具有微孔洞结构陶瓷材料热冲击实验研究

对微孔洞体积含量分别为5％（密实材料）,10％,20％和30％（微孔洞结构材料）的四种氧化铝陶瓷材料通过水冷却的实验法进行了热冲击实验。实验结果表明无论从裂纹的起始模式,还是裂纹扩展程度,都表明具有微孔洞结构的陶瓷材料比其对应的密实材料有着较好的抗热冲击性能。     

考虑结构响应及轴线形状的防浪堤抗波浪冲击数值模拟研究

采用多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对核电站防浪堤受波浪冲击过程中挡浪墙表面波压力和结构响应规律进行研究。建立与物理模型1∶1的三维直型防浪堤-波浪耦合模型,通过与波浪理论公式和物理模型试验结果对比,验证该文采用的数值造波和耦合冲击方法的可行性。在此基础上建立与实际模型1∶1的三维直、弧型防浪堤-波浪耦合模型,分析了防浪堤结构刚度、断面尺寸以及防浪堤轴线形状对波浪冲击过程中波压力和结构响应的影响。结果表明：防浪堤前、后表面最大波压力分别出现在静水面位置和后墙底部;前墙和堤顶宽度对后墙具有保护作用;结构响应增强前墙波压力,但对后墙波压力有减弱作用;防浪堤轴线方向突变处波压力与结构应力较大。     

基于响应的梁损伤识别

采用扭转弹簧模拟悬臂梁的损伤，导出了损伤梁位移模态和转角模态的近似公式，获得了损伤梁在单点激励下，零初始条件的位移和转角响应。发现损伤梁的转角响应在损伤处发生阶跃变化，而损伤梁的转角响应对位置的一阶偏导数在损伤处有脉冲两数型突变的特点，从而提出了基于损伤梁转角响应的损伤判据函数。通过对损伤梁和损伤桁架结构的数值模拟，表明提出的判据函数不仅可以利用简谐激励下的响应识别梁的损伤，电可以利用冲击激励下的响应识别桁架的损伤。实验结果表明利用所提出的判据函数，可以同时判别损伤的位置和损伤的程度。     

子弹药落地冲击响应的数值模拟及实验验证

采用数值模方法开展了子弹药以不同落角和攻角撞击混凝土介质的冲击响应的研究,对一定质量、速度的子弹撞击混凝土介质进行仿真计算和实验验证。获得了子弹在落速15m/s、落角60~90°和攻角不大于5°范围内撞击混凝土介质冲击峰值过载和碰撞作用时间的影响规律。数值模拟结果与实验结果吻合较好,研究结果对子弹落地冲击响应理论模型的建立及子弹结构部件的结构强度设计具有参考价值。     

单层网壳结构冲击响应模式及临界冲击动能研究

采用ANSYS/LS-DYNA对60m跨度的K-6型单层球面网壳建立有限元模型,通过大量参数分析得出K-6网壳的4种冲击响应模式及其变化规律,考虑材料屈服强度、弹性模量及杆件截面积对网壳冲击响应模式及其分布规律的影响,提取网壳在冲击作用下发生局部倒塌和整体倒塌时的临界冲击动能,比较材料特性及截面特性对网壳抗冲击性能的影响,拟合了临界冲击动能的计算公式,并与有限元结果进行了对比。结果表明,K6网壳的冲击响应模式随冲击物携带动能的改变呈规律性变化。在杆件的截面特性和材料特性中,杆件的截面积对网壳的抗冲击性能影响较大,提高杆件的截面积可以大幅度提高网壳抵抗冲击荷载的能力。网壳的临界冲击动能可以利用公式进行计算。该结果对于网壳结构的抗冲击设计具有实际意义。     

水下工程结构的损伤诊断分析

主要通过动力有限元对结构损伤前后的动力特性进行分析，从而实现对水下结构的损伤进行诊断。采用结构损伤前后的固有频率的变化对结构是否损伤进行判定，采用结构的动力响应对结构的损伤程度进行判定，采用结构的单元模态应变能对结构的损伤位置进行判定。并以某一水下作业结构为研究对象，用ANSYS软件对其损伤进行模拟诊断分析。     

多层隔振系统冲击响应研究

近来，冲击控制、冲击隔离问题越来越引起人们的关注和重视。本文建立了多层隔振系统多向冲击响应计算模型，给出了系统刚度矩阵总体坐标描述与局部坐标描述之间的变换公式，从而提出了适用于多刚体振动系统在多向冲击激励下求解系统响应的时域计算法，导出了有关的计算公式，多刚体振动系统多向冲击响应时域计算法对于航空、航天、车辆、船舶、抗震建筑、包装运输等等工业部门的抗冲击分析研究、冲击隔离设计具有重要意义。     

钢管混凝土梁在侧向冲击荷载作用下动力响应的试验研究和数值模拟

为研究不同轴压比对钢管混凝土柱侧向冲击性能的影响,该文对已有的冲击试验进行了验证。在验证模型基础上建立了不同轴压比的钢管混凝土柱在侧向冲击作用下的动力有限元模型,计算得到连续变化轴压比下钢管混凝土的抗冲击性能参数。结果表明：轴压比对钢管混凝土的侧向抗冲击性能有显著影响。在轴压比小于0.7时,轴力对钢管混凝土构件侧向抗冲击能力有提高作用,当轴压比大于0.7时,轴力对钢管混凝土侧向抗冲击能力有削弱作用。     

冲击载荷下环氧树脂动态压缩力学响应实验研究

为了从细观角度研究碳/环氧复合材料的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆实验装置对其组分材料TDE86#环氧树脂体系进行动态冲击压缩实验,获得不同应变率加载条件下环氧树脂的应力一应变曲线,基于应力-应变曲线分析了应变率对环氧树脂动态压缩力学性能的影响.研究结果表明:环氧树脂具有明显的应变强化效应,随着应变率的增加,环氧树脂的强度基本没有变化,最大应力时的应变逐渐减小,动态模量和压缩刚度有很大程度的提高.     

模拟深水环境爆炸容器动力响应实验研究

对可模拟200 m水深、10 g TNT当量的爆炸容器在不同加载静压和内部爆炸载荷下的动力响应进行了实验研究,通过监测容器6个特征点的动态应变波形,分析了容器壳体的振动特性和动力学强度。测试结果揭示了在加载静压和内部爆炸载荷条件下容器的动态响应规律,为模拟深水环境爆炸容器的设计研制提供了参考。     

低速大质量冲击下伪弹性TiNi合金固支梁响应的数值研究

摘要：本文对低速大质量冲击下伪弹性TiNi合金固支梁的响应和相变演化特性进行了数值研究,目的是了解相变与结构动态响应之间的相互影响。结果表明,落锤冲击载荷作用下,相变固支梁的响应可以分为5个阶段：弹性波动响应,局部相变失稳,驻定相变铰形成,相变铰区扩展和相变铰移动,杆机构。相变铰为弯矩和轴力共同作用下形成的广义铰,同时表现出与塑性铰不同的特征。     

不同冲击幅值下洞室围岩变形-开裂-垮塌过程——基于连续-非连续方法

在防护和采矿等工程中,洞室围岩常会受到不同形式的冲击载荷作用,从而诱发垮塌和冲击地压等严重灾害.继续完善自主开发的拉格朗日元与变形体离散元耦合的连续-非连续方法,同时引入Ⅰ型和Ⅱ型断裂能,在适于模拟拉裂的基础上,也适于模拟剪裂,从而可对有关灾害的机理分析和预防产生积极意义.利用该方法开展了周期半正弦波冲击下洞室围岩的变...     

导弹弹射气体冲击载荷实验与仿真研究

设计一套模拟发射筒内建压过程的装置,使之能够模拟不同建压速度、不同终值压强时的发射筒内建压过程,进而对导弹弹射过程中导弹尾罩和其他结构受到的气体冲击载荷进行地面冷实验。分别对四种不同初始条件下的建压过程进行了实验,并对一种情况进行了数值模拟仿真。结果显示,实验设备通过调节柱塞两侧初始压力差和高压气缸初始压力,可以实现对不同建压速率、不同终值压强的模拟;在建压过程中模拟发射筒内存在明显涡流,尾罩中间部位受压更大,变形时间相较于升压时间存在明显滞后。     

冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。     

圆孔对GLARE层合板抗冲击性能的影响

为获得圆孔对玻璃纤维增强铝合金（GLARE）层合板抗冲击性能的影响规律,采用40 J的冲击能量对无孔和含圆孔GLARE层合板进行了落锤低速冲击试验,获得了冲击载荷、挠度和能量-时间曲线。应用ABAQUS/Explicit有限元分析软件对试验进行模拟,并预测了圆孔直径对GLARE层合板抗冲击性能的影响。结果显示:在低速冲击下,GLARE层合板纤维层的失效模式以分层损伤和纤维断裂为主;随着圆孔边缘至冲击中心距离的增加,层合板的冲击载荷峰值提高,而挠度峰值减小;数值模拟结果与试验结果的比较验证了模型的合理性;随着圆孔直径的增大,GLARE层合板的抗冲击性能逐步劣化。      

深部岩体中切槽爆破机理实验分析

深部岩体爆破致裂是初始应力场和爆炸动态载荷叠加作用结果,采用动静组合加载试验装置和焦散线实验系统,在PMMA模型试件中施加初始静态应力场和爆炸动态载荷,探讨炮孔切槽与水平方向成不同角度(0°,45°和90°)下,初始应力场对爆生裂纹扩展规律的影响效应。实验结果表明:①初始压应力场中,切槽孔的存在改变了圆形炮孔周边应力集中;②0°角时,初始应力场降低了裂纹尖端应力集中,抑制裂纹的扩展,且应力越大,抑制效应越明显,但不改变爆生裂纹的扩展方向;③45°角时,初始应力场改变了裂纹扩展模式,由Ⅰ型断裂向混合型转变,随着应力越大,Ⅱ型断裂越明显,且裂纹向最大主应力方向偏转;④90°角时,初始应力场提高了裂纹尖端应力集中,促进裂纹的扩展,且应力越大,促进效应越明显,不改变爆生裂纹的扩展方向。研究结果为深部岩体中开展切槽爆破技术提供理论指导。     

泥石流冲击荷载下拦挡坝的动力响应分析

选取典型的泥石流冲击荷载,把钢筋混凝土拦挡坝简化成悬臂梁,建立其动力偏微分方程,运用数学物理方程中的变量分离法和结构动力学中的振型叠加法求得动力偏微分方程的解析解,最后根据材料力学得到相应的应力以及应变。算例分析表明解析解是可靠的,且在拦挡坝的坝顶处有最大的位移,为实际工程力学计算提供一种思路。       

锚杆长度对洞室抗爆性能影响的模型试验研究

摘要: 采用模型试验的方法, 在集中装药爆炸波作用下, 研究了长度不同的锚杆对洞室围岩的抗爆性能的不同影响程度,比较和分析了测点的应力、洞壁表面应变、洞室顶底板相对位移、顶底板及侧墙加速度和围岩宏观破坏形态。结果显示：较长锚杆可以扩大对围岩的加固范围和改变拱顶围岩的受力状态,有效限制围岩的变形,能较好地维护了洞室的稳定性;当锚杆间距一定时,破坏裂纹只是在锚杆加固区域外产生和延伸,试验结果为防护工程及坑道围岩的加固方法提供了参考。     

利用振动响应协方差参数和数据融合的损伤识别方法

使用结构加速度响应协方差和应变响应协方差参数以及基于贝叶斯估计的数据融合理论进行结构损伤判定和损伤位置识别,理论推导证明响应协方差参数是结构模态参数的函数,结构损伤会导致响应协方差参数的改变,当只使用结构损伤前后的响应协方差参数,不使用结构分析模型进行结构损伤识别时,损伤向量会受到激励位置、测试噪声和误差等的影响,所以...     

Seismic response and stability of underground rock caverns: a case study of Baihetan underground cavern complex

The seismic stability of the underground cavern complex, which houses the Baihetan hydropower plant in Yunnan Province, China, currently the world’s 2nd largest underground rock cavern group, is studied in this article. A preliminary performance-based seismic assessment approach specified for underground rock caverns is firstly proposed. The seismic performance objectives are classified. Reference earthquake motions are specified with the determination of the seismic variables. Detailed dynamic response analyses (Method 2B) are conducted based on the parameters given by the cyclic dynamic loading tests with medium strain rate. The seismic response of acceleration, stress, displacement and failure zones are studied. In addition, the seismic spectrum characteristics are analysed with a newly introduced wavelet packet technique. The mechanism of the support measures for seismic stability is also discussed. The assessment for seismic performance of the underground cavern complex is obtained by integrating these results. Serviceability objective of the underground cavern complex under operating basis earthquake may be satisfied, and the safety objective be feasible but with the presence of the proposed reinforcement system. The seismic isolation design is preferred, yet not necessary. And if any seismic isolation design is to be adopted, the frequency absorption range of the isolation material is expected to be 1–4 Hz.