Impact resistance performance and optimization of the sand-EPE composite cushion in rock sheds

Rock sheds are widely used to prevent rockfall disasters along roads in mountainous areas.To improve the capacity of rock sheds for resisting rockfall impact,a sand and expandable polyethylene(EPE)composite cushion was proposed.A series of model experiments of rockfall impact on rock sheds were conducted,and the buried depth of the EPE foam board in the sand layer was considered.The impact load and dynamic response of the rock shed were investigated.The results show that the maximum impact load and dynamic response of the rock shed roof are all significantly less than those of the sand cushion.Moreover,as the distance between the EPE foam board and rock shed roof decreases,the maximum rockfall impact force and impact pressure gradually decrease,and the maximum displacement,acceleration and strain of the rock shed first decrease and then change little.In addition,the vibration acceleration and vertical displacement of the rock shed roof decrease from the centre to the edge and decrease faster along the longitudinal direction than that along the transverse direction.In conclusion,the buffering effect of the sand-EPE composite cushion is better than that of the pure sand cushion,and the EPE foam board at a depth of 1/3 the thickness of the sand layer is appropriate.

Coupled DEM-FDM analyses of the effects of falling rock’s shape and impact angle on response of granular cushion and rock shed

Rock shed is an effective protection measure against rockfall.To investigate the influences of falling rock’s shape and impact angle on the impact effect of the cushioned rock shed,a modeling approach for a rock shed with a cushion layer using PFC-FLAC.The granular cushion is modeled as an aggregate of discrete non-cohesion particles,while the concrete plate and the beam are modeled as zones.The falling rock with different sphericities and impact angles is modeled as a rigid assembly.The numerical model is validated by comparing the simulation results with experimental and numerical results from previous literature.This model is applied to analyze the effects of rock shape and impact angle on the dynamic interaction effects between falling rock and cushioned rock shed,including the impact force,transmitted bottom force,penetration depth,and plate deflection.The numerical results show that the variation in the falling rock’s shape has different effects on the falling rock with different impact angles.These findings could support rock shed design by revealing the limitations of the assumptions in the past research,which may result in unsafe rock sheds for some rockfall cases.

Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components

In order to meet the requirements of high reliability,long-lifetime and lightweight in a new generation of aerospace,aviation,high-speed train,and energy power equipment,integrated components are urgently needed to replace traditional multi-piece,welded components.The applications of integrated components involve in a series of large-size,complex-shaped,highperformance components made of difficult-to-deform materials,which present a huge challenge for forming ultra-large size integrated components.In this paper,the developments and perspectives of several extreme forming technologies are reviewed,including the sheet hydroforming of ultra-large curved components,dieless hydroforming of ellipsoidal shells,radial-axial ring rolling of rings,in situ manufacturing process of flanges,and local isothermal forging of titanium alloy components.The principle and processes for controlling deformation are briefly illustrated.The forming of typical ultra-large size integrated components and industrial applications are introduced,such as the high strength aluminum alloy,3m in diameter,integrated tank dome first formed by using a sheet blank with a thickness the same as the final component,and a 16m diameter,integrated steel ring rolled by using a single billet.The trends for extreme forming of ultra-large size integrated components are discussed with a goal of providing ideas and fundamental guidance for the further development of new forming processes for extreme-size integrated components in the future.

Numerical simulation on the impact characteristics between rockfalls of different shapes and gravel cushions

The shape of rockfalls significantly affects the performance of the impact cushion,which is manifested by the difference in the impact force and the penetration depth of the rockfall during the collision.In this study,we built the collision numerical model between rockfalls and cushions based on the results from previous studies,and simulated the collision process of rockfalls with four different shapes(cylindrical,cuboid,spherical,and cubic)and different cushions.Essential parameters when rockfalls impact cushions are calculated,including the maximum impact forces on the surface and bottom of the cushions and the maximum penetration depth of the rockfall.The results showed that the maximum impact force on the surface and the bottom of the cushions varies with the rockfall shapes.The maximum impact force on the cushion surface caused by cylindrical rockfall is the smallest,followed by the cuboid rockfall,the cube rockfall,and the spherical rockfall.The maximum impact force at the cushion bottom also follows this trend.However,the penetration depth of cuboid rockfall is the smallest,followed by the cylindrical rockfall,the cubic rockfall,and the spherical rockfall.The results of this study provide more extensive theoretical support for rockfall disaster prevention using gravel cushions.

计及时变演化特征的硅泡沫垫层非线性黏弹性模型研究

基于黏弹性基本理论,引入材料非线性特征,考虑了材料加载、保载应力松弛历史、老化效应以及黏弹性模型各运动单元退化的差异性,并从两种老化机制出发,获得了老化硅泡沫垫层力学模型以及长时应力松弛硅泡沫垫层接续加载力学模型.模型机理清晰,能够反映材料服役历史信息及其对力学效应的影响.

基于被动动态坐姿的健康坐垫设计

目的为缓解办公人群久坐肌肉疲劳和主观不适,研究一种基于被动动态坐姿的健康坐垫并进行创新应用。方法通过研究坐姿运动解剖学,以及被动动态坐姿相关理论,提出基于气囊坐垫的被动动态坐姿实现方式。再通过坐姿实验,利用表面肌电测试仪及主观不适量表对该产品进行测试,验证设计的可行性。实验结果表明实验组中位频率(Mean Frequency,MF)变化数值大于对照组,并且除左髂肋肌以外,在右髂肋肌,以及两侧多裂肌及两侧最长肌的效应量较大(Cohen'sf>0.40),并且实验组主观不适(Perceived Discomfort,PD)变化数值小于对照组,其中在下背、臀部、坐骨、座椅边缘以及总体上呈现较大效应量(Cohen's f>0.40)。在此基础上,提出一款智能被动动态健康座椅。结论使用气囊坐垫和其被动动态工作方式可以有效缓解使用者久坐产生的肌肉疲劳和主观不适,对提高用户久坐健康及久坐舒适具有意义。

基于层间垫平的囊匣三维装箱优化设计

目的为提高囊匣的装载率及装箱效率,研究层间垫平的强异构类的三维装箱问题,实现快速计算囊匣装箱方案和衬垫方案并指示装箱。方法基于囊匣实际装箱需求,以衬垫体积最小为目标,设计基于贪心策略与改进的装箱顺序策略的两步优化启发式算法,对装箱与衬垫方案进行优化;并根据不同放置方向,设计不同的输出效果以指示装箱。结果与装箱优化前数据进行对比实验证明,该算法推荐的装箱方案与衬垫方案可以减少木箱的使用数量与体积,减少垫平用衬垫体积7.21%,装箱时间缩短了约一半。结论文中设计的混合启发式算法能为囊匣装箱问题找到合适的装箱与衬垫方案,减少衬垫的使用,提高装载率以及装箱效率。

预压缩气垫包装系统静力及动力学特性研究

目的以柱形气垫包装系统为研究对象,建立静力及动力学模型,对静态压缩、自由振动和基础激励受迫振动特性进行研究。方法建立气柱压缩力数学模型,并通过试验、仿真验证模型,通过建立预压缩柱形气垫包装系统力学模型,研究静力及动力学特性。结果预压缩量和充气压力越大,包装系统固有频率越高。在包装对象宽度定值约束下,选取多个小直径气柱,固有频率更高,且薄膜应力更小。在基础激励下,包装系统固有频率处存在共振峰值,对高频域气垫表现出了较好的减振特性。结论所建立的静力压缩模型与试验、仿真结果较吻合,所建立的动力学模型合理,结果准确。

舰载机前起落架缓冲性能参数敏感性研究

为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同时兼顾缓冲和突伸性能。

基于落石模型试验的棚洞垫层力学响应及优化设计

结合边坡落石灾害现状,基于落石模型试验,系统分析落石质量、下落高度、垫层厚度、加筋位置、加筋材料等因素对落石冲击力及其动态演化的影响,揭示落石冲击棚洞的动力响应规律,结合垫层自重与落石冲击作用双因素影响确定垫层最优厚度,并对垫层设计提出优化建议。结果表明:随着垫层厚度增加,棚洞所受落石冲击力呈非线性减小,减小幅度先大后小而后趋于稳定;在同一垫层厚度下,棚洞所受落石冲击力随落石高度和落石质量近似呈线性增大;当复合垫层设计为“5 cm河砂+聚苯乙烯泡沫(EPS)+10 cm河砂”时,落石中心处土压力峰值相较于纯河砂垫层降低约60%,缓冲耗能效果最佳;通过多元回归分析得到了落石冲击力计算公式,且计算结果与实验数据吻合良好。

2021年11月7—9日辽宁省极端雨雪天气分析

选用常规气象观测资料、人工加密观测资料和NCEP/NCAR格点资料,对2021年11月7—9日辽宁省极端雨雪天气进行诊断分析。结果表明:东北冷涡和地面气旋为此次极端雨雪天气的主要影响系统,对流层中低层辐合、高层辐散以及强的冷暖气流交汇,是产生极端雨雪天气的主要原因;高低空急流耦合和高空辐散抽吸作用,配合东北冷涡动力抬升作用,暖湿低空急流沿冷垫爬升,进一步加强了上升运动。暖湿急流为此次极端雨雪天气提供了充沛的水汽条件,暖湿急流的增强对应水汽辐合作用增强,配合低层冷垫和东北冷涡的动力抬升作用,对降雪有明显增幅作用;地面辐合线沿地形分布,触发了此次极端强降雪天气。地形阻挡导致地面冷空气堆积形成冷垫,是极端降雪天气发生的重要原因。温度层结差异是鞍山、岫岩雨雪相态差异的主要原因。具有冻结层特征的低层冷垫,为鞍山极端暴雪提供了有利的温度层结条件;融化层厚度和地面温度是岫岩出现冻雨的关键因素。

智能化气垫带式输送机性能测试平台设计

该文设计了一种智能化气垫带式输送机性能测试平台,通过调节气室入口的风压、风速,气孔排布方式、孔径及孔间距,可探究气室气压、气膜边缘风速及气膜厚度的变化规律。平台基于可控文丘里装置的反馈系统控制气垫带式输送机的气流,实验平台可以反映输入气流参数与形成气膜参数之间的耦合关系,将抽象的相关知识具象化,加深学生对气垫式输送装备的理解。

穿着高跟鞋足部组织结构生物力学规律及前掌缓震方式分析研究

本文通过对穿着高跟鞋的女性足部组织结构进行分析,揭示了高跟鞋对足部生物力学的影响。研究结果表明,穿着高跟鞋会导致足部前掌区域承受更大的压力和冲击力,从而增加足部损伤的风险。为了缓解这种压力,本文提出了一种新的前掌缓震方式,通过在高跟鞋的前掌区域加装缓震垫来减轻足部受力,从而降低足部受伤的风险。本文为高跟鞋设计提供了新思路,有望为穿着高跟鞋的女性提供更加舒适、健康的体验。

自制垫板承托施源管导管联合改进的止血方法在宫颈癌插植后装放疗中的应用研究

探究自制垫板承托施源管导管联合改进的止血方法在宫颈癌插植后装放疗中的应用效果。选取梧州市红十字会医院2021年7月—2023年6月收治的200例患者为研究对象,采用随机数字表法将患者分为两组,每组各100例。对照组患者实施常规宫颈癌插植后装放疗,研究组患者实施改进后宫颈癌插植放疗。保证所有患者进行插植后装放疗5次。比较两组患者心理状态、生活质量、并发症情况、满意度和依从性。结果显示,干预后,研究组患者SDS评分、SAS评分均低于对照组(P<0.05)。干预期间研究组并发症的总发生率低于对照组(P<0.05),且各项生活质量评分均高于对照组(P<0.05)。同时,干预后研究组总满意度和总依从性均高于对照组(P<0.05)。研究发现,自制垫板承托施源管导管联合止血方法改进能降低宫颈癌插植后装放疗患者并发症发生率,可改善患者心理状态,提高患者生活质量和满意度,提升患者治疗依从性。

桩承式加筋垫层路堤荷载分担改进计算模型

桩承式加筋垫层路堤中的关键荷载传递机制是多种现象的组合,包括路堤填土中的土拱效应、加筋垫层的张拉膜效应和地基土的支撑作用,然而,目前针对此方面的研究尚不完善。本文首先以考虑土体被动土压力发挥程度及桩间土应力非均匀分布改进的Hewlett土拱模型为改进载体;其次,假定加筋垫层为上、下部受均布荷载作用的简支梁,截面拉应力完全由加筋体承担,压应力完全由垫层材料承担,同时考虑地基土反力与梁最大挠度相关,引入地基反应系数,从而建立改进的桩承式加筋垫层路堤荷载分担计算模型;最后,通过工程实例与模型参数分析,验证本文计算模型的可靠性与准确性。研究结果表明:在路堤填筑过程中,土拱效应逐渐完全发挥,促进路堤荷载向桩体转移;随着地基土固结,桩体承担的路堤荷载也在逐渐增大;路堤填土高度、填土内摩擦角、桩间距对桩体荷载分担影响较大,加筋体抗拉模量对其影响较小。

CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明:增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.

高速列车对综合交通枢纽中地下车站结构振动的影响

以济南遥墙综合交通枢纽为工程案例,依托CRTSⅢ型板式无砟轨道建立车辆-轨道-车站结构振动耦合模型,利用时频域分析方法,分析了不同列车通过速度下轨道与车站结构间振动传递特征、不同减振垫层刚度下车站结构顶板振动响应特征和减振效果。结果表明:列车通过速度80 km/h时,钢轨、轨道板、车站结构侧壁、车站结构顶板振动加速度绝对值依次减小,车站结构顶板振动加速度级峰值出现在100 Hz;车站结构侧壁和顶板的分频最大振级、最大Z振级均随列车通过速度增加而增大,并且最大Z振级的增幅大于分频最大振级;不同列车通过速度下车站结构侧壁的分频最大振级和最大Z振级均大于顶板;降低减振垫层刚度可有效减小车站结构顶板最大Z振级;列车以不同速度通过各股道时可通过采用不同减振垫层刚度的轨道结构达到同等减振效果。

气垫带式输送机供气方式改进

气垫带式输送机因为将传统滚动摩擦替换为空气摩擦,所以总功率应该小于普通带式输送机,然而实际中功率消耗并不小。存在原因有供风方式不合适,造成很大的能量损耗,甚至出现空载飘带现象。通过改变供风方式,可以合理控制风压和风量,使输送带能够平稳支撑并运行。在保证气室大小及形状及总流量不变,只改变入口数量的情况下,通过ANSYS分析不同供气情况下气膜的压力分布情况,结果显示分流后气膜压力显著增大。

气垫压带输送机凸弧段分析研究

垂直气垫压带输送机的技术要点为压紧力的大小和凹凸弧段气膜的承载力。凹凸弧段气室提供的气膜承载力能否满足输送要求是凹凸弧段能否使用气室替代托辊的关键。文中通过对凸弧段进行受力分析,推导出输送带张力和气膜承载力的公式,改变气孔排数,选择正压区域5排、7排、9排气孔的双圆弧气室进行仿真,比较总压压力云图和正侧压承载力。结果表明:5排气孔的双圆弧气室内流量损失减少,气膜稳定,承载力较大。

不同垫层下煤矸石桩网复合路基承载特性

为综合利用固体废弃物煤矸石,将其取代部分传统细骨料制备煤矸石混凝土桩。开展了土工格栅和土工格室加筋垫层下煤矸石桩网复合路基室内模型试验,分析路堤顶面荷载-沉降关系、加筋垫层传荷能力和桩身应力的差异性。同时,建立有限元计算模型,研究不同加筋材料应力和变形规律,揭示土工格室应用于加筋垫层作用机制。结果表明:在本次试验中,同土工格栅相比,土工格室加筋垫层显著减小路堤顶面沉降约29.71%。土工格室加筋垫层下桩顶和桩间处土压力衰减量分别约61.51%、56.35%,充分发挥了筏板效应和应力扩散效应。采用土工格室加筋垫层,路堤荷载能够被有效传递至煤矸石桩体,在路基中心处和沿路基横断方向桩身应力极值分别采用土工格栅加筋垫层的1.78、1.80倍。土工格室和土工格栅应力分布规律分别呈“V”型和“U”型变化特征,且土工格室的应力最大值大于土工格栅。土工格室特有的蜂窝状结构对路堤填料产生侧向环箍和肋条摩阻力作用,通过自身张拉变形有效地扩散路堤荷载。