铝合金三角形波纹夹芯板抗平头弹冲击的损伤特性研究

为研究铝合金三角形波纹夹芯板受到平头弹冲击后的损伤形式与抗冲击性能,利用一级气炮对铝合金三角形波纹夹芯板的两种冲击位置进行冲击试验。根据试验数据,对比分析三角形波纹夹芯板及等面密度单层板的弹道极限速度与耗能,并结合有限元仿真分析夹芯板的动态损伤过程、动态载荷响应及损伤机理。研究结果表明,三角形波纹夹芯板损伤形式为剪切破坏、撕裂破坏与弯曲变形。波纹板的抗冲击性能低于等面密度的单层板,并且波纹板节点位置的抗冲击性能高于基座位置。当弹体冲击速度较低时,波纹板的耗能低于单层板,随着冲击速度增加,波纹板节点位置的耗能高于单层板,基座位置的耗能与单层板相近。此外,波纹板的动态载荷响应与失效机理均受到冲击位置与弹体冲击速度的影响。

强冲击载荷下单向加筋板拉伸撕裂的临界条件

针对固支单向加筋板在冲击载荷下的拉伸撕裂临界条件开展研究,首先将均布冲击载荷下的固支单向加筋板简化为带板梁模型,基于固支梁冲击变形理论解给出了加筋板最大永久变形理论解,之后基于复合运动场模型,修正了固支梁端点拉伸应变与最大永久变形关系式,并以等效应变达到失效应变作为拉伸撕裂条件,建立了加筋板在冲击载荷下的拉伸撕裂临界条件。经过数值模拟验证,该最大永久变形理论解和拉伸撕裂临界条件具有适用性,理论与数值误差小于15%。

板状碎片对建筑屋面的冲击破坏概率模型

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考虑了在不同风速风向下板状碎片来源、起飞初始条件和建筑相对位置对屋面冲击破坏概率的影响。利用风速15 m·s^(-1)~45 m·s^(-1),风向0°~90°和上游建筑高度8.0 m~12.5 m作为模型的输入,实现了可考虑多因素影响的板状碎片对低矮建筑屋面冲击破坏的概率估计,验证了模型的实用性。该模型计算过程简单,可应用于建筑屋面易损性分析。

不锈钢双极板高速冲击成形仿真分析

为探究在不均匀速度下高速冲击的不锈钢双极板变形情况及成形规律,结合箔片气化冲击成形的板料速度场分布,运用LS-DYNA建立不锈钢双极板高速冲击成形有限元仿真模型,分析了该成形工艺下不锈钢双极板的动态变形过程,研究了不均匀冲击速度对双极板流道成形质量的影响。结果表明,不锈钢双极板冲击成形的最小初始冲击速度为350 m·s^(-1),流道脊处的减薄率最大,其余部位减薄率小于30%,随着初始冲击速度的增加,双极板成形深度稳定在0.78 mm以上,填充率稳定在95%。但受限于速度场的不均匀性,单次成形有效区域有限,仿真结果表明多道次成形能够形成一致性较好的多通道不锈钢双极板,最后,通过多道次箔片气化冲击成形实验验证了仿真结果。

基于贝叶斯估计和数据融合的复合材料结构冲击定位

到达时刻(TOA)是用于冲击定位的关键特征之一,目前随着信号处理技术的不断发展,在文献中可找到多种时频模型进行测量,但是在选择上通常依赖于人的经验。此外,考虑到测量模型的系统误差和测量噪声引起的不确定性,传统基于TOA的冲击定位方法存在不足。为此,本文提出了一种基于贝叶斯估计和数据融合的复合材料结构冲击定位方法。首先,应用多种不同的时频模型来获取冲击响应信号的TOA数据;然后根据TOA数据测量误差的不确定性,应用贝叶斯定理构建冲击位置的后验概率密度函数;再采用马尔可夫链蒙特卡罗采样方法估计冲击位置参数的后验分布,并用正态分布进行拟合;最后,对不同TOA数据获得的冲击位置概率分布进行融合,利用融合后的概率分布对冲击源的位置做最终决策。通过复合材料加筋板上的落锤撞击实验验证了本文方法的可行性,平均定位误差仅为0.94 cm,相比于传统基于TOA的冲击定位方法可靠性和准确性更高,且在鲁棒性和定位时间方面同样具有优势。

动载作用下高强度钢的层裂特性研究

结合VISAR测试技术,进行平板撞击试验,得到G50和30CrMnSiNi2A钢试件的自由面速度-时间曲线,分析材料的层裂强度、层裂片厚度及各自的应变率;用LS-DYNA结合Johnson-Cook本构模型和最大拉应力断裂准则,数值模拟了平板撞击层裂现象。结果表明:G50钢抵抗冲击的能力优于30CrMnSiNi2A钢;层裂强度和弹性屈服极限随应变率增加而增加;最大拉应力断裂准则较好地描述了这两种材料的层裂现象;数值模拟结果与试验结果较吻合,验证了模型的可靠性。

基于冲击回波法的钢衬混凝土内部缺陷探测研究

针对冲击回波法多用于单一结构厚度和缺陷检测且在组合结构缺陷识别领域应用较少的问题,提出了基于冲击回波法检测钢衬混凝土组合结构构件厚度公式。首先采用数值模拟方法探究弹性波在钢衬混凝土内部的传播特性,分析缺陷埋深对冲击回波法特征参数的影响,然后开展室内模型试验研究,进一步验证公式的准确性。结果表明,提出的冲击回波法检测组合结构构件厚度计算公式能较好地适用于钢衬混凝土构件现场检测,现场冲击回波法检测获取的卓越频率可真实反映钢衬混凝土结构混凝土内部质量缺陷。

基于误差函数的复材加筋板概率成像冲击定位

提出了一种复合材料加筋板结构概率成像冲击定位方法。通过在复合材料加筋板结构表面布置稀疏阵列的压电传感器网络接收冲击响应信号,采用复Morlet小波变换提取冲击响应信号特定中心频率的窄带Lamb波信号并计算模值,根据模的峰值获取Lamb波的到达时刻,构建基于波达时间差的误差函数并计算监测区域内各点为冲击源的概率值,将概率值作为像素值对结构进行概率成像冲击定位。在总体尺寸为700 mm×450 mm的碳纤维增强复合材料加筋板结构上对算法进行了验证。实验结果表明,该算法简单有效,成像分辨率和定位精度高,采用较少的传感器数量依然拥有可观的冲击定位精度。

泡沫铝夹芯板重复击穿塑性响应及失效破坏

文中基于泡沫铝夹芯板的重复冲击实验,研究了冲头形状对夹芯板塑性响应及失效破坏的影响,并分析了其变形累积和能量耗散特性.结果表明:冲头直径与夹芯板边长比α直接影响夹芯板的变形模式,进而影响夹芯板的失效破坏模式.当α为0.2时,夹芯板主要产生局部凹陷,芯层通过局部压缩耗散能量,正面板首先发生破坏;当α达到0.4时,夹芯板主要产生整体弯曲和拉伸,芯层通过整体压缩耗散能量,背面板首先发生破坏.α越大,碰撞力峰值越大,碰撞时间越短,夹芯板的抗击穿次数越大.冲击能量越大,夹芯板在重复冲击下的能量恢复系数越小.

轴承钢表面电弧离子镀氮化物涂层的抗冲击性能和耐磨性能

采用电弧离子镀工艺在GCr15轴承钢表面分别沉积了TiN和TiAlN 2种氮化物涂层,对比研究了涂层的微观结构、硬度、结合性能、抗冲击性能和耐磨性能。结果表明:制备的TiN涂层和TiAlN涂层表面平整,均以(200)晶面择优生长;TiN涂层和TiAlN涂层的硬度分别为2060.3,3390.8 HV,为基体(689.5 HV)的3.0倍和4.9倍。TiN和TiAlN涂层与轴承钢的结合性能良好,结合等级为HF1~HF2,40次冲击试验后TiN和TiAlN涂层表面均未发生剥落和开裂,抗冲击性能良好。TiN涂层和TiAlN涂层与轴承钢对磨时的平均摩擦因数分别为0.42,0.36,体积磨损量分别为1.26×10^(-3),0.54×10^(-3 )mm^(3),均低于基体,涂层表面均形成了较浅的犁沟,磨损机制为磨粒磨损,其中TiAlN涂层表面犁沟更浅,磨损程度更轻。TiAlN涂层的结合性能和抗冲击性能与TiN涂层相当,硬度和耐磨性能均高于TiN涂层,更适用于改善轴承钢的表面耐磨性能。

珊瑚礁灰岩平板撞击试验与状态方程研究

为研究强动载下浅层珊瑚礁灰岩的冲击压缩特性和状态方程,采用一级气体炮试验装置对浅层珊瑚礁灰岩开展了200~500 m/s冲击速度下的平板撞击试验。基于试样自由面粒子速度时程曲线,分析了浅层珊瑚礁灰岩孔隙演化与冲击波传播的相互作用,确定了一维应变条件下浅层珊瑚礁灰岩的动态强度和冲击绝热关系。试验结果表明:冲击波压缩过程中,浅层珊瑚礁灰岩因孔隙塌缩和基质滑移产生塑性变形,导致冲击波在试样中展宽为“弹性先驱波-变形波”的双波结构,变形波的传播速度和能量随冲击压力的增大而增大;2.9×10^(4)~7.5×10^(4)s^(−1)应变率下,浅层珊瑚礁灰岩的Hugoniot弹性极限值和动态屈服强度分别为0.109±0.03 GPa和0.074±0.02 GPa;建立了0.4~1.2 GPa压力范围浅层珊瑚礁灰岩的Hugoniot线性关系,将其压力-比容(P-V)关系分成弹性段和压实段,浅层珊瑚礁灰岩相比于陆源多孔石灰岩在强动载下的压缩性更大;最终建立了可描述浅层珊瑚礁灰岩低压区孔隙压实过程的压力-孔隙度(P-α)状态方程。

基于弹性波动理论的北关闸底板脱空检测分析

在河道内长期有水情况下,在不损坏工程现状土建结构的前提下,基于弹性波动原理,采用水下冲击映像法检测仪对北关闸的底板脱空进行检测,以确定水闸的安全状态,排除安全隐患。本文主要阐述了水下冲击映像法的基本原理、实现方法和数据处理等,介绍了北关闸底板脱空检测的过程,分析了检测结果,即北关拦河闸1~7号闸底板检测均未发现明显脱空病害缺陷,部分水闸底板存在疏松缺陷。最后针对检测结果提出了相关建议。

地面区域治理技术在底板承压水防治中可行性研究

针对杨河煤业32071(西)综采工作面底板高承压的特点,拟采用地面区域治理技术对底板灰岩含水层进行探查、治理,通过对比传统井下底板注浆加固工程,从施工工艺、施工成本、施工效果等多个方面进行对比研究,地面区域治理具有明显的优势,明确了在开采区域实行地面区域治理的可行性。

堤防岸坡RC板件的抗冲击性能研究

为进一步明确多次冲击中堤防岸坡RC板件的抗冲击性,文中采用摆锤、落锤试验分析其多次冲击下的时程变化规律、整体变形及凹陷变形变化情况,进而分析其损伤变化及吸能特征。结果显示,冲击角度是影响堤防岸坡RC板件整体变形及凹陷变形的主因,斜向冲击是影响其安全性的主因,增加冲击力能够降低板件吸能能力,增强其破坏率。

板式给料机含间隙承载装置冲击动力学分析

为了研究重型板式给料机承载装置中,板轨间隙对结构变形、应力等静动力学响应的影响。首先基于能量法计算大块物料掉落作用于承载装置的落料冲击力;然后建立了承载装置有限元模型,在稳定运行工况下对其进行刚度分析,计算板轨间隙的下限;最后在落料冲击工况下对承载装置进行强度分析,探究结构应力响应随间隙的变化情况,并计算板轨间隙的上限。通过对承载装置在稳定运行与落料冲击两种工况下的强度、刚度分析,分析了板轨间隙的变化对结构静、动态响应的影响,并确定满足设计规范要求的板轨间隙,分析结果对板式给料机的优化改造具有现实意义。

基于Abaqus中UMAT的CF/EP复合材料损伤过程及强度分析

复合材料使用过程中难免受到冲击从而产生损伤,且外观难以发现,损伤的主要形式有基体裂纹、纤维断裂以及层间分层。其中,层间分层损伤和基体开裂是最常见也是最危险的破坏形式。本文使用了有限元软件分析研究复合材料层合板的冲击损伤过程,并对结果进行了可视化处理。

复合材料蜂窝夹芯板抗鸟弹高速冲击性能研究

为了研究复合材料蜂窝夹芯板在鸟弹高速冲击下的抗冲击性能,以及蜂窝夹芯材料在机械结构轻量化设计上的运用。通过有限元仿真软件LS-DYNA建立了模拟明胶鸟弹冲击含玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料面板、等效化NOMEX芳纶纸蜂窝芯的仿真模型。研究了芳纶纸和铝合金两种蜂窝材料、蜂窝芯胞元壁厚、复合材料面板和铝合金两种面板材料对蜂窝夹芯板的抗冲击性能影响。结果表明组件中蜂窝芯厚度和面板厚度对复合材料蜂窝夹芯结构抗冲击性能都有较大影响。同等结构参数下,铝蜂窝、铝面板对抗鸟弹高速冲击性能更好。等质量不同厚度时,复合材料面板和芳纶纸蜂窝抗冲击性能更好,更适合用于机械结构的轻量化设计。

24000TEU集装箱船特厚规格高强船板保心部低温冲击性能研究

为保证24000TEU集装箱船特厚规格高强船板保心部低温冲击性能,采用低碳+Ti+Nb+Ni的成分体系,即可保证强度,亦可保证较高要求的韧性。采用大变形量、低温控轧、DQ模式5 kg水冷,获得以针状铁素体(AF)/贝氏体(B)为主,并有少量的多边形铁素体的多相组织,心部冲击均值达到200 J以上。通过除鳞速度和道次的优化,解决特厚高强船板表面水纹花斑问题。成功研发保心部低温冲击性能的特厚规格高强船板,具有良好的强韧性能、焊接性能和表面质量。

层合板和蜂窝夹心结构复合材料敲击特性研究

制备了层合板结构和蜂窝夹心结构两种不同结构的复合材料损伤试块,基于有限元理论对这两种典型复合材料损伤结构的振动特性进行了分析,发现损伤尺寸对碳纤维蜂窝材料固有频率的影响显著优于碳纤维层合板的固有频率。采用啄木鸟智能检测仪对两种不同结构的复合材料损伤试块进行了敲击试验,试验结果表明,蜂窝夹心结构损伤试块的敲击检测脉宽损伤差异率为50.5%,而层合板损伤试块的敲击检测脉宽损伤差异率为31.5%,敲击检测对碳纤维蜂窝复合材料的损伤检测灵敏度显著大于层合板结构复合材料。

大直径盾构并行施工对邻近高铁桩板结构路基的影响程度兮区研究

[目的]大直径盾构在长距离、小净距并行邻近高铁施工时,对既有结构及周边环境的变形要求极为严格,需要根据影响程度分区,对可能受到较大影响的区域进行防护加固。[方法]依托上海市轨道交通市域线机场联络线盾构并行沪杭高铁路基段工程,通过FLAC3D有限差分软件建立模型,分析盾构并行施工对高铁桩板结构路基的变形影响,明确不同施工条件下隧道与既有高铁的安全距离,得到盾构并行施工的影响程度分区。[结果及结论]增大隧道埋深、高铁桩板结构桩长和隧道与路基的水平距离均能减小盾构并行施工引起的路基水平位移;增大隧道埋深会增加路基竖向位移,但受地质因素影响,出现增大隧道埋深,路基沉降减小的情况;得到不同施工条件下满足变形控制指标的安全距离及盾构并行既有高铁桩板结构路基的影响程度分区。