀土Ce含量对GCr15SiMn轴承钢冲击性能的影响

制备了不同Ce加入量的GCr15SiMn轴承钢,并对其冲击性能的变化及影响因素进行分析。结果表明:钢中MnS和Al2O3夹杂物在适量Ce的作用下变为球形或椭球形且尺寸较小的稀土夹杂物;稀土夹杂物的种类和数量随Ce含量的增加而增加,Ce加入过量后,夹杂物出现聚合长大导致其尺寸变大且形貌不规则;随着Ce含量的增加,试样的冲击性能先升高后降低,当Ce含量为0.016%时,直径3μm以下小尺寸夹杂物占比最多,夹杂物分布最弥散,且试验钢冲击性能最佳,比不加Ce时提高了173.7%,Ce含量过高时反而降低冲击性能。

多分量高冲击试验校准测试装置

高冲击加速度传感器是侵彻武器获取侵彻过程信息、实现层数识别与智能起爆控制,以及炮弹内弹道加速度测试、弹道终点效应冲击测试的核心器件,三轴高冲击传感器多分量试验、测试与校准是其应用的前提和基础。设计并搭建了多分量高冲击试验校准测试装置,基于应变式传感器进行轴向应力波冲击信号测试,通过传感器转接砧体的横向效应分解为正交三轴方向的应力波脉冲对三轴传感器进行同时加载,基于LabVIEW和Matlab开发环境编写数据采集与处理程序,完成对三轴高冲击加速度传感器冲击灵敏度的测试校准。同时实现了模拟弹丸沿着霍普金森杆轴线方向斜向上冲击加载碰撞发射,利用重力作用自动回落,可连续多次对传感器进行冲击加载测试。利用该冲击试验测试装置对多只三轴高冲击加速度传感器进行了多次加载试验,试验结果表明,测试传感器各轴向冲击灵敏度误差低于10%,满足冲击校准要求。

摩擦型螺栓连接冲击载荷传递特性试验

为了研究接触、摩擦和预紧力等非线性因素对摩擦型螺栓连接动态载荷传递特性的影响,利用空气炮装置发射钛合金圆柱弹、钢球和冰球,开展了高速冲击试验,获得了冲击响应曲线。试验结果表明:金属弹体的撞击不能忽略弹体本身结构变形带来的影响,相较圆柱弹,球形弹冲击产生的冲击载荷峰值小,载荷传递率大;金属弹体撞击产生的冲击载荷波形杂乱且变化剧烈,螺栓连接的摩擦滑移导致的能量耗散使载荷传递率小于1,冰球撞击的载荷波形变化平缓,结合面的摩擦等非线性因素对载荷传递的影响较金属弹体冲击的情况小;加大拧紧力矩、增大结合面粗糙度会导致冲击刚度增大,冲击刚度基本不受外激励影响;减小拧紧力矩、结合面越光滑、加大冰球冲击能量会使载荷传递率降低;载荷传递率和损耗因子呈线性关系,当损耗因子小于0.59时,结合面处的摩擦耗散将使载荷传递率小于1。

浇注CL-20基混合炸药的高速破片撞击安全性

为提高CL-20在混合炸药中的应用性能,研究了CL-20基混合炸药在高速破片撞击下的安全性,制备了CL-20与端羟基聚丁二烯质量比为87∶13的浇注CL-20基炸药试样(GW炸药);采用静爆试验和高速破片撞击试验方法,获取了浇注CL-20基混合炸药在高速破片撞击下的安全性反应等级;通过分析对比静爆试验和高速破片撞击试验的超压数据、影像资料和见证板的破坏情况,综合判断GW炸药试样在高速破片撞击下的反应等级,得到破片撞击速度和破片撞击质量对GW炸药试样的撞击安全性的影响。静爆试验结果表明,GW炸药具有良好的破片驱动能力,测得壳体破片速度为1435m/s,4m处的超压均值为0.09MPa。高速破片撞击试验结果表明,GW炸药在破片质量为16g的高速撞击条件下发生燃烧反应,具有良好的安全性;在破片质量为50g、速度为1412m/s的撞击条件下发生爆轰反应,证明GW炸药试样在大质量破片高速撞击的刺激下炸药响应剧烈。

三维机织复合材料弹道冲击试验研究

先进复合材料具有高比强度、高比模量等优点,是航空发动机应用研究的热点。本文通过弹道冲击试验研究三维机织复合材料平板在高速物体冲击下的损伤失效机制及其力学行为,采用高速相机记录下了靶板受冲击损伤变化过程,分析了不同速度对三维机织复合材料平板损伤形貌的影响。试验结果表明,三维机织复合材料具有优异的抗裂纹萌生和扩展性,冲击表面的主要破坏模式是纤维剪切破坏和基体破碎,在出口表面主要破坏模式是纤维拉伸断裂和基体开裂。本研究可用于支撑验证碳纤维增强树脂基复合材料包容性,为航空发动机复合材料机匣研制提供基础。

GMA浇注式钢桥面铺装配合比优化设计研究

高温稳定性与疲劳性能为浇注式混凝土的薄弱环节。通过GMA浇注式混凝土配合比设计正交试验,参照港珠澳大桥中GMA所使用的配合比材料组成,在保证刘埃尔流动性相当的情况下,对其GMA中不同粗集料用量、ME用量、沥青含量、矿粉用量变化下的高温稳定性及疲劳性能的表现情况进行研究。结果表明,沥青用量对GMA高温稳定性影响最显著,而矿粉用量对GMA疲劳性能影响最显著,同时以上两因素对GMA关键路用性能的影响规律表现出对立关系。根据正交试验结果分析,确定最佳GMA配合比,达到高温稳定性与疲劳性能的良好平衡,工程验证表明正交实验下GMA配合比优化设计使得浇注式桥面铺装性能达到理想效果。

冲击测试动响应高速视觉测量方法

获取测试目标的动态响应参数是航天器产品冲击测试中的关键内容,传统接触式传感器方法存在安装困难、监测维度单一、难以适应复杂测试环境等缺点。提出了一种用于获取冲击测试动响应的高速视觉测量方法,利用双目视觉原理获取测试对象的三维运动轨迹,并在此基础上解析测试过程中的冲击响应参数。该方法在空气炮冲击测试试验中获取的冲击响应谱曲线与加速度计的测量结果一致,识别结果相对偏差优于10%,表明高速视觉测量方法在航天器冲击测试中具有良好的应用潜力。

某车型内高压成形吸能盒碰撞性能数值仿真研究

汽车吸能盒作为保险杠内的一个重要吸能部件,在碰撞中可以起到吸收碰撞能量、保护纵梁和降低维修成本的作用,对提高整车的耐撞性具有积极作用。以某车型轿车前保险杠吸能盒为研究对象,将原有冲压焊接结构优化为内高压成形结构。运用Hypermesh、LS-Dyna软件分别对2种结构吸能盒的吸能特性进行碰撞数值仿真,应用Autoform软件对内高压成形结构吸能盒进行内高压成形数值仿真;针对吸能盒实物进行了成形、碰撞试验,最后将碰撞数值仿真结果、内高压成形数值仿真结果与试验值进行了对比。结果表明:内高压成形结构吸能盒在轻量化、成本和产品性能3个方面均优于冲压焊接结构吸能盒,碰撞数值仿真和内高压成形数值仿真对产品性能和工艺开发及优化均有较大的指导意义,该研究方法为汽车吸能元件设计提供了一种新的思路。

基于高速摄像法的液压凿岩机冲击性能测试技术研究

冲击能是凿岩机的重要性能参数。国内测量冲击能的方法有应力波法、高速摄像法等。文中叙述了高速摄像法测试液压凿岩机的冲击能的全过程,介绍了测试信号采集、数据处理的方法,实际测量值与理论计算值很接近,达到了测试目的。

聚羧酸减水剂在高性能混凝土中的应用分析

文中将萘系高效减水剂作为分析对象,探索此类减水剂对混凝土的施工性、凝结时间、早期强度、后期强度各项指标的影响机制。研究结果表明,高性能混凝土的黏度由于聚羧酸减水剂的应用而降低,坍落度得到有效的控制,拌制后的高性能混凝土综合性能良好,可作为铁路施工中的重要材料。

高冲击环境下MEMS大量程加速度传感器结构的失效分析

对设计的大量程加速度传感器进行冲击测试,分析该种传感器结构在高冲击环境下的输出信号及可靠性。加速度传感器结构采用四端全固支结构,通过在梁的端部和根部设计倒角结构以分散应力。测试结果表明该传感器在232,119.4 gn下可以测试到有效输出信号。同时,对测试中失效传感器进行了分析,总结出大量程加速度传感器的在高冲击环境下的失效模式主要为键合引线的脱落、微梁的断裂和封装失效。

山区高海拔特长隧道施工中的玄武岩纤维混凝土性能试验研究

玄武岩纤维作为一种无机纤维材料,延伸性、抗剪性及抗老化性较强,近些年被逐渐引入桥梁隧道、路基路面领域。将玄武岩纤维与混凝土相结合,生成的新拌玄武岩纤维混凝土具有体积稳定、耐久性高、强度高的优点,可提升混凝土的抗渗和抗裂性能,延缓老化速度。文章以西南山区某高海拔特长隧道为例,先后将玄武岩纤维应用于湿喷混凝土、衬砌混凝土,通过抗压强度试验、抗折强度试验、抗冲击试验等进一步检验该材料在高海拔隧道施工中应用的各项效应,获得的研究数据和成果可为同类似工程施工提供参考。