非阻塞性微颗粒阻尼柱阻尼特性的实验研究

摘要：针对三个非阻塞性微颗粒阻尼空心柱,分别采用铁粉、铅粉和砂粒作为填充颗粒,通过自由振动实验,研究颗粒填充率、质量比、空腔结构形式、颗粒材料类型等因素对构件阻尼特性的影响,探索构件的合理空腔结构形式。实验结果表明：颗粒填充率和质量比是柱阻尼的显著影响因素,设计颗粒阻尼柱时选取合适的质量比或填充率可以获得最大程度的阻尼增大效果。另外,多空腔结构形式、多空腔填充颗粒方案以及选用合理的颗粒材料类型均有助于柱阻尼的提高。不管采用金属颗粒还是非金属颗粒,颗粒质量比宜控制在0.3~0.5的范围。当颗粒用量不大时,选用铅粉、铁粉等金属颗粒比采用非金属颗粒能获得更大的结构阻尼。实验结果可为非阻塞性微颗粒阻尼柱的合理设计提供依据。
     

泡沫铝夹芯板压入和侵彻性能的实验研究

利用MTS和落锤试验机研究了由复合材料面板和闭孔泡沫铝芯层组成的夹芯板结构在压入和侵彻时的变形和失效行为,并通过引入无量纲参数——能量吸收效率因子,探讨了一些关键参数对夹芯板压入和侵彻性能以及能量吸收性能的影响,如冲击能量、面板厚度、芯层厚度及相对密度、压头/锤头形状和边界条件等。结果表明夹芯板的破坏主要集中在压头作用的局部区域内。夹芯板的能量吸收效率对其结构参数比较敏感,增加上层面板厚度、芯层厚度或芯层相对密度能够有效地提高夹芯板结构的能量吸收能力以及抵抗压入和侵彻的能力,而下层面板厚度的对夹心板抗侵彻性能的影响不明显。不同的压头/锤头形状和边界条件对泡沫铝夹芯板的压入和侵彻响应以及能量吸收性能影响明显。     

椭圆柱空腔吸声覆盖层的声学特性

采用波导有限元方法（WFEM）分析了共振腔型吸声覆盖层内轴向波的传播和损耗特性,以椭圆柱空腔吸声层为例,在保持穿孔系数不变的前提下,分别从轴向波传播和波型转换的角度分析了空腔形状改变吸声覆盖层声学特性的机理。在此基础上,结合波导有限元方法和传递矩阵（TM）建立了变截面空腔吸声覆盖层的分析模型,以圆台空腔吸声层为例,与二维解析方法对比验证了WFEM-TM方法的正确性,并讨论了椭圆台空腔吸声层的声学特性。     

基于Hoek-Brown准则的混凝土-岩石类靶侵彻模型

基于空腔膨胀理论建立工程模型是研究侵彻问题的常用方法。针对射弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶问题,基于靶体的弹性-裂纹-粉碎响应模式,粉碎区采用考虑围压的Hoek-Brown准则,得到了准静态球形空腔膨胀的空腔壁压力。在Forrestal两个阶段侵彻模型中,用所得空腔壁压力代替隧道侵彻阶段的侵彻阻力,得到刚性弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶的侵彻深度预估公式,与文献侵彻试验以及现有典型侵彻深度预估公式比较表明,预估公式适用范围更广,对于(超)高强混凝土和岩石材料靶的预测精度更高。     

弹体高速侵彻陶瓷复合厚靶的计算模型研究

针对平头弹高速撞击陶瓷复合厚靶的问题,以集中质量法为基础并考虑靶体的内摩擦效应对Fellows模型加以改进,建立侵彻过程的理论计算模型并利用Matlab编程求得不同撞击速度下弹体侵彻复合靶体的侵彻深度,模型得到了试验结果和数值计算结果的验证。参数分析的结果表明,陶瓷厚度的增加可提高复合靶体的抗侵彻能力,但随着初始撞击速度的提高,弹体的侵彻深度增长曲线趋于平缓。     

聚氨酯空腔尖劈吸声性能实验研究

实验测试了新型聚氨酯空腔尖劈不同温度下材料低频动力学参数及尖劈不同静压下吸声系数。通过绘制Wicket图进行了数据筛选,应用时温等效原理,得到了规定温度下宽频范围内材料动态力学参数,随后讨论了尖劈吸声性能随静水压力、温度、频率的变化规律。在测试数据基础上,基于优化理论对尖劈腔型进行优化设计,开展了声呐平台区敷设空腔尖劈的应用研究,分析了敷设前后声呐平台的声振特性,验证了新型聚氨酯吸声尖劈的减振降噪效果。     

间隙对A3钢薄板抗卵形头弹侵彻性能影响的实验研究

为了分析板间间隙大小对双层板失效模式以及抗侵彻性能的影响,本文利用轻气炮进行了卵形杆弹正撞击单层板和等厚双层板的实验研究,得到了各种结构靶体的初始-剩余速度曲线和弹道极限速度。实验表明,对于卵形弹,单层板的弹道极限高于双层板的弹道极限,包括接触式和间隙式。当总厚度一定时,多层板的弹道极限随分层数目的增加而减小。此外,间隙大小对间隙式双层板的抗侵彻性能影响小,并且随着弹体初始速度的增加而减小。     

UHMWPE球面层合板弹道侵彻性能研究

进行了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)平面层合板、平面夹芯结构以及球面夹芯结构的弹道侵彻实验研究,发现凸球面结构的抗侵彻能力低于平面结构,根据实验现象对球面结构初始曲率的不利影响作了初步分析.应用DYTRAN软件对不同曲率的UHMWPE层合板弹道侵彻进行了数值仿真,分析了层合板曲率对弹道性能的影响规律,认为曲率对层合板变形的限制作用以及由此导致的应力集中是造成抗侵彻能力下降的主要原因.     

装药落锤冲击实验载荷特性研究

在装药发射安全性试验中,只有落锤的冲击载荷与膛压曲线较为相近时,落锤冲击试验结果才有意义。落锤冲击载荷特性与多种因素有关,通过对各种因素的调整,使落锤冲击载荷与膛压曲线吻合是落锤法进行装药发射安全性试验的前提,也具有一定难度。采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对落锤冲击载荷作用下炸药装药内部压力的变化过程进行数值模拟,通过改变落锤的高度、落锤的质量以及炸药装药的高度,来研究炸药装药内部的动态响应特征(压力变化的过程)。模拟实验的结果表明:落锤的高度、落锤的质量以及炸药装药的高度对炸药装药内部压力都有影响;落锤的质量和炸药装药高度对压力脉冲作用时间宽度有影响,而落锤的高度对压力脉冲作用时间没影响。     

非饱和地基中Love波的传播特性

基于非饱和多孔介质的波动方程,考虑了土中水,气体与土骨架之间的粘性耦合作用,建立了弹性半空间上非饱和土层中Love波的弥散方程。首先分析了饱和度与频率对非饱和孔隙介质中剪切波速的影响。然后运用数值方法得到了不同饱和度下土层中多种Love模态波的弥散特性和位移分布情况,并用图表的形式给出。数值计算结果表明,上覆非饱和土层中Love波的传播速度和衰减系数不仅具有频散性,而且与土层的饱和度有关。在不同饱和度时的高模态(n≥2)的Love波的截止频率值不同。此外,讨论了饱和度对Love波水平位移幅值的影响。     

Experimental study on impact-initiated characters of W/Zr energetic fragments

Fragments of energetic materials have stronger damage effect than traditional inert fragments due to additional energy released by simultaneous chemical reaction. In order to characterize the effect of the properties of energetic materials on the chemical reaction, a vented chamber is used to measure the released energy of energetic fragments under impact conditions, a method developed by Ames. Two energetic fragments, W/Zr-based alloy composites and W/Zr-based metallic glass composites, are also used. They are driven by a 12.7 mm ballistic gun, with various levels of velocity, to impact the sealed chamber containing plates with different material and thickness. High-speed videos of energetic fragments of impact-initiated reaction are recorded through an observational window. The pressure in the chamber is measured by strain pressure sensors. According to one-dimensional shock wave theory, the critical energy generated from the impact-initiated chemical reaction by W/Zr-based alloy composites energetic fragments are calculated, using the data collected from the experiment. The effects on impact-initiated chemical reaction, of types of energetic fragments used in the experiment, as well as target material and thickness are discussed and analyzed.     

水中爆炸对围岩增耦的实验研究

为研究水中爆炸对围岩的增耦,在一个直径1.6 m的水泥砂浆半球体装置上,将其中心预留的直径0.3 m的腔室内注水和置入水泥砂浆芯体,对比性地进行了一系列的1.00 gTNT(2,4,6-三硝基甲苯)当量的填实和空腔爆炸实验.水泥砂浆球表运动测量数据表明,与水泥砂浆中的空腔解耦相比,水中空腔爆炸的解耦效果较差,尤其水腔中爆炸可大大增强爆炸能量的耦合.可以推断,水下爆炸会明显增强围岩中的爆炸应力波强度,近水域中的空中爆炸也可能会增强围岩中的爆炸能耦合,因而相对于围岩和堤坝中同距离、同药量的爆炸来讲,所引起的破坏危险更大.     

岩体聚能爆炸切割器的试验研究

利用聚能爆炸切割岩体及混凝土块体进行了初步的试验研究,并采用爆炸力学及岩体力学理论,对试验中现象作以解释,并讨论了影响切割效果的诸多因素.对实际应用有一定的指导作用.     

Mechanical behaviour and fracture evolution of coal specimens containing an over-excavated hole: Experimental study and numerical modelling

Utilising a series of mechanically over-excavated cavities along borehole is a novel technique for enhancing the permeability of soft coal seams and, consequently, gas drainage. The evolution of cracks induced by a wide range of pressure-relief around an over-excavated hole is intrinsically complex. In this study, the mechanical behaviour and crack evolution of the specimens containing an over-excavated hole under uniaxial compression loading were studied by experimental and 3D numerical simulation. The results indicated that the peak strength and elastic modulus of the specimens gradually decrease with increasing cavity diameter and length, which is also verified by the numerical simulation. The inclusion of cylindrical cavities in over-excavated holes results in reduced crack initiation stress and a greater degradation of peak stress and elastic modulus, despite having an equivalent volume to the ellipsoidal cavity. This is likely attributed to the difference in stress concentration between the cylindrical and ellipsoidal cavities. The crack propagation process can be classified into four stages based on the acoustic emission (AE) event counts, initial crack compaction, stable crack propagation, unstable crack propagation and post-peak failure stage. The two AE indices, rise angle and average frequency value, demonstrated that the failure is dominated by tensile crack and gradually transformed to shear crack. Stress redistribution is essential in the initiation and propagation of cracks. Tensile stress concentration leads to cracks forming at the top and bottom of the hole, which propagate in the direction of loading. Compressive stress concentration results in shear cracks forming at the left and right sides of the hole, which propagate diagonally. The failure pattern of the specimen is ultimately determined by a combination of tensile and mixed crack propagation. The experimental and numerical results contribute to a deeper understanding of the crack evolution mechanism of coal seams with over-excavated holes.     

带空腔尖劈吸声器吸声性能的研究

本文研究带有空腔的锥形主声器的吸声性能。文给出了一种计算该吸声器的吸声系数的方法，并对吸声系数与频率的关系进行计算机仿真。仿真结果表明：带有空腔的尖劈吸声器相对普通尖壁吸声器，除保持高频段较好上性能外，在低频段吸声系数有显著提高；通过改变「空腔结构可以改善吸声器的低频吸声性能。     

利用聚合物PVT关系在线控制技术的实验研究

为了提高注射成型过程的控制精度,研发了一种利用聚合物PVT（压力-比容-温度）关系在线控制技术,分别在制品质量重复精度、模具温度的变化、制品质量变化、模腔熔体压力和温度的变化情况等方面做了详细的分析和讨论.研究发现,这种在线控制技术利用控制熔体压力和温度关系实现了对熔体比容的控制,从而可以大幅度提高制品质量重复精度.     

条形药包不同空腔比试验研究

以全息动光弹为研究手段,研究了条形药包不同空腔比时应力场的分布及随时间变化的规律,提出了适宜空腔比的范围,并在大爆破工程中得到了检验.     

一种冲击式压电发电机的实验研究

介绍了自行设计制作的一种冲击式压电发电机。首先通过分析影响压电陶瓷发电量的因素,确定压电陶瓷的尺寸,并给出了冲击弹簧与恢复弹簧的刚度设计要求,然后测量了压电陶瓷叠片的模态及压电发电机的力谱,可以看出其冲击力能激发出压电陶瓷的轴向振动模态,从而使其产生的电荷能最多。最后,对压电发电机的性能进行了测试,得到其瞬时发电功率在0.3W左右,能够点亮210个并联发光二极管。     

Experimental study on the vertical motion of grains in a vibrated U-tube

We investigate experimentally the behavior of the exponential growth rate of a column of grains, in a partially filled vertically shaken U-tube. For the set of frequencies used we identify three qualitatively different behaviors for the exponential growth rate γ as a function of the dimensionless acceleration Γ: (1) an interval of zero growth for low Γ with a smooth change to nonzero growth, analogous to a continuous phase transition; (2) a sigmoidal region for γ at intermediate values of the dimensionless acceleration Γ; and (3) an abrupt change from high values of γ to zero growth at high values of Γ, similar to a first order phase transition. We obtain that our experimental data is well described by a Boltzmann Sigmoidal funtion, for the change of the exponential growth rate with the dimensionless acceleration of the vertical vibrations.