边坡柔性防护系统的典型工程应用

介绍柔性防护系统在国内边坡防护中的几个典型工程应用实例,包括迄今为止在国内已得到应用的各种柔性防护系统结构形式和柔性网类型,以此说明柔性防护系统的采用原则及其技术经济优势。

柔性环形防护网顶破受力归一化分析

开展了6组环形钢丝网片单元顶破承载力试验,并基于LS-DYNA开展了非线性数值模拟,揭示了柔性环形网的顶破受力的三阶段工作特性。进一步考虑钢丝缠绕圈数、圆环直径、顶破端与环形网的面积比以及环形网长宽比等影响开展参数分析,据此提出了环形网片拉伸变形的解析计算方法,建立了顶破力-拉伸位移的相关性方程。研究结果表明:随着圆环缠绕圈数的增多,环形网的极限破断力线性增大,极限拉伸位移线性小幅减小;随着圆环直径的增加极限破断力指数型降低,极限拉伸位移线性增大;随着顶破端与网片的面积比的增大极限破断力和极限拉伸位移均幂函数持续减小,变化速率基本一致;随着环形网长宽比的增大,极限破断力和极限拉伸位移都呈幂函数减小,破断力的减小更为明显。研究成果可用于柔性防护系统环形网单元设计。

基于力流等效的环形网顶破力学行为解析方法

该文提出了一种基于力流等效的环形网片解析计算方法,用于防护系统环形网拦截单元的顶破力学行为解析。考虑钢丝圈数影响,采用液压作动器控制的球冠形顶头对柔性钢丝网片进行位移加载,开展了8种规格共24张环形网片试件的拟静态顶破试验,明确了环形网片在顶破作用下的力-位移关系。根据试验结果,开展了力流分析,发现环形网片顶破极限状态的承载力主要受若干径向分布的环链影响,据此将力流路径上的环链等效为直线纤维,构建了基于力流等效的网片分析模型。采用Python程序求解获得模型的力与位移解,经与试验结果对比分析,验证了该方法的可靠性,同时,该模型可以揭示网片承载的薄弱区分布特征,并能反映网片顶破极限状态下的径向环链受拉特征。

正交钢丝环链网片顶压力学行为薄膜等效方法

正交钢丝环链网片广泛应用于落石防护工程,具有复杂的非线性力学行为,针对目前常用的离散接触态环梁单元模型计算效率低的问题,提出了一种薄膜等效模拟方法。开展了网片加载试验,研究了试件的P-Δ特性,分析并揭示了网片的正交化受力特征及正交拉力带的形成机制。基于最短传力路径原理构建了薄膜面外加载的正交拉力带解析模型,推导了等效薄膜的应力-应变关系,建立了薄膜顶压有限元模型。研究表明:采用指数强化弹塑性本构的薄膜能够在数值模拟中准确反演网片面外加载的宏观力学行为,模拟得到的顶破力、顶破位移和耗能能力与试验相比误差均小于10%。同时,采用该文方法建立的冲击力学模型求解得到的冲击响应与既有文献的试验结果吻合较好,加速度峰值误差4.3%。最后基于冲击模型,对比了等效模型与环梁模型的计算效率,等效方法的计算效率可提高10倍以上。

双输出绕线式发电机运行分析

本文通过理论和实验,分析了双输出绕线式发电机的运行特性,讨论了它的最佳运行方式及使用场合,为该机的推广和应用提供了理论依据。

公路被动环形防护网施工技术应用

通过被动防护网施工应用技术,充分利用柔性材料自身具备的高度防冲击性能和容易铺展性能,借助现场试验和整体性开发,建立起在多种类型坡面上都可适用的地质灾害防护系统。解决高边坡、破碎岩体等地形情况下传统防护手段面临的施工难题。

柔性落石防护系统丝束环形网拉-弯刚度协调模型

常用于柔性防护系统的环形网由离散的高强钢丝束编制而成,广泛用于落石灾害防护。既有研究中,环形网常等效为等截面积的圆截面梁单元,该方法无法解决网环的拉–弯刚度协调及失效预测难题。为此,引入网环离散丝束截面的抗拉、抗弯刚度修正系数及拉–弯刚度协调因子,构建了网环的拉–弯刚度协调模型。开展单环和环链拉伸试验以明确模型等效参数,同时揭示了网环接触区失效机制。进一步开展网片冲击试验,比较分析冲击变形、冲击力和网片极限承载能量等关键动力响应指标,分析结果显示,模型的预测误差分别为3.0%,6.6%和5.9%,相较既有等截面模型,对网片极限承载能量的预测精度平均可提高20.4%。拉–弯刚度协调模型能够实现环形网加载刚度和失效点的准确预测,可显著提升落石柔性防护系统的设计精度。