侧限约束冲击载荷下煤样能量耗散与损伤特征

冲击载荷作用下煤岩能量转化与损伤控制是煤岩冲击动力学领域关注的重点问题.利用分离式霍普金森压杆和自制侧限约束装置,对煤样进行不同速度等级、不同约束状态冲击压缩试验,研究其能量耗散规律和破坏失效模式,并结合超声波测试、CT扫描分析侧限约束条件下煤样损伤特征.结果表明：冲击压缩过程中煤样能量转化分布具有同步异幅特征,受煤低波阻抗特性影响显著.单轴冲击条件煤样呈脆性失稳破坏,从低速冲击的劈裂破坏向高速冲击下压碎破坏模式转变,耗散能与冲击速度呈二次函数正相关关系.受能量相同的入射波作用,侧限约束下煤样微裂隙扩展贯通困难,耗散能明显低于单轴冲击,煤样外观保持整体性较好,发生塑性变形破坏.随着冲击速度的提高,冲击载荷对煤样损伤程度的影响占主导因素,三维重构模型显示煤样内部损伤裂隙体积增幅明显,超声波高频信号降低、低频信号上升、频谱由单主峰向多峰转变.依据纵波波速变化特征,建立了侧限约束煤样损伤程度与冲击速度的关系表达式,可为相关工程设计施工提供参考.     

不同冲击荷载下花岗岩力学和能量耗散特性

为探究不同冲击荷载条件下花岗岩的动力学特性,采用分离式霍普金森压杆分别对花岗岩试样进行单次和重复冲击荷载试验,并对试样的应力-应变响应、应变率曲线特征、能量耗散特性以及破坏形态进行综合分析.结果表明:单次冲击下,试样动态抗压强度与比能量呈现对数函数关系,试样破坏程度随着比能量的增加而逐渐增大；随着入射波峰值应力的增加,应力-应变曲线峰后段的回弹现象逐渐减弱,应变率曲线呈现出愈加明显的“双峰”特征,其第2波峰逐渐高于第1波峰.重复冲击作用下,当试样未破坏时,应力-应变曲线基本经历弹性加载、损伤演化和峰后回弹3个阶段,当试样经历最后一次冲击时,应力-应变曲线峰后段形状与试样的破坏程度有关.此外,试样破坏时的累积比能量越大,其破坏越严重,应变率曲线由“单峰”逐渐向“双峰”过渡.     

磁铁石英岩落锤冲击破碎效果与能量关系

为研究磁铁矿石机械冲击破碎效果与能量的关系,开展了落锤冲击破碎试验、数码显微镜观察试验和原子吸收光谱检测试验,分析了磁铁石英岩冲击破碎特征与矿物分离特征,得到了能量密度与矿石碎块的粒度分维数、平均粒度和矿物颗粒分离效率的理论关系. 研究发现,碎块粒度分布具有分形特征,粒度分形维数和平均粒度较全面的描述磁铁矿石英岩冲击破碎程度;磁铁石英岩经落锤冲击后,发生矿物颗粒分离的碎块粒度与矿物嵌布粒度一致,碎块粒度越小矿物颗粒分离越显著;与二段磨矿产物相比,冲击破碎分离的矿物颗粒形态与光学特征更接近原矿矿物学特征;冲击破碎分离的磁铁矿颗粒全铁品位高于二段磨矿产出的磁铁矿颗粒,可以满足选矿的需要. 结果表明:随能量密度的增大,碎块粒度分维数呈负指数增长的变化特征,碎块平均粒度呈三次多项式降低的变化特征,矿物颗粒分离效率呈三次多项式增长的变化特征; 磁铁矿石冲击破碎过程中通过增大破碎能量密度,提高矿石破碎程度,增大矿物颗粒质量分数,将矿物颗粒筛分后直接进入磁选,可降低单位磁铁矿石加工总能耗.     

循环冲击荷载下花岗岩力学和能量耗散特性研究

针对隧道或城市地下工程施工过程中重复爆破对围岩稳定性的影响开展研究.在不同轴压等级和冲击荷载作用下,利用带轴压装置的霍普金森压杆装置,对含横向孔洞的花岗岩试件进行单轴循环冲击试验研究,分析了花岗岩试件在动态循环冲击荷载下的力学性质和能量吸收规律特性.通过建立基于在能量耗散的岩石损伤度的判定准则,利用累计比能量来表征岩石...     

结构中地震能量的集中与耗散

本文提出利用刚度的调整将输入结构中的地震能量转移集中于结构不太重要的部位进行耗散。并利用线性随机振动分析和非线性逐步积分的方法对结构的能量分布进行了详细的分析。求出了刚度最优调整值。数值模拟结果表明此方法是非常有效的。     

含层理矿石微波加热后的冲击破碎特性研究

为了研究含层理矿石微波加热后的冲击破碎特性,采用落锤冲击破碎系统、微波加热设备和高速摄影技术,对含层理矿石进行微波加热后冲击破碎试验,系统地研究层理倾角对矿石动态强度的影响,分析经微波照射后含层理矿石力学性能。结果表明:在层理倾角10°～60°时,矿石动态强度逐渐降低,在层理倾角60°～90°时,矿石动态强度逐渐升高;相同层理倾角下,经微波加热后的矿石与未经微波加热的矿石相比,其强度显著降低且矿石异性比略有增加;当层理倾角60°时,2种情况下的矿石动态强度均最小,表明矿石沿层理面破坏是以剪应力为主导的。研究成果可为选矿厂破碎含层理矿石的相关工艺流程设计提供参考。     

强冲击载荷下岩石损伤特性实验研究

通过在一级轻气炮驱动的平板碰撞实验台进行冲击损伤实验 ,对软回收样品进行超声波测试 ,研究了强冲击载荷下两种典型岩石损伤特性 .结果表明 ,岩石的动态损伤与冲击速度和超声波衰减系数α有关 ,后者较好地反映了岩石的损伤程度 ,可作为构造岩石损伤模型的主要参量     

冲击载荷下热喷涂涂层的塑性变形行为分析

采用ＡＰＳ－Ａｒ．Ｈ２，ＡＰＳ－Ａｒ／Ｈｅ和ＣＤＳ三种工艺制成的Ｃｒ３Ｃ２－２５％ＮｉＣｒ涂层，在自制的冲磨损试验机上对其进行了冲击特性试验研究。根据试验结果和相应的实验分析，结合晶体位错理论，初步探讨了涂层在冲击条件下的变形机理。理论分析认为，涂层所产生的塑性变形不是连续的，表面变形也是不均匀的，是一个累积过程，这主要与冲击动能和涂层的微结构有关。     

防撞梁受冲击载荷的试验研究

为了解决防撞梁受冲击载荷时强度计算问题，首次在自制的提升机模拟试验台上研究了提升容器对防撞梁的冲击过程，得到了不同工况条件下的防撞梁瞬态冲击力变化曲线．对不同工况下的曲线进行线性回归，得到对应的拟合方程。结果表明：防撞梁的瞬态冲击载荷不仅与冲击距离呈线性关系，而且和提升容器下降侧与上升侧的张力差、提升钢丝绳的弹性系数有关。因此，为了保证提升系统安全可靠的运行，必须有效地降低过卷时的冲击速度。     

防撞梁受冲击载荷的试验研究

为了解决防撞梁受冲击载荷时强度计算问题,首次在自制的提升机模拟试验台上研究了提升容器对防撞梁的冲击过程,得到了不同工况条件下的防撞梁瞬态冲击力变化曲线。对不同工况下的曲线进行线性回归,得到对应的拟合方程。结果表明:防撞梁的瞬态冲击载荷不仅与冲击距离呈线性关系,而且和提升容器下降侧与上升侧的张力差、提升钢丝绳的弹性系数有关。因此,为了保证提升系统安全可靠的运行,必须有效地降低过卷时的冲击速度。     

高速冲磨设备激光熔敷强化工艺的研究

为提高高速冲磨设备的耐磨性，分析其叶轮磨损失效机理，通过正交实验，得出了工艺参数对熔敷层形貌性能的影响，并对Ni-WC熔敷层进行了组织分析和性能测试．对叶轮片表面进行激光熔敷结果表明，叶轮片的抗磨性得到了强化．     

冲击载荷作用下钢纤维增强混凝土的数值模拟

为了验证混凝土试件的侧限效应和钢纤维的增强和增韧效应,该文采用实验得出的应力应变曲线,通过ANSYS/LS-DYNA软件对SHPB混凝土冲击压缩实验的数值模拟,定性地再现了实验过程.     

冲击载荷下磁性层合梁的缓冲及衰减特性

利用在冲击载荷下磁性层合结构的层间发生滑移,进而引起刚度降低和摩擦耗能的特点,提出磁性层合缓冲及衰减的概念,研究在冲击载荷下磁性层合梁的缓冲和衰减性能。采用FEM方法分析了冲击载荷下磁性层合梁的冲击响应。通过与同样厚度的单层梁进行比较发现,在一定幅值范围的冲击载荷下,磁性层合粱不仅能使冲击响应最大峰值明显降低,而且能使冲击后的自由振动迅速衰减。     

层压复合壳在冲击荷载作用下的应力分布

分析了层压复合壳在冲击荷载作用下的动力反应．通过实例计算,探讨了层压复合壳的应力分布规律、损伤指数,讨论了壳的曲率半径的变化对壳内应力分布的影响     

Energy dissipation of cavity expansion based on generalized non-linear failure criterion under high stresses

Based on the compression mechanism for analyzing the cavity expansion problem in soil under high stresses, generalized non-linear failure criterion and large strain and energy conservation in plastic region during the cavity expanding were adopted. The energy conservation equation was established and the limited pressure of cavity expansion under high stresses was given based on the energy dissipation analysis method, in which the energy generated from cavity expansion is absorbed by the volume change and shear strain caused in soil. The factors of large strain and dilatation were considered by the proposed method. The analysis shows that the limited pressure is determined by failure criterion, stress state, large deformation characteristic, dilatation and strength of soil. It is shown from the comparison that the results with the proposed method approximate to those of the in-situ method. The cavity expansion pressure first decreases and then increases nonlinearly with both of shear modulus and dilatation increasing.     

45号钢在往复冲击载荷作用下的塑性变形

摘要：采用钢球冲击45号钢盘,观测了在不同接触条件、冲击次数及载荷条件下钢盘表面的塑性变形情况．发现在低冲击次数条件下,使用低黏度油的凹坑深度与干接触相近,但在高次数冲击条件下,冲击深度与干接触条件下相比大幅度变浅．而高黏度油条件下的凹坑深度一直最浅．在其他条件相同时,冲击深度随载荷的增加而增加．冲击时,由于凹坑中心产生的热量不断向边缘传递,使凹坑边缘形成凸起即形成所谓彩虹环．彩虹环随润滑油黏度的增加及载荷的增加而高度增加．润滑油的使用可以降低材料表面的塑性变形和磨损．对于干接触条件,凹坑内部发生微细颗粒碎化．而油润滑时凹坑内部出现微裂纹．微细颗粒碎化及微裂纹的程度均随冲击次数和载荷的增加而增加．