层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验

为了研究层理对煤岩动态力学破坏特征的影响,利用75mm大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)动载实验装置,采用纺锤形子弹和超声波检测仪,开展层理原煤试样(垂直层理和水平层理取样)和均质性较好的砂岩试样冲击破坏动态力学特征对比实验。实验结果表明:(1)纺锤形子弹产生的近似半正弦波加载具有平缓应力波上升沿特征,更适合煤岩类脆性材料动载实验;(2)煤体层理使超声波垂直穿过时产生层理效应,导致波速严重衰减,试验中水平层理取样的原煤超声波波速约为垂直层理的2倍;(3)层理原煤和砂岩的动载破坏应力-应变曲线差异较大,层理特征是导致原煤具有较长塑性变形阶段和曲线波动性的重要因素;(4)砂岩的动态弹性模量比层理原煤试样大1个数量级,层理影响了煤岩冲击破坏动力学特性。     

冲击荷载下纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性

为探究纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性,本研究利用Φ100 mm分离式霍普金森压杆装置,分别对素混凝土及体积掺量为0.1％、0.2％、0.3％、0.5％的纳米碳纤维混凝土试件开展冲击压缩试验,对比分析了混凝土在5组不同应变率水平下混凝土的动态抗压强度、动态压缩变形和冲击韧性的变化特征.结果表明:各掺量下纳米碳纤维对混凝土动态抗压强度、动态压缩变形和冲击韧性均具有不同程度的增强作用.纳米碳纤维掺量为0.3％时对动态抗压强度的增强效果最佳;纳米碳纤维仅在0.2％掺量时对混凝土动态弹性模量表现为提升作用,其他掺量下反而使其动态弹性模量有所下降.素混凝土及纳米碳纤维混凝土的动态抗压强度、冲击韧性和动态弹性模量均随应变率水平的提高而逐渐增大,表现出显著的线性关系.动态峰值应变、极限应变虽整体上随应变率的上升呈递增趋势,但二者并不存在明显的线性相关性.适量纳米碳纤维的掺入能够发挥小尺寸效应及增强、阻裂作用,改善基体的微观结构,提升混凝土在冲击荷载作用下的动态受压力学特性.     

冲击压缩下A95陶瓷动态力学特性数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟了平面冲击波压缩下A95陶瓷的自由面质点速度历程,将数值模拟结果与平板冲击压缩实验结果进行了对比分析.数值模拟结果表明采用JH-2材料模型能够较好地模拟陶瓷类材料在强动载荷作用下的物理力学性能.     

冲击荷载下高韧性水泥基复合材料动态力学特性与微结构演化研究

为提升水泥基材料静态力学性能、抗冲击特性及为减少温室气体排放而降低水泥用量,以硅粉为矿物掺合料(掺量为10%,质量比)、钢纤维为功能组分(掺量为2%,体积比),并匹配高效减水剂(掺量为1.5%～2.0%,质量比)制备高韧性水泥基复合材料,通过准静态抗压/抗折强度、分离式霍普金森压杆试验和采用水化微量热仪、热重分析仪,分别研究了高韧性水泥基复合材料准静态/动态力学特性及其微结构演变特征。结果表明：冲击荷载下(冲击速率为0.5 MPa/s)水泥基材料典型破坏过程分为三阶段,高韧性水泥基复合材料受作用后仅出现局部浆体剥落、飞散现象,而基准组体系均发生显著破坏直至整体破碎;硅粉在10%掺量下有效提升了水泥基复合材料体系早期和后期的准静态力学性能,1 d天龄期下抗压强度和抗折强度最高可达61.4 MPa、23.9 MPa,也显著提升了动态抗压强度至123.3 MPa(28 d天龄期)。微结构演变结果表明：硅粉和减水剂复合作用下浆体水化放热速率主峰提前,且主要水化产物——氢氧化钙含量减少,降低了浆体内部氢氧化钙分布的取向性,有助于改善浆体微结构。     

起重机回转支承轮齿冲击动态特征分析

为明确回转支承轮齿间碰撞失效的动力学原因,以回转支承的外齿圈齿轮为研究对象,建立回转支承轮齿在制动停车下的冲击动力学理论计算模型,并运用显式动力学有限元数值分析方法,分析回转支承轮齿在不同回转速度下停车的动态响应特性,探讨回转速度对回转支承外圈轮齿的影响规律。结果表明冲击载荷是引起点蚀和断齿的主要原因;冲击响应随回转速度的增加而增加。     

冲击载荷下结构陶瓷的失效与破碎特性研究

为了研究AD95陶瓷在冲击加载下的动态力学性能与损伤机理,采用仿真软件AUTODYN模拟了一维应力与一维应变状态下材料不同失效与破碎模式,获得了完整的损伤历程.结果表明,在一维应力波作用下,材料内部损伤以及裂纹扩展始于圆柱试样端部的应力集中,在陶瓷整体被瞬间压垮前,试样仍具有承载能力.平面冲击波作用时,试样在低于Hugoniot弹性极限下出现了两个相向传播的破坏面.由于应力波的相互作用以及材料本身抗拉强度不足,试样内同时产生了明显的层裂现象.     

层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验EI北大核心CSCD

为了研究层理对煤岩动态力学破坏特征的影响,利用75mm大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)动载实验装置,采用纺锤形子弹和超声波检测仪,开展层理原煤试样(垂直层理和水平层理取样)和均质性较好的砂岩试样冲击破坏动态力学特征对比实验。实验结果表明:(1)纺锤形子弹产生的近似半正弦波加载具有平缓应力波上升沿特征,更适合煤岩类脆性材料动载实验;(2)煤体层理使超声波垂直穿过时产生层理效应,导致波速严重衰减,试验中水平层理取样的原煤超声波波速约为垂直层理的2倍;(3)层理原煤和砂岩的动载破坏应力-应变曲线差异较大,层理特征是导致原煤具有较长塑性变形阶段和曲线波动性的重要因素;(4)砂岩的动态弹性模量比层理原煤试样大1个数量级,层理影响了煤岩冲击破坏动力学特性。     

矿物界面破碎特征分析与预测

根据不同组分矿物界面的差异性,利用盒子维法实现对矿物界面几何特征的描述、利用原位加载实验实现对矿物界面力学特征的描述,并利用反向传播(back propagation, BP)神经网络算法对矿物界面几何特征和力学特征进行映射预测。结果表明:所研究黑钨矿石中石英-钨界面分形维值大于石英-硅质岩界面的,且石英-钨界面分形维值范围为1.855 1～1.936 8、石英-硅质岩界面分形维值范围为1.163 3～1.371;不同组分粘结界面的力学性质存在差异,且与组成矿物的物理属性、形态特征等相关,其中石英-硅质岩界面最小破碎应力范围为1.178 5～1.482 6 GPa,石英-钨界面最小破碎应力范围为1.335 5～1.542 03 GPa; BP神经网络可实现矿物界面几何特征对力学特征的有效预测,在预测前期误差最大仅为4.14%,随着样本数据增多,预测精度越来越高,在预测后期误差最低仅为0.011%。     

BIF型磁铁矿石冲击破碎特性的能量效应

为研究能量对条带硅铁建造(BIF型)磁铁矿石冲击破碎特性的影响规律,采用导杆式落锤冲击试验系统,对BIF型磁铁矿石进行直接冲击破碎试验,破碎作用更接近机械破碎。结果表明:降低冲击能、理论输入能、应变率或延长作用时间可提高能量效率,破碎动态强度与能量密度呈正比例关系,峰值应变随冲击能密度的增大线性增大,但不受吸收能密度的影响。落锤冲击破碎BIF型磁铁矿石的产品粒度具有分形特性,根据分形理论提出了适合计算产品粒度分形维数的方法,建立了能量与分形维数的关系模型,随着能量密度的增大,分形维数呈负指数函数增长。研究结果为BIF型磁铁矿石破碎能量与粒度控制提供理论依据。     

动态冲击下峰窝材料的力学行为

运用理论分析和有限元数值分析两种方法,对六边形蜂窝材料单个胞体在动态冲击下的压缩变形情况进 行研究,发现对于规则蜂窝材料,其面内弹性性质将只取决于胞壁的厚度和边长的比率;同时还用有限元方法模拟了多 个胞体结构在动态冲击下的变形情况,对这类结构的能量吸收能力进行了研究。     

胶辊式砻谷冲击振动隔离器力学特性研究

针对胶辊式砻谷冲击隔离的需求,设计一种砻谷辊冲击振动隔离器,组成六个隔离器并联构成的隔离系统,进行砻谷辊冲击振动隔离系统力学特性研究.建立冲击隔离系统静力学模型,获得系统刚度特性及系统初始静平衡位置保持力的静力学方程,分析辊内六连杆隔离器的刚度特性,结果表明,隔离系统的径向力关于胶辊中心轴线对称,胶辊的偏移量x对系统刚...     

胶辊式砻谷冲击振动隔离器力学特性研究

针对胶辊式砻谷冲击隔离的需求，设计一种砻谷辊冲击振动隔离器，组成六个隔离器并联构成的隔离系统，进行砻谷辊冲击振动隔离系统力学特性研究。建立冲击隔离系统静力学模型，获得系统刚度特性及系统初始静平衡位置保持力的静力学方程，分析辊内六连杆隔离器的刚度特性，结果表明，隔离系统的径向力关于胶辊中心轴线对称，胶辊的偏移量x 对系统刚度影响很小，系统保持力随预压缩比e 增大而增大。建立运动学模型，对隔离系统所受激励力进行傅里叶变换，采用杜哈曼积分法求出了隔离系统的响应表达式，分析了隔离系统的响应，结果表明，隔离系统的响应频率与脉冲激励频率一致，偏移量x 在（-0.09 mm～0.29 mm）之间，最大偏移量为0.29 mm。该研究为胶辊式砻谷的冲击振动隔离提供理论支持。     

超声冲击处理改善焊接接头力学特性研究进展

焊接接头处往往存在较高的残余应力,使得焊接接头成为焊接结构的薄弱区域。而超声冲击处理可以有效改善焊接接头力学特性,在各领域得到了广泛应用。本研究主要介绍超声冲击技术在降低残余应力和提高接头疲劳性能方面的研究情况,以及随焊超声冲击技术的最新相关研究和应用。     

钙质砂动态力学特性试验研究

利用改进的直径37 mm分离式霍普金森铝制压杆,对级配相同的钙质砂与福建标准砂开展了35组被动围压冲击试验,研究了应变率和密度对两种砂动态力学特性的影响。结果表明:两种砂在该研究中的应变率范围内基本没有应变率效应;密实度相同时,石英砂的承载力远大于钙质砂;应变相同时,初始密度越大,砂的承载力越大。在荷载作用下,砂的静水压力p与密度ρ存在一一对应关系,拟合出了钙质砂的p-(ρ/ρ_0)物态方程,并得到在一维应变条件下钙质砂p-ε_v的方程。     

冲击载荷下环氧树脂动态压缩力学响应实验研究

为了从细观角度研究碳/环氧复合材料的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆实验装置对其组分材料TDE86#环氧树脂体系进行动态冲击压缩实验,获得不同应变率加载条件下环氧树脂的应力一应变曲线,基于应力-应变曲线分析了应变率对环氧树脂动态压缩力学性能的影响.研究结果表明:环氧树脂具有明显的应变强化效应,随着应变率的增加,环氧树脂的强度基本没有变化,最大应力时的应变逐渐减小,动态模量和压缩刚度有很大程度的提高.     

冲击环境下PBGA焊点动态特性分析

根据焊点成形理论和影响焊点可靠性因素对PCB和PBGA256组件进行有限元建模，并以此为基础对其进行模态分析及瞬态冲击动态响应分析，得出了最大应力应变在PGBA256上分布曲线；并根据实际情况简化得出焊点局部模型应变分布，从而找出焊点最易断裂失效的区域。最后，通过激光测振系统测得的实验模态和计算结果比较，表明所建立的有限元模型，可作为以后进行焊点疲劳寿命估计和焊点形态优化的基础。     

冲击荷载下纤维砂浆动态受压特性

采用霍普金森压杆冲击试验,系统研究了掺超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚乙烯醇(PVA)新型纤维砂浆动态受压力学性能;对比纤维砂浆破坏过程的应力-应变曲线,分析应变率和纤维种类对砂浆强度及韧性影响。研究表明:UHMWPE纤维砂浆的综合性能最优,日产PVA纤维砂浆次之,国产PVA纤维砂浆略差。基于传统损伤黏弹性理论,提出了纤维砂浆的简化四参数本构模型;与试验结果比较表明,该简化模型能够很好地模拟纤维砂浆的冲击动态压缩应力应变关系。     

树状分形结构夹芯板动态冲击特性研究

目的 探究一种新型树状分形结构夹芯板的动态冲击特性。方法 采用Ansys Workbench建立有限元模型,选用真空注型用聚氨酯(PU)弹性体材料制备1阶分形结构夹芯板试样进行动态冲击实验,验证模型可靠性;仿真分析该结构在不同分形阶数(n)下的动态冲击特性,并与常见中空型和三角型夹芯板对比。结果 模型平均误差约为7.25%;相同条件下,2阶TFS模型的比能量吸收(SEA)分别比0阶、1阶的提高了16.71%和0.23%。平均压溃力(FS)分别比0阶、1阶提高了27.76%和11.66%。与中空型夹芯板和三角型夹芯板对比,1阶分形夹芯板动态缓冲特性较优。结论 树状分形结构应用于缓冲包装中,可以表现出优良的吸能效率,为包装设计提供了一种新思路。     

基于冲击激励的加速度计动态特性的校准与补偿

采用一种基于钢球对碰撞的窄脉冲冲击激励装置,结合外差式激光干涉仪对加速度计进行了绝对法冲击校准,分析了该装置所产生波形的特点。利用加速度计的输入输出信号,采用相关二步法对表征加速度计动态特性的数学模型参数进行了辨识,与绝对法振动校准结果的比较说明了加速度计模型以及动态校准的可靠性。最后基于动态校准得到的加速度计模型,设计了数字补偿滤波器,通过对加速度计动态特性的补偿,提高了加速度计的带宽,减小了动态误差。