泥石流浆体冲击特性实验研究

进行液相浆体粘度0Pa•s、 0.13 Pa•s、0.37P Pa•s、0.72 Pa•s、0.93 Pa•s的泥石流浆体冲击特性模型实验,采用小波方法揭示泥石流浆体冲击特性,结果体现在三方面：随着泥石流浆体粘度的增大,泥石流冲击力与冲击力标准差呈非线性增大,冲击力概率密度由近似正态分布逐渐偏离;泥石流95%以上的冲击能量分布在小于1.958Hz 的低频部分;泥石流冲击能量百分比总体从低频至高频呈迅速衰减分布趋势,且泥石流粘度越高,低频段至高频段的冲击能量衰减速度越快。本文成果对于推动泥石流动力特性科学研究具有积极意义。     

水石流冲击信号能量分布试验研究

泥石流冲击谱是泥石流固液两相介质运动特性的综合表征,探索泥石流冲击信号的能量大小及其分布特性是合理确定泥石流冲击荷载的关键环节。运用自行研制的试验模型,实施了15种试验工况的泥石流冲击试验,获取了85 000多个测试数据。依据固相比为0.16、粒径组为0.8～1.5 cm水石流冲击测试结果,运用db8小波基变换对试验结果进行8层小波分解,得到频率范围分别为0～0.195Hz,0.195～0.391 Hz,0.391～0.781 Hz,0.781～1.562 5 Hz,1.563～3.125 Hz,3.125～6.25 Hz,6.25～12.5 Hz,12.5～25 Hz和25～50 Hz共九个频率段的冲击信号,据此揭示了不同频段冲击信号能量分布规律。从低频段至中高频段水石流冲击能量非线性衰减,90%以上的冲击能量分布在小于0.195 Hz的低频部分;水石流在中高频段的冲击能量总体呈衰减分布,但在频段三和频段六出现较显著峰值,表明水石流也存在一定阵流现象;水石流中固相粒径越小,低频段至高频段的冲击能量衰减速度越慢。研究成果可为进一步实施泥石流冲击荷载精细实验研究提供一定科学依据。     

泥石流冲击脉动荷载概率分布特征

针对0.3cm～0.8cm、0.8cm～15cm和1.5cm～3.0cm三种固相粒径组和0.02、0.08、0.16、0.20、0.25五种固相比组合的15种水石流体的室内模型试验数据,采用小波方法消噪处理,揭示泥石流冲击脉动荷载概率分布特性,体现在三个方面:固相粒径相同时,泥石流冲击荷载随固相比的增加而增大,粒径较大的泥石流体冲击荷载越大;泥石流冲击荷载累计曲线呈现反S型非线性分布,且粒径越小,反S形态越清晰;固相浓度较低的泥石流冲击概率密度分布接近于正态分布,而固相浓度较大(超过0.08)时近似服从高斯分布,并且泥石流体粒径越大,冲击概率密度分布曲线易于出现多峰和极值。成果对于推动泥石流动力特性科学研究具有积极意义。     

固相颗粒粒径对浆体流变特性影响的实验研究

为研究固相颗粒粒径大小对冰浆类固液两相流流变特性的影响,本文选用三种平均粒径分别为0.31、0.43和0.51 mm的聚乙烯颗粒(密度约为0.922 g/cm3)作为固相,改变混合浆体的流速及固相质量分数,测量浆体在水平圆管内流动的压降值,根据剪切应力与剪切速率的关系,确定了分段拟合流变方程的方法,分析了固相颗粒粒径大...     

基于正交试验的磨料浆体流变特性

立足于磨料浆体射流在除鳞领域的应用,通过设计正交试验,对磨料浆体的流变参数进行测量,研究不同因素对2种磨料浆体流变特性的影响效应。结果表明:对于石榴石磨料浆体,聚丙烯酰胺(PAM)质量浓度对磨料浆体黏度的影响最为显著,磨料质量浓度次之,磨料粒径对磨料浆体黏度无明显影响。对于钢砂磨料浆体,PAM质量浓度对磨料浆体黏度有显著影响,磨料质量浓度和磨料粒径对磨料浆体黏度无明显影响。利用幂律模型、Bingham模型及Herschel-Bulkley模型对实验测得的流变参数进行拟合,优选出Herschel-Bulkley模型作为描述磨料浆体流变特性的最佳模型,建立了其本构方程,得出磨料浆体的流变特性规律。     

土质滑坡临滑前次声信号特征研究

土质滑坡临滑前,土壤内部颗粒的错动、摩擦和土体裂纹的扩展会产生次声波。为了明确土质滑坡临滑前次声信号的特性,对土质坡体模型进行了6组滑坡模拟实验,同时采集实验过程中产生的次声信号。利用短时傅里叶变换对采集的信号进行时频分析,然后利用小波分解法研究信号在各个频段上的能量特性。分析结果表明:土质滑坡临滑前有特殊的次声信号产生,信号的频率主要集中在0.5~6 Hz和12.5 Hz附近。根据土质滑坡蠕滑阶段的发展规律推断:0.5~6 Hz频段的次声信号为滑面处颗粒间错动、摩擦产生;频率在12.5 Hz附近的次声信号为滑体内部裂纹扩展产生。通过实验得到的次声特性可以作为土质滑坡次声监测的重要参考。     

露天转地下开采边坡爆破振动小波能量分析

为了分析露天转地下开采高陡边坡爆破振动特征,实现矿山安全高效开釆,根据爆破振动信号的非平稳、复合特点,结合大冶矿山露天转地下开采高陡边坡爆破振动实测数据,利用小波变换的多分辨率特征对爆破振动信号进行小波变换和小波频带能量特征分析。分析结果表明:db8小波函数变换能有效精确地分析爆破振动信号;爆破振动能量的优势频段为31.25~62.5 Hz,远大于岩质边坡的固有频率,爆破振动对边坡岩体结构影响有限;边坡爆破振动能量在不同方向上的大小不同,在指向边坡自由面的水平方向上的爆破振动能量最大,应重点分析。     

延时间隔对爆破振动信号时频特征的影响

为探索延时间隔对临近边坡爆破振动峰值速度、主频和信号中的能量分布等影响,在贵州某石灰石露天矿爆破施工现场进行爆破振动测试。采用小波包分析方法对不同延时间隔(25、42、65 ms)的爆破振动信号进行分析研究。结果表明,在相同爆心距条件下采用65 ms延时的爆破振动峰值速度最小,爆破振动信号的能量主要集中在0～62.5 Hz的中低频带,但是不同频带中的能量占比略有差异。随着延时间隔由65 ms减小至25 ms,其0～15.6 Hz频带的能量从54.01%增加至93.33%,15.7～62.5 Hz频带的能量从45.61%减小至6.61%,即随着延时间隔的降低,其爆破振动信号能量往低频带集中,而该频带非常接近边坡的固有频率,对边坡稳定性不利。     

双峰分布颗粒物的声团聚实验研究

从微观受力角度探索颗粒(Particulate Matter,PM)团聚和破碎效果,声压级越大,团聚体临界粒径越小。通过实验研究了0~200μm的双峰分布颗粒物中可吸入颗粒在声场中的团聚效果。在500~3 500 Hz、70~140 d B声场条件下,研究了声波频率和声场强度对声波团聚的影响。在120 d B的声场条件下,双峰分布颗粒团聚存在的最佳频率范围为1 800~2 300 Hz,团聚效率达到25%~30%。在70~120 d B实验范围,团聚效率随声压级的增加先增后减。在140 d B时,大颗粒明显破碎,小颗粒增多。将声波团聚技术应用到燃煤电站烟气中的可吸入颗粒物处理中,需要同时考虑声场的破碎作用,建议将声波团聚室布置在电除尘器之后。     

颗粒流中的冲击力

作者通过实验研究了宽沟道内颗粒流冲击力沿沟道的分布,不同半径圆形颗粒的冲击力,还研究了冲击力谱曲线的渡越行为。实验结果表明：颗粒流稳定时,冲击力在沟道横向呈抛物线形分布;冲击力随着滑移距离L增大衰减;对于单一尺寸颗粒流,稳定时冲击力随着颗粒直径增大而增大;对于不同尺寸的混合颗粒流,冲击力随不同尺寸颗粒质量比增大先增加最后趋于饱和,存在指数关系;结果还表明力谱曲线的上升沿和下降沿有明显区别。结果对实验研究不同固相比泥石流冲击特性或泥石流理论研究提供科学借鉴。     

基于FE-SEA混合法的空心阻振质量阻振性能研究

阐述了FE-SEA混合法的基本原理,分别采用FEM、SEA和FE-SEA混合法对带阻振质量薄板结构的振动速度进行预测。通过设计带近似等质量的空心梁与实心梁阻振质量的薄板结构模型实验,对上述三种方法的预测结果进行了验证。通过定义特征尺寸与波长的比值△,找到了各自的控制频域。结果表明:采用Δ作为划分上述三种方法有效频域的指标是可行的;在分析频率8 kHz范围内,空心阻振质量比实心阻振质量的整体阻振效果提高了10 dB左右;尤其是在中高频区的阻振效果更加明显,但在100 Hz以下的低频区阻振效果不如实心阻振质量的好。说明空心阻振质量比实心阻振质量具有更好的应用前景。     

成灌快铁线下桥式车站振动噪声实测与分析

以成灌快铁安德站为工程背景开展现场试验,实测了轨道梁、站台、候车大厅和办公室区域的振动加速度和声压,并对实测信号进行时域和频域分析。采用数值方法在频域内分析了轨道梁振动、桥墩动反力、站房振动和室内二次辐射噪声,并将计算结果与实测值进行对比。结果表明：当列车以速度190 km/h通过车站时,轨道梁振动的优势频段为40～80 Hz,竖向振动加速度峰值小于规范限值;办公室和候车大厅地面振动的优势频段为20～100 Hz,振级接近80 dB;站台处、办公室内和候车大厅内噪声的优势频段分别为300～2500 Hz、40～63 Hz和20～100 Hz,办公室内和候车大厅内的低频噪声远远超出身心舒适度限值;桥墩竖向动反力的优势频段为25～63 Hz,是引起办公室和候车大厅地面振动的主要原因;站房–土体耦合有限元模型和内部声辐射边界元模型可以较好地模拟站房振动及二次辐射噪声。     

隧道内脉冲激励下地层振动传递特性研究

目前,对于地铁运营引起的振动在地层中的传递特性一直未有系统深入的研究。利用自动落锤激励装置锤击轨道减振与控制实验室10m埋深隧道内轨道,研究了0~200Hz频段振动加速度在地层中的传播衰减特性。试验结果表明：(1)隧道结构-地面振动加速度峰值衰减率达到81.25%,地层对振动有很强的衰减作用。(2) 除了30Hz附近频段传递函数幅值大于1,隧道结构到地面振动响应传递函数幅值普遍小于0.4。(3) 隧道结构-地面1/3倍频程加速度级传递损失曲线呈V形分布,传递损失在30Hz附近最小,且为负值,此频段振动加速度能量从隧道传递到地面有放大现象。     

高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究

针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性。结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5~5 Hz内。     

地铁车辆段列车动荷载特性实测研究

对车辆段内咽喉区、试车线和运用库的地铁列车荷载进行了实测,获得了其时频特性。基于不同线路条件、行车速度下的实测结果,分析了地铁列车荷载特性的主要影响因素。研究结果表明：地铁列车通过时,咽喉区轨枕的铅垂向加速度幅值为10~15m/s2,荷载以高频成分为主,主频段为60~150Hz;试车线轨枕的铅垂向加速度幅值为5~6m/s2,荷载主频段为60~100Hz;运用库的振动量值较小,实测的铅垂向加速度幅值为1~2 cm/s2,荷载的主频段为30~50Hz。对地铁车辆段列车,与行车速度相比,列车荷载振动量值对线路的平顺度更为敏感。     

隧道爆破对大坝振动影响监测分析

近区隧道开挖爆破会引起大坝产生振动响应,为确保大坝安全,对爆破振动进行监测分析,及时反馈指导爆破施工。利用db8小波基对坝基处振动信号进行小波分析,结果表明采用db8小波基处理爆破振动信号是可行的,爆破能量分布主要集中于15.625～250.000Hz频带之间,而非大坝基频所在的频带,最终得出爆破振动对大坝安全影响较小的结论,为同类工程提供参考。     

隧道爆破对大坝振动影响监测分析

近区隧道开挖爆破会引起大坝产生振动响应,为确保大坝安全,对爆破振动进行监测分析,及时反馈指导爆破施工。利用db8小波基对坝基处振动信号进行小波分析,结果表明采用db8小波基处理爆破振动信号是可行的,爆破能量分布主要集中于15.625～250.000Hz频带之间,而非大坝基频所在的频带,最终得出爆破振动对大坝安全影响较小的结论,为同类工程提供参考。     

工件底孔直径对冷挤压内螺纹振动信号的影响

通过研究不同工件底孔直径下冷挤压内螺纹的振动信号,并对其在时域、频域及时频域上的分析,研究了在不同工件底孔直径下,冷挤压内螺纹振动信号的变化规律,进而从振动信号方面解释不同工件底孔直径对冷挤压内螺纹的影响。研究结果表明,随着工件底孔直径的增大,振动信号的振动幅值相继减小,振动信号的频率从高频向低频移动,振动信号能量主要分布在625～1250Hz范围,且振动信号的总能量不断减小。     

Effects of heat treatment on sound absorption coefficients in nanosilver‐impregnated and normal solid woods

Effects of impregnation with silver nano‐suspension as well as heat‐treatment on sound absorption coefficients (AC) were studied in tangential direction of five different solid woods based on their importance. AC was measured at two frequencies of 250 and 500 Hz. A 400 ppm nanosuspension was used for the impregnation; silver nanoparticles had a size range of 30–80 nm. Based on the obtained results, the species reacted significantly different in absorbing sound at the two frequencies. Impregnation with nano‐suspension substantially decreased AC at the lower frequency of 250 Hz; it did not show any particular trend when AC was measured at the frequency of 500 Hz. Heat treatment significantly increased AC at the frequency of 250 Hz. ACs of mulberry tended to be similar at the two frequencies; in the other four species though, ACs were significantly different. High significant correlations were found in the hardwoods between the ACs measured at the two frequencies.Inspec keywords: heat treatment, absorption coefficients, acoustic wave absorption, suspensions, silverOther keywords: Ag, frequency 500 Hz, frequency 250 Hz, mulberry, sound AC measurement, hardwoods, silver nanoparticles, silver nanosuspension, normal solid woods, nanosilver‐impregnated woods, sound absorption coefficients, heat treatment