梁在动荷载作用下若干参数的测试技术研究

应用应变片电阻应变测量的方法研究了简支梁和悬臂梁在动荷载的作用下的若干动态参数,包括动荷系数,固有频率,阻尼系数等。详细叙述了用应变片电阻应变测量技术测定简支梁和悬臂梁的参数的过程以及数据处理的方法;并对所测定的简支梁和悬臂梁的动态参数的准确性进行讨论,指出方案中的优点和不足。     

混凝土浇筑期泵管撞击荷载的试验研究

由泵管往复运动撞击布料杆而产生的泵管撞击荷载是作用在模板支架上水平动荷载的诱发荷载,当前对这一荷载还知之甚少。该文对18个施工现场进行调研,基于调研结果,在3个工地对泵管的往复运动进行了测试,掌握了泵管运动的特点;根据达朗伯原理,给出了泵管撞击荷载的估算公式;对布料杆加速度和布料杆相对位移进行了测试,给出了泵管撞击力的变化区间。该文研究成果为研究作用在模板支架顶部的水平动荷载打下基础。     

梁冲击动荷系数的研究

本文从能量守恒原理出发，考虑了梁在冲击的能量损失，给出了梁在冲击时动荷系数的统一修正公式。     

软材料的霍普金森压杆测试新技术

提出了一种用于软材料动态压缩性能测试的霍普金森压杆改进方案。该方案采用了长杆直接撞击试件的加载方式并在透射杆中使用半导体应变片。通过对测试过程中试件内应力波传播的分析,提出了实现软材料动态性能测试时试件内应力尽快均匀的最佳加载方式以及实现此种加载的加载整形技术。该方案能解决由于杆-试件之间波阻抗失配导致的应变信号微弱而测试困难的问题,与高聚物霍普金森压杆相比则具有更高的可靠性。该方案能实现对软材料的大变形、近似恒应变率及大应变率范围动态压缩测试。最后给出了一个试验性装置的测试结果。     

半无限功能梯度材料结构中圆孔对弹性波的多重散射

基于弹性波多体散射理论,采用波函数展开法,研究了半无限指数梯度材料中圆孔对弹性波的多重散射和动应力集中,得到了问题的解析解,给出了圆孔动应力集中系数的数值解,分析了圆孔与边界的距离、入射波波数以及材料的非均匀参数对圆孔周围动应力集中系数的影响。分析表明:梯度材料的非均匀参数小于零时对最大动应力影响较小,但是对动应力在圆周的分布有较大影响;大于零时对最大动应力和动应力在圆周的分布影响都很大,特别是在圆孔与边界的距离较小时影响更大。     

三点弯曲试样动应力强度因子求解的振动分析方法

采用振动分析方法,对冲击载荷作用下三点弯曲试样的动态响应进行了研究。通过对试样刚度的求解,把转动惯性和剪切变形的影响引入到动应力强度因子的计算中。动态有限元的分析结果表明,本文建立的动应力强度因子公式具有较好的计算精度。     

高速动平衡机摆架振动特性分析与改进

高速动平衡机摆架的动力学特性直接影响到动平衡试验的准确性.为了改善动平衡机摆架的动力学特性,分析了动主刚度杆对平衡机摆架动刚度的影响.首先,使用有限元分析软件ANSYS建立高速动平衡机摆架模型,对其进行模态分析,得到动平衡机摆架的各阶频率和振型,除去对动平衡机摆架工作无影响的固有振型.对不同结构的摆架进行模态分析,比较计算结构,除去对动平衡机摆架固有频率没影响的结构.其次,在简化模型的基础上,提出摆架主刚度杆的5种改进方法.分别对各种改进之后的摆架进行谐响应分析,得到动刚度与频率关系曲线.结果表明,适当改变主刚度杆的结构尺寸或材料特性,都会改变摆架的动刚度.因此,在设计的过程中,可以通过适当改变主刚度杆的结构尺寸和材料特性来满足动平衡机摆架的设计要求.此方法具有较好的工程实际价值,为工程应用提供分析方法和改进参考.     

应变片粘贴因素对压杆测压的影响

应变式压杆测压中,需要在杆的适当位置对称粘贴一组应变片,由于杆一般比较细,应变片粘贴的对称性以及附加质量都会对压杆的精确测试带来一定的影响。在直径Φ4 mm压杆的静态和动态标定实验中对该影响进行研究。在实验中观察到弯曲波及对波形平台造成的畸变,给出应变片粘贴位置偏差对测试结果影响的理论估算公式,分析研究不同附加质量情况下的动态波形特征。研究发现,应变片粘贴位置的不对称以及附加质量都会造成压杆测试波形明显畸变,后者还会造成动态灵敏系数的偏大;在尽量去除附加质量时,静态、动态灵敏系数趋于一致。     

岩石高边坡爆破开挖对锚固设施的影响

本文根据在黄河李家峡工程施工中开展的现场试验 ,就岩石高边坡开挖时 ,爆破动荷载对已设置的边坡预应力锚杆锚索 (及锚筋桩 )等锚固设施的影响进行了研究。采用多种测试方法 ,如加速度、动应变、动应力等追踪了爆破动荷载对它们的作用过程及其影响 ,分析了其瞬时增荷及预应力受损的危害 ,并据此核算了典型滑动面的稳定性 ,本文将着重介绍对预应力锚杆锚索的加速度测试分析研究。     

某塔架摆杆系统喘行问题的试验研究

依据航天发射塔架电缆摆杆系统的结构特点和运行机理,从最能代表摆杆系统性能的特征参量入手研究摆杆系统检测的方法技术。建立摆杆系统的测试系统,实现对摆杆系统重要运动参量的同步采样与实时测试。通过对实测数据的分析,有效地诊断出系统喘行问题的故障原因,并提出解决方案。     

Dynamic fracture toughness testing of epoxy resin filled with sio2 particles

The fracture behavior of epoxy resin used as one of electrical insulation materials is generally brittle compared with that of metals. Therefore, when epoxy resin is used as a structural material, the effect of impact loading must be taken into consideration in design. In the present study, the dynamic fracture toughness of epoxy resin filled with SiO₂ particles has been evaluated both by the absorbed energy method and by the impact load obtained from the instrumented Charpy type impact test. Therefore, the absorbed energy has been analysed to evaluate the real fracture toughness. Moreover, the influence of inertial loading on the impact load must be also considered; therefore, the dynamic fracture toughness has been evaluated by the formula taking the inertial loading effect into consideration. Thus both fracture toughness values evaluated from absorbed energy and from impact load have been compared; as a result, a good agreement has been ascertained.It is common to perform impact test on specimens with blunt notches since they are easy to be prepared. However, variation of fracture toughness with notch root radius in the brittle material cannot be ignored. Therefore, the influence of notch root radius on the fracture toughness has been examined. As a result, it has been ascertained that the variation of fracture toughness with notch root radius follows the formula presented by Williams.     

倾斜荷载下内凹三角形负泊松比材料的面内冲击动力学性能

倾斜荷载在汽车碰撞事故中无法避免,严重影响多胞材料的力学响应。以内凹三角形负泊松比材料为研究对象,通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了冲击倾角(0°~10°)与冲击速度(20~70 m/s)对内凹三角形负泊松比材料面内冲击的变形模态和动力响应的影响,并构造了完整的变形模式分类图。引入最佳承载角的概念,当冲击倾角β=4°时,诱发了稳定有序的变形模式,使得抵抗变形的形式主要以结构胞壁的压缩与弯曲为主,平台应力值与吸能值得到了较大的提升,进一步发挥了结构的抗承载能力,甚至超过了理想的轴向冲击工况。这一特征与六边形蜂窝结构有所不同,对汽车吸能构件的设计具有重要的指导意义。     

大型风机柔性叶片摆振运动冲击对层间断裂韧性的影响

冲击对材料表面的层间断裂产生重要影响,但对层间断裂韧性影响的趋势尚不明确。尤其是风机叶片在摆振运动时,叶片所受冲击对叶片表面层间断裂的影响及趋势未见公开研究。本文首先对风机叶片摆振运动冲击载荷的动力学响应进行研究,确定振型-位移-速度的对应关系,然后对叶片摆振运动过程中的应力-应变-速度进行有限元数值分析,再依据连续介质力学原理建立摆振冲击载荷控制方程,明确摆振运动冲击导致裂缝的应变能释放率（G）和应力强度因子（K）的关系。最后通过对摆振和冲击实验中断裂参数（振型、位移、速度、载荷、起裂方式以及裂纹长度）的测量,验证了本文中摆振运动冲击对Ⅱ型裂缝层间断裂韧性的影响的研究结果,探讨了摆振运动冲击载荷对叶片表面层间断裂韧性影响的趋势。     

Ni-P化学镀层在动态加载条件下的摩擦学性能研究

利用单摆划痕法的动态加载特性，研究了Ni-P化学镀层本身的摩擦学性能。分析讨论了磷含量和热处理制度对单摆划痕法测定的比能耗、摩擦系数的影响。切向动态硬度（HT）、法向动态硬度（HN）和比能耗（e)在评价材料耐磨性方面比显微硬度（HV）更真实准确。     

发泡聚乙烯最大加速度-静应力曲线快速获取方法研究

目的 研究快速、准确预测最大加速度-静应力曲线的方法。方法 首先利用落锤冲击试验机获取了5个不同高度下,5种不同厚度的发泡聚乙烯的最大加速度-静应力曲线。在此基础上,分析对比文中3种不同的改进拟合法与已有的动应力与动能量多项式拟合法的区别。结果 研究发现,当不区分高度的情况下,以最大加速度因子为函数值,以跌落高度、衬垫厚度、静应力为变量进行拟合时,其代表预测精度R²的平均为0.835,相比动应力与动能量多项式拟合法的0.299 6要高。但曲线右侧的预测精度偏低。引入以静应力为变量的多项式作为修正因子后,R²的平均值为0.934。预测精度有所提高,右侧的预测偏差减小,但仍存在。在区分高度的情况下,以带有修正因子的公式进行预测时,R²的平均值为0.984,曲线向右侧预测偏差逐渐增大的现象明显改善。结论 区分高度情况下,利用带修正因子的预测公式可以快速且较准确地预测最大加速度-静应力曲线,可以为冲击防护设计及相关软件的开发提供一定的帮助。     

工字梁型蜂窝芯材共面冲击性能的有限元模拟

目的研究双壁厚工字梁型金属蜂窝芯材的共面冲击性能。方法借助有限元软件Ansys/LSDYNA,建立工字梁型蜂窝芯材的有限元模型,并进行CAE分析。结果在不同冲击速度下,工字梁型蜂窝芯材表现出不同的变形模式。当工字梁型金属蜂窝芯材的其他结构参数固定时,其共面动态峰应力与冲击速度的平方成线性关系;当冲击速度一定时,其共面动态峰应力与壁厚边长比成幂指数关系。同时,拟合得到了工字梁型金属蜂窝芯材共面动态峰应力关于壁厚边长比和冲击速度的经验计算公式。结论工字梁型蜂窝具有优良的结构和吸能能力,研究工字梁型蜂窝的冲击性能具有重要的科学研究和工程应用价值。     

Impact rupture of structural adhesive joints under different stress combinations

The paper reports the results of an experimental study on bonded joints, carried out by means of an instrumented impact pendulum, equipped to load overlap specimens in shear. Such testing configuration is the most adequate and natural to study the possible modifications of the behavior of the joint, changing from static to dynamic loading condition, keeping the same specimen type. The specimens were steel strips bonded by an epoxy adhesive (Hysol 3425). Several values of lap length, adhesive and adherends thickness were adopted, to achieve rupture under different peel and shear stress combinations. The stress state at rupture has been calculated by means of a structural solution. The results show that the failure points, in a chart having as axes the maximum values of peel and shear structural stress, lie outside the rectangular limit zone previously obtained under static conditions. Therefore, in spite of the concerns associated with the impact condition, the strength of the tested adhesive does not decrease with respect to the case of static loading. In alternative, also the evaluation of the stress intensity factor proves to be effective to predict failure in the considered cases.     

外包不锈钢圆中空夹层钢管混凝土柱抗撞计算方法研究

目前钢筋混凝土和实心钢管混凝土构件已广泛应用于实际工程,在抗冲击性能方面已形成相关设计方法,而针对外包不锈钢圆中空夹层钢管混凝土(CFDST)柱的耐撞性能研究较少。为此,该文在前期试验研究的基础上,采用ABAQUS建立了该类构件在轴力与侧向撞击耦合作用下的有限元模型。分析了轴力-撞击共同作用下该类构件的抗撞机理;重点研究了轴压比、名义含钢率等对构件抗撞性能的影响;给出了该类构件在轴力-撞击耦合作用下撞击力平台值动力放大系数(DIF)的计算公式。结果表明:外钢管的塑性变形是构件耐撞的主要耗能机制;轴压比对构件抗撞性能起削弱作用,且当轴压比大于0.5时,削弱程度更加明显;名义含钢率、外钢管与混凝土强度、撞击速度和截面外径对构件抗撞性能影响较大;建议的计算公式能够较好预测该类构件侧向撞击下的撞击力平台值。     

正多边形外接填充圆形蜂窝异面动态缓冲性能

目的 为了研究正多边形外接填充圆形蜂窝的缓冲性能,建立不同正多边形外接填充圆形蜂窝的冲击有限元模型,分析研究多边形填充对圆形蜂窝缓冲性能的影响.方法利用Ansys/LS-DYNA建立正三、四、五、六边形外接填充圆形蜂窝的有限元分析模型,用六水平等级法评价分析各有限元模型在异面方向不同冲击速度下的力学性能、变形模式和能量吸收特性.结果正多边形与圆形蜂窝产生了较强的耦合响应,使组合结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者单独冲击数值之和;正六边形外接填充圆形蜂窝结构的六水平等级评价均为A,优于其他组合类型,且在不同冲击速度下不同正多边形外接填充圆形蜂窝的评价结果大致相同;正六边形外接蜂窝结构在冲击载荷下存在3种变形模式,随冲击速度的变化而变化,蜂窝壁厚对其的影响较小.随着冲击速度和壁厚的增大,动态峰应力、密实化总能量吸收和比吸能均有一定程度的提升.结论在耦合效应和动态冲击载荷的综合作用下,正六边形外接填充圆形蜂窝结构的动态力学性能较其他3种结构更为优异;随着蜂窝壁厚和冲击速度的增加,正多边形外接填充圆形蜂窝结构的承载能力和吸能能力都得到增强.     

波纹钢腹板组合箱梁应力相关阻尼特性研究

基于应力相关材料阻尼理论,选择波纹钢腹板组合箱梁这一新型钢、混组合桥梁结构,通过波纹钢板和钢筋混凝土的单位体积损耗因子,由能量法推导求得波纹钢腹板组合箱梁的损耗因子公式。结合有限元计算的各个单元的应力得到损耗因子,根据一个振动周期能量耗散相等原理,求得等效阻尼比,并将其与实测结果进行比较。分析结果表明：波纹钢腹板组合箱梁桥材料阻尼值不是一个固定值,它是随着应力水平的提高而增大。在自由振动和车辆荷载激励状态下,波纹钢腹板组合箱梁的等效阻尼比建议取为0.3%。提出的损耗因子公式和等效阻尼比的计算可为波纹钢腹板组合箱梁桥动力分析中阻尼的取值提供参考。