基于冲击实验的颗粒破碎模型微观参数分析

对矿石颗粒进行双摆锤冲击实验,考察在不同冲击角时矿石的破碎效果;结合数值模拟技术构建颗粒破碎模型,通过对颗粒破碎模型内部结合参数进行分析取值,仿真颗粒破碎模型在不同冲击角时的破碎情况,研究满足模型破碎效果与实际矿石破碎效果相一致的参数组合。结果表明:当冲击角不同时,矿石的破碎效果存在差异;当冲击角小于35°及大于35°时,模型破碎效果与实际矿石的相一致,进一步表明所构建的颗粒破碎模型与实际矿石在一定程度上具有相关性与统一性。     

滑石冲击破碎三维数值模拟

应用三维ANSYS/LS-DYNA软件实现滑石在落锤冲击过程的数值模拟,再现单颗粒脆性材料在冲击破碎过程中应力变化及崩落现象,符合应力波理论,说明拉应力和内能变化是造成滑石冲击破碎的重要因素。并与二维MCA数值模拟结果进行对比,有较好的一致性。     

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。     

煤块冲击破碎粒度的分形特征

煤块冲击破碎后的粒度分布具有分形特征,根据分形理论建立了煤块冲击破碎粒度的分形模型,对不同矿区的煤块进行冲击破碎试验。在不同试验条件下对冲击破碎后煤块的筛下质量累积概率进行函数拟合,拟合结果表明分形模型能够很好地描述煤块冲击破碎后的粒度分布特征,粒度分形维数是评价煤块冲击破碎效果的重要参数。采用Matlab软件建立了粒度分形维数与试验参数之间的二次方模型,该模型的预测结果与试验结果的平均误差为2.51%,满足预测误差要求,为控制煤块冲击破碎后的产品粒度分布提供了理论依据。     

库仑阻尼系统的冲击响应研究

利用分段线性方法对含库仑阻尼系统的冲击方程进行了解析求解。研究发现,忽略库仑阻尼的粘滞作用,或对冲击激励进行速度阶跃等效,会造成冲击响应计算结果严重偏离正常值。利用仿真结果给出了库仑阻尼系统冲击响应的特点,得出库仑阻尼的加入可有效地提高冲击隔离器的抗冲性能。研究结果对于深入研究库仑阻尼系统冲击响应有重要参考价值和潜在的应用价值。     

冲击荷载下石墨矿石破碎能耗特征

为了研究晶质石墨矿石试样在冲击荷载作用下的破碎能耗特征,采用?50 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,设置气压间隔为0.1 MPa, 0.2～0.6 MPa共5组冲击气压,进行不同加载速率条件下石墨矿石试样冲击压缩试验,并分析石墨矿石试样破碎能耗规律。试验结果表明：在冲击荷载作用下,石墨矿石试样的动态抗压强度与平均应变率具有较强的三阶多项式关系,且石墨矿石在冲击荷载作用下具有动态硬化作用,其动态抗压强度随着应变率的增大呈非线性增大,呈现明显的应变率效应;石墨矿石试样破碎耗能与入射能具有显著的对数关系,随着入射能增大,试样破碎耗能也随之增大,但其试样破碎耗能所占比例随应变率增大逐渐由0.38下降至0.11;随着平均应变率增大,石墨矿石试样破碎耗能密度呈非线性增长,具有较强的应变率效应;石墨矿石试样的破碎平均粒径与破碎耗能密度具有显著的三阶多项式相关关系,随着石墨矿石试样耗能密度增加,石墨矿石试样破碎程度加剧,可以采用石墨矿石试样破碎块度平均粒径实现对石墨矿石试样破碎程度进行定量描述。     

复合泡沫塑料承压件冲击破碎的仿真模拟与试验

对某新型复合泡沫塑料制备的承压件的冲击破碎形式进行了有限元仿真模拟计算和实物冲击破碎试验。结果表明:模拟计算得到的承压件破碎形式、碎块数量、大小及形状均与实际试验结果相吻合;该文所建立的仿真模拟方法可为类似产品的研究提供参考。     

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。     

高温后玄武岩纤维混凝土冲击破碎分形特征

采用Ф100 mm分离式霍普金森压杆试验系统,对高温后素混凝土(Plain Concrete,PC)及玄武岩纤维混凝土(Basalt Fiber Reinforced Concrete,BFRC)在冲击荷载作用下破碎块度分布、破碎分维及能耗特性进行研究。结果表明,冲击破坏后试件破碎块度分布为统计意义的分形,温度及弹速的升高导致试件破碎程度及分维值总体增大;BFRC分维在常温及600℃~800℃时普遍小于PC,在200℃~400℃时随弹速提高较PC先减小后增大,纤维掺量为0.2%时BFRC分维相对较大;同一温度下试件能耗密度随分维的增大而增大,相同能耗密度下分维随温度的升高而增大;BFRC分维随弹速的变化有两个临界速度特征点:起裂临界及粉碎临界弹速,在此弹速范围内,试件破碎分形演化特征明显,分维随弹速提高显著增大,且临界弹速随温度的升高逐渐下降。     

爆炸冲击粉碎纳米粉末硬团聚体的机理分析

阐述了粉末硬团聚体的形成以及爆炸冲击粉碎法的原理 ,从理论上分析了冲击粉碎过程的能量消耗、冲击波相关系数的求算 ,以及冲击粉碎时粉体的运动速度与粉碎极限半径之间的关系     

刚体碰撞约束柔性体局部撞击载荷特征分析

目的 掌握碰撞局部撞击载荷及其特征,为产品安全防护设计、碰撞响应分析与评估提供理论基础。方法 抽象刚体碰撞柔性体的共性特征,分别将被撞击柔性体的碰撞局部刚度特性和整体结构效应表征为弹簧力-位移关系,建立系统的二自由度刚-柔碰撞动力学模型,应用数值方法系统分析刚柔碰撞局部撞击载荷的特征及不同因素的影响。结果 获得了刚体初始碰撞速度、柔性体碰撞局部刚度特性与整体结构效应等主要因素对局部撞击载荷时程、冲量、峰值和脉宽等撞击载荷特征的影响规律。结论 深化了刚-柔碰撞局部撞击载荷的认知,为防护结构设计提供了理论基础。     

岩石中爆炸破碎区边界参数研究

采用区域划分的方法来描述爆炸作用下岩石介质的变形.以库仑定律作为强度破坏准则,破碎区边界上的弹性介质和它内部的塑性介质的破坏条件分别采用了不同的主应力函数.应用爆炸腔室近区的修正了的速度场关系式,研究了爆炸腔室与各个变形区的发展,并结合松散介质力学着重分析了破碎区边界参数与岩石介质特征参数的变化关系,求解了破碎区域内的径向应力.根据各个变形区边界条件,利用裂缝增长的能量准则,并结合准静力情况获得破碎区尺寸参数的两组近似计算公式,并对计算结果作了比较,与目前的研究相符合.     

Impact Force Identification of CFRP Structures Using Experimental Transfer Matrices

This paper presents a method for identifying the location and force history of an impact force acting on CFRP structures such as laminated plates and stiffened panels. The identification method is an experimental one without using any analytical model of the structure. Here, experimental transfer matrices, which relate the impact force to the corresponding responses of PZT sensors, are used to identify the impact force. The transfer matrices are preliminarily constructed from the measured data obtained by impact tests with an impulse hammer. To identify the impact location, the arrival times of the flexural waves to the PZT sensors are used, and an analog band-pass filter is used to obtain waves with a specified frequency. The wave velocity is determined experimentally from impact test results. The present method is verified experimentally by performing impact force identification of CFRP laminated plates and CFRP stiffened panels. The results reveal that the location and force history of the impact force can be identified accurately and rapidly using the present method.     

密度对聚丙烯泡沫材料动态冲击性能的影响

目的 以聚丙烯材料为研究对象,研究密度对其动态冲击性能的影响。方法 对4种不同密度的聚丙烯材料进行动态压缩试验,分析接触力、位移和应变以及吸收能、比吸能的变化,从而研究动态条件下不同密度的聚丙烯材料的动态冲击性能。结果 当密度一定时,最大接触力、最大位移、最大应变、比吸能随冲击能的增大而增大。当冲击能一定时,最大接触力随密度的增大而增大,最大位移、最大应变、比吸能随密度的增大而减小。结论 考虑到轻量化以及成本因素,在安全范围内,选择缓冲材料时可以选择密度较小的聚丙烯材料。     

基于神经网络技术的南京长江大桥桥墩船舶撞击力识别

主要研究基于神经网络技术的南京长江大桥桥墩船撞力识别。在建立了南京桥4#桥墩的空间有限元分析模型后,对4#桥墩进行了动力特性分析;基于MATLAB平台建立了“船撞力-响应”神经网络,由沃辛试验船撞力曲线计算得到了船对桥墩的撞击响应并作为神经网络训练的样本。仿真计算结果表明,由桥墩墩顶的响应可有效识别船舶撞击力的大小、方向和撞击位置,该神经网络可用于有、无噪声干扰的船撞力识别,并且具有良好的容错性和鲁棒性。     

A Simplified Nonlinear Model of Vertical Vortex-Induced Force on Box Decks for Predicting Stable Amplitudes of Vortex-Induced Vibrations

Wind-tunnel tests of a large-scale sectional model with synchronous measurements of force and vibration responses were carried out to investigate the nonlinear behaviors of vertical vortex-induced forces (VIFs) on three typical box decks (i.e., fully closed box, centrally slotted box, and semi-closed box). The mechanisms of the onset, development, and self-limiting phenomenon of the vertical vortex-induced vibration (VIV) were also explored by analyzing the energy evolution of different vertical VIF components and their contributions to the vertical VIV responses. The results show that the nonlinear components of the vertical VIF often differ from deck to deck; the most important components of the vertical VIF, governing the stable amplitudes of the vertical VIV responses, are the linear and cubic components of velocity contained in the self-excited aerodynamic damping forces. The former provides a constant negative damping ratio to the vibration system and is thus the essential power driving the development of the VIV amplitude, while the latter provides a positive damping ratio proportional to the square of the vibration velocity and is actually the inherent factor making the VIV amplitude self-limiting. On these bases, a universal simplified nonlinear mathematical model of the vertical VIF on box decks of bridges is presented and verified in this paper; it can be used to predict the stable amplitudes of the vertical VIV of long-span bridges with satisfactory accuracy.     

基于原子力显微镜技术对全气候老化沥青的老化非线性预测

采用全气候加速老化箱对马歇尔成型的SMA-13、AC-13沥青混合料分别进行0、1000、2000及3000 h的老化,对混合料中的老化沥青进行抽提.沥青老化后的形貌高度(Height)、粘附力(Adhesion)以及模量(Modulus)用原子力显微镜(AFM)进行量化.选用Verhulst模型,采用1 stOpt的...     

磁流变耗能器的阻尼力模型及其参数确定

本文分析了磁流变耗能器阻尼力及其常用模型的特点,建立了阻尼力的修正Bouc-Wen模型;研究了模型参数的变化规律和利用试验结果确定了模型参数,得到了一些有益的结论,为此类耗能器在结构控制中的应用提供了基础。