落锤冲击荷载作用下蒸压加气混凝土的缓冲性能试验研究

蒸压加气混凝土落锤冲击试验考虑了试件的厚度、落距对冲击力最大值的影响。试验结果表明,一定冲击能量下试件的冲击力最大值随自身厚度增加先变小后变大,存在一个使冲击力最大值为最小的最佳厚度。提出了冲击力最大值的计算公式,公式与试验结果吻合良好,并得出了最佳厚度的计算方法。冲击过程中,冲击能量转化为缓冲层材料的表面能,转化的量随厚度先增大后减小,缓冲效果先变好后变差。     

EPE泡沫塑料在多次冲击下的缓冲性能

目的预测并分析多次冲击下EPE缓冲材料的缓冲性能。方法应用应力-能量法得到并分析多次冲击下的缓冲曲线,评价EPE缓冲材料的缓冲性能变化。结果 EPE试样在经受多次冲击后,厚度会减小,缓冲性能会下降。结论在缓冲包装设计中,要充分考虑环境因素,根据物流环境条件适当增加缓冲垫厚度,使产品得到充分防护。     

用于中子屏蔽的碳化硼/超高分子量聚乙烯复合材料研究

采用热压成型工艺,制备用于中子屏蔽的碳化硼/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,研究了热压温度、硅烷偶联剂添加量、碳化硼含量对材料的冲击强度、弯曲强度等性能的影响,通过FTIR,SEM及能谱分析偶联剂添加效果.同时研究了碳化硼含量对材料中子屏蔽效率的影响.结果表明,当成型温度小于200℃时,温度的提高对材料力学性能有提高作用;KH570硅烷偶联剂对碳化硼有较好的偶联作用,适当添加KH570增强了碳化硼与UHMWPE之间的结合力,当添加量超过3％(质量分数,下同)后,偶联剂在碳化硼表面形成多余吸附层,减弱了基体与颗粒之间的结合力,降低了冲击强度;碳化硼含量提高,颗粒的团聚增加,大颗粒在基体中形成缺陷,导致材料脆性增加,降低了材料冲击强度;中子衰减系数随碳化硼含量增加而提高,随样品厚度的增加而减小;样品厚度较薄时,材料主要吸收热中子,当样品厚度增加时,快中子在材料内部发生多次碰撞,能量降低后也被吸收掉.     

基于SPH-FEM耦合方法的落石冲击拱形钢筋混凝土棚洞数值模拟

与框架钢筋混凝土棚洞相比,拱形钢筋混凝土棚洞具有自重小、跨度大的优点,其常用砂土垫层来耗散冲击能量。针对有限元法(FEM)模拟拱棚洞砂土材料超大变形问题时所存在的困难,建立了有限元(FEM)与光滑粒子流体动力学(SPH)的耦合数值计算方法。利用SPH粒子模拟落石冲击区域的大变形砂土,为提高计算效率和精度,非冲击区域砂土用有限元单元模拟,并将混凝土、钢筋、岩石、冲击锤等划分成Lagrange标准有限元网格;然后基于耦合SPH-FEM方法建立了落石冲击拱形钢筋混凝土棚洞数值模型。研究结果表明:随着冲击能量的增大,冲击力峰值和拱中点位移峰值也逐渐增大;与足尺冲击试验结果对比,冲击力峰值和拱中点位移峰值最大误差均没有超过10%,验证了数值耦合模型的准确性;数值耦合模型形象再现了砂土成坑的物理过程,砂土垫层耗能占初始冲击动能的85%以上,说明砂垫层是一种很好的缓冲耗能材料。SPH-FEM耦合方法显示出了模拟拱形钢筋混凝土棚洞冲击问题的有效性。     

近壁面空化冲击颗粒破碎效果的影响因素研究

为提升近壁面空化冲击的颗粒破碎效率,对颗粒破碎效果的影响因素开展了研究。首先确定了液相中空化冲击破碎颗粒的基本方式:近壁面空泡溃灭时产生的高速微射流会驱动空泡内部的颗粒撞击壁面,造成颗粒破碎。由颗粒破碎的基本方式确定了影响颗粒破碎效果的主要因素;理论分析了微细颗粒穿过流体空化泡壁的动态过程,计算了不同粒径的运动颗粒能够穿过空化泡壁的初始速度及初始距离条件;分析了颗粒粒径大小对于近壁面空化泡溃灭微射流的削弱作用,计算了近壁面空化冲击破碎颗粒的无量纲距离条件。基于理论分析结果,开展了基于颗粒体积分数、入口压力、颗粒大小及转速率等多因素的石英砂颗粒球磨空化冲击破碎实验。结果表明,实验后各实验点的中位粒径D₅₀和特征粒径D₁₀均明显减小,粒径小于10μm的颗粒占比由实验前的6.2%提升至59.3%,验证了上述因素对颗粒破碎效果的影响作用。     

蜂窝-泡沫缓冲系统动力学有限元分析

为研究蜂窝纸板外包装箱对泡沫包装系统整体缓冲性能影响,基于Abaqus/Explicit程序对考虑蜂窝纸板作用的泡沫包装系统动力学行为进行有限元分析。结果表明,当冲击物初始冲击动能较小时,泡沫发挥主要缓冲作用,蜂窝纸板外包装箱对系统整体缓冲性能贡献不显著;当冲击物初始冲击动能增加到一定程度后,泡沫无法有效降低冲击物冲击速度,此时蜂窝纸板外包装箱对系统整体缓冲性能贡献显著增大。蜂窝纸板外包装箱能显著降低冲击物峰值加速度,极大改善系统整体缓冲性能。在泡沫包装系统设计时应充分考虑蜂窝纸板外包装箱作用,避免过度包装。     

考虑蜂窝纸板的泡沫包装系统动力学分析

为研究蜂窝纸板外包装箱对泡沫包装系统整体缓冲性能影响,基于Abaqus/Explicit程序对考虑蜂窝纸板作用的泡沫封装系统动力学行为进行有限元分析。结果表明,当冲击物初始冲击动能较小时,泡沫发挥主要缓冲作用,蜂窝纸板外包装箱对系统整体缓冲性能贡献不显著;当冲击物初始冲击动能增加到一定程度后,泡沫无法有效降低冲击物冲击速度,此时蜂窝纸板外包装箱对系统整体缓冲性能贡献显著增大。蜂窝纸板外包装箱能显著降低冲击物峰值加速度,极大改善系统整体缓冲性能。在泡沫包装系统设计时应充分考虑蜂窝纸板外包装箱作用,避免过度包装。     

橡胶单颗粒低温冲击破碎的实验研究

单颗粒的破碎研究是粉碎技术发展的基础，对阐明物理过程、粒度变化和能量转换具有重要的意义，是材料研究与粉碎理论之间的桥梁。在分析了橡胶低温下破碎的影响因素后，选择其中的4个因素：破碎温度、速度、颗粒粒径和冲击角度进行变参数实验研究，自行设计了橡胶颗粒低温破碎实验系统，国内首次完成了橡胶单颗粒低温冲击破碎实验。通过对破碎产物粒度分布的分析，得到了这4个因素对粉碎结果的影响，为工程设计提供了第一手的资料。     

构型对正多边形蜂窝异面缓冲性能的影响

目的 利用有限元法研究应变率不敏感的双线性各向同性应变硬化正多边形（等边三角形、正方形、正六边形和正八边形）蜂窝的异面缓冲性能。方法 建立基于正多边形蜂窝特征单元的异面冲击分析有限元模型，提出最佳应变这一缓冲性能评价新指标，基于此重新定义各能量吸收评价指标，形成新缓冲性能评价方法。结果 以此获取不同相对密度的各正多边形蜂窝在不同冲击速度下的变形模式和应力-应变曲线，以及平均平台应力、比能量吸收和冲击力效率等评价指标值，并进行了分析。结论 给定相对密度下，正八边形蜂窝具有最大的异面平均平台应力；正多边形蜂窝的比能量吸收与冲击速度成二次关系；定密度的正六和八边形蜂窝的冲击力效率优于等边三角形和正方形蜂窝。     

滚石冲击EPE-砂土复合垫层明洞动力响应研究EI北大核心CSCD

明洞顶部铺设缓冲垫层是提升明洞结构抗滚石冲击性能的重要措施之一,传统垫层主要以砂土材料为主,存在自重大、缓冲效果差等缺点。为此,引入具有轻质、高回弹性能的发泡聚乙烯(expandable polyethylene,EPE)材料,并与砂土组成EPE-砂土复合明洞垫层结构,采用物理模型试验及数值模拟手段,开展滚石冲击EPE-砂土复合垫层明洞动力响应研究及优化设计。研究表明:当垫层总厚度一定时,与传统砂土垫层、纯EPE垫层相比,EPE-砂土复合垫层在减缓滚石冲击力和降低下覆顶板应力及位移上均表现出更好的耗能缓冲效果;进一步,将EPE-砂土复合垫层应用于汶马高速桑坪隧道明洞工程中,通过多组工况数值模拟计算表明:当垫层总厚度设计为1.5 m时,在最大滚石设计冲击能级(1621 kJ)条件下,EPE-砂土复合垫层采用厚度比值为4∶1(砂土材料1.2 m,EPE材料0.3 m)时具有最佳防护效果。研究成果可为明洞工程EPE-砂土复合垫层设计提供理论依据及技术支持。     

百吨级工程车辆FOPS落锤冲击的动态仿真

应用动态显式有限元方法对百吨级工程车辆FOPS受落锤冲击整个过程的动态响应进行模拟研究。以某170吨电动轮矿用自卸车FOPS为例,建立了FOPS及落锤的有限元模型,讨论了边界条件及载荷的施加方法。分析了落锤冲击FOPS的能量转换规律、冲击力和FOPS冲击变形的规律,以及顶板厚度、落锤质量对FOPS变形量的影响。结果表明: FOPS构件在落锤第一次冲击时产生塑性变形所吸收的冲击能量为10343J,占总能量的88.6%,FOPS最大变形未侵入DLV,满足国际标准的要求。顶板厚度对加载中心的变形量影响很大,顶板越厚,变形量越小,当顶板厚度小于2.4mm时,FOPS不能满足要求, 落锤质量对变形量影响较小     

玻璃纤维增强铝合金层板低速冲击力学特性及低温影响研究

为研究玻璃纤维增强铝合金层板(FMLs)抗低速冲击力学特性以及受低温处理的影响,采用2A12铝合金板和单向S2-glass/epoxy预浸料制成FMLs,通过落锤低速冲击试验设备对其抗低速冲击力学特性进行研究。并采用较高冲击能量对经过-25℃和0℃低温处理1 h后的FMLs进行冲击试验,与未低温处理结果对比研究低温处理对FMLs冲击力学特性的影响。结果表明:未低温处理的FMLs在低速冲击条件下,正面铝合金铺层主要发生成坑、环向裂纹以及穿孔等损伤,背面铝合金层则发生鼓包、单向裂纹和花瓣开裂等损伤。峰值冲击载荷随着冲击能量的提高而增大,但当冲击能量达到FMLs临界穿透能后峰值冲击载荷基本保持稳定。随着冲击能量的提高,峰值位移逐渐增大,能量回弹系数逐渐减小。另一方面,低温处理可提高FMLs抗冲击性能,但会降低FMLs中铝合金/复合材料铺层界面黏结效果。处理温度越低,FMLs峰值冲击载荷越高,峰值位移越小,FMLs中复合材料和铝合金铺层发生脱胶损伤的面积越大。     

正棱台缓冲垫结构参数对静态缓冲性能的影响

目的研究不同结构参数的正棱台缓冲垫(EPS)在接触面积相同且体积相同时静态缓冲性能的差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPS)为试验材料,设立10组接触面积相同,体积相同,厚度及斜面倾角不同的正棱台结构样本,利用万能材料试验机对10组样本进行静态压缩试验,得到10组不同结构参数的应力-应变曲线、应变能-应变曲线、应变能-应力曲线及缓冲系数-静应力曲线。结果随着斜面倾角的增大,缓冲垫的刚度逐渐增大,能量吸收增大,当斜面倾角大于等于70°后,缓冲性能基本相同;在缓冲垫受到同等冲击强度条件下,斜面倾角为80°时正棱台缓冲垫的缓冲性能最好,应变能最大,且其产生的变形量及应力均小于普通六面体缓冲垫。结论在包装设计过程中,可将接触面的侧面设置为80°倾角,按照此结构设计包装,产品更安全,接触部位厚度可降低25.12%,真正实现了降本增效。     

磁性智能混合体MAGIC中磁性颗粒分布的研究

磁性智能混合体MAGIC(magnetic intelligent compounds)是一种含有磁性颗粒、磨粒以及粘结剂的可固化的磁性抛光材料,其抛光性能很大程度受其中颗粒分布的影响.MAGIC颗粒分布的研究是MAGIC抛光体制备及其抛光性能研究的基础,通过试验方法深入研究外加磁场、颗粒浓度、颗粒大小对磁性智能混合体中颗粒分布的影响.研究发现,当外加磁场强度大、磁性颗粒粒径小、磁性颗粒浓度高时,磁性颗粒容易形成交叉链和团簇链分布;而外加磁场强度小、磁性颗粒粒径大、磁性颗粒浓度低时,磁性颗粒容易形成短链分布.     

落石冲击下桥墩刚柔叠层防护结构的缓冲耗能试验研究

山区工程结构的落石冲击灾害问题显著,耗能缓冲防护结构能有效减小冲击灾害。针对桥墩的冲击防护,设计了型钢-泡沫板、型钢-混凝土和泡沫板-混凝土三种耗能缓冲结构,通过对三种防护结构在落石冲击下的破坏模式及试验动力响应过程分析,揭示刚柔叠层冲击防护结构的耗能缓冲机理。试验结果表明：利用刚性外层可将冲击能量有效扩散至内部柔性缓冲层,充分发挥刚柔层的耗能及缓冲性能;混凝土泡沫板防护结构综合性能最优,对比无防护结构,其可使落石冲击钢筋混凝土试验板的冲击持续时间延长9～10倍,平均冲击力减至无防护结构的1/10以下,具有良好的耗能缓冲性能。     

甘蔗渣缓冲材料的制备及性能

以甘蔗渣碎料为主要原料,利用马铃薯淀粉作胶粘剂,采用模压成型法,以热压时间、热压温度、施胶量、甘蔗渣粒径为研究要素,结合正交实验制备甘蔗渣缓冲材料,并利用SPSS软件及微观形貌分析对其性能进行对比,以得出最优制备方案;进一步研究了甘蔗渣粒径及缓冲材料的密度对其性能的影响。结果表明,上述4个影响因素对缓冲材料各项力学性能影响的显著性有所不同;就材料的最小缓冲系数而言,当热压时间为50s,热压温度为120℃,施胶量为6%时,材料的综合性能最佳;材料的密度为170~190kg/m3量级最为适宜;甘蔗渣粒径为8~14目时,缓冲材料最小缓冲系数达到最小值。     

发泡聚丙烯的静态压缩性能

目的 以发泡聚丙烯为研究对象,研究厚度和密度对发泡聚丙烯静态压缩性能的影响规律。方法 通过静态压缩试验,得出不同密度和厚度下的力-位移曲线,进一步处理得到应力-应变曲线、能量吸收效率曲线以及比吸能、总能量吸收图和抗压强度。通过这些曲线分析密度和厚度对发泡聚丙烯材料静态压缩性能的影响。结果 密度、厚度不同的发泡聚丙烯材料,其应力-应变曲线的形态基本相同。当厚度一定时,密度越大,总能量吸收、比吸能及抗压强度也越高。当密度一定时,材料越厚,其总能量吸收越高、比吸能越低,厚度对密实化应变和抗压强度的影响可忽略。结论 在对缓冲包装进行优化设计时,为了防止出现过度包装导致资源浪费或欠包装导致被包装物出现损毁等情况,应充分比较泡沫材料的厚度和密度对缓冲和吸能性能的影响,并根据试验对比结果选择最优方案。     

无机颗粒增强聚合物基复合材料耐磨性能影响因素研究进展

为了更好地指导无机颗粒增强聚合物基耐磨复合材料的优化设计,全面回顾了复合材料各组分对复合材料耐磨性能的影响。根据复合材料组成,将无机颗粒增强聚合物基复合材料耐磨性能影响因素分成5类:纳米/微米无机颗粒填充量、纳米/微米填充颗粒粒径、不同粒径无机颗粒的级配、无机颗粒与纤维的协同增强和无机颗粒表面处理。从能量角度,即各因素对材料内部结合键的断裂所吸收的外部冲击功和摩擦功的影响,分析了各因素对复合材料耐磨性能的影响。在回顾前两个因素对复合材料耐磨性影响时,发现都存在使材料耐磨性能最佳的最佳颗粒填充量和最佳颗粒粒径。对于微米颗粒(粒径50μm),颗粒填充量比粒径对复合材料耐磨性能影响更大,应尽可能提高颗粒最佳填充量。对于纳米颗粒,颗粒粒径则是影响材料耐磨性能的关键因素,应尽可能降低最佳颗粒粒径。另外,颗粒的表面改性和级配都能通过提高颗粒最佳填充量和综合力学性能来提高复合材料的耐磨性能。无机颗粒与纳米纤维的混杂填充使复合材料同时具备最优的耐磨性能、摩擦系数以及优异的变载荷适应性。     

混合介质缓冲器的动力学特性及缓冲效果研究

介绍一种新型的混合介质缓冲器,其中的混合介质由不可压缩的航空机油与可压缩的空心橡胶小球组成。当冲击发生时,液体将动压力瞬间传递到所有小球上,使它们同时参与变形,冲击能量可被大幅度吸收、损耗。若设计得当,这类缓冲器可具有卓越的缓冲性能。建立了混合介质缓冲器的动力学方程,利用MatLab得到该方程的数值解,并通过试验验证了动力学模型的准确性。理论分析了不同冲击作用下该系统的位移功率谱及混合介质缓冲器的各参数对缓冲效果的影响,对混合介质缓冲器的缓冲效果作出评价。     

颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响

为了研究磁性颗粒包覆厚度对磁流变液性能的影响,通过改变水溶液中聚乙烯醇的浓度来获取不同包覆厚度的磁性颗粒,以此配制磁流变液;对包覆颗粒的表面形貌、粒径及静磁性能进行表征,并测试不同包覆厚度的磁性颗粒制备的磁流变液的零场黏度、剪切屈服应力和沉降稳定性性能。结果表明:颗粒包覆厚度对磁流变液的零场黏度影响不大,对剪切屈服应力影响作用由弱到强再减弱;包覆层厚度增大,大颗粒团聚物更易形成,导致磁流变液沉降稳定性降低。