填充泡沫混凝土铝管组合挂板的吸能性能

为提高金属圆管组合挂板的吸能性能,提出一种填充泡沫混凝土铝管组合挂板。在铝管中分别填充不同密度(300 kg/m³、700 kg/m³、1 100 kg/m³)的泡沫混凝土,并对单根填充泡沫混凝土铝管和填充泡沫混凝土铝管组合挂板在准静态压缩下的变形模式、力学性能和吸能性能进行试验研究。结果表明：与单根空铝管相比,填充300 kg/m³泡沫混凝土会小幅降低填充铝管的吸能性能,随着填充物密度增加至700 kg/m³和1 100 kg/m³,填充铝管的吸能性能大幅提升,能量吸收总量分别提高286%和815%;与单根铝管压缩相比,组合挂板中填充铝管产生的挤压作用会大幅提升空铝管和填充300 kg/m³泡沫混凝土铝管组合挂板的比吸能,分别提升28.6%和68.9%,而降低填充700 kg/m³和1 100 kg/m³泡沫混凝土铝管组合挂板的比吸能,分别降低42.7%和38.1%。因此,考虑组合挂板实际...     

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。     

泡沫金属子弹撞击载荷下多孔金属夹芯板的动态响应

应用泡沫金属子弹撞击加载的方式研究了固支多孔金属夹芯板的塑性动力响应。讨论了多孔金属夹芯板在冲击载荷作用下的破坏模式。结果表明夹芯板的破坏主要表现在前面板的压痕与侵彻失效,芯层压缩和芯层剪切破坏。基于实验研究,应用LS-DYNA 3D非线性动力学有限元分析软件对夹芯板动力响应进行了有限元分析。数值研究结果与实验结果吻合较好。考察了加载冲量、面板厚度、芯层厚度及相对密度对多孔金属夹芯板抗撞击性能的影响。夹芯板的结构响应对其结构配置比较敏感,增加面板厚度或芯层厚度能够明显地减小后面板的挠度,提高夹芯板的抗撞击能力。研究结果对多孔金属夹芯板的优化设计具有一定得参考价值。     

梯度铝泡沫夹层结构抗爆性能仿真与优化

采用动力显式有限元方法,以面比吸能和背板最大变形量为评价指标,研究了铝合金面板—梯度铝泡沫芯体—装甲钢背板夹层结构的抗爆性能。分析了芯体密度梯度排布对结构抗爆性能的影响,并与均匀密度铝泡沫夹层板进行了对比。同时,基于径向基函数建立了夹层结构抗爆性能预测响应面模型,在此基础上对夹层结构进行了多目标优化设计。结果表明,铝泡沫芯体相对密度排布顺序对夹层结构抗爆性影响明显;具有最佳芯体密度梯度排布的铝泡沫夹层结构的抗爆性能明显优于等质量的均匀密度铝泡沫夹层结构;多目标优化可进一步提高梯度铝泡沫夹层结构的综合抗爆性能。     

利用电石渣替代水泥开发固碳胶凝材料

本研究利用电石渣替代部分水泥,制备新型固碳胶凝材料,研究了不同电石渣含量的胶凝材料对600 kg/m³等级泡沫混凝土的基础性能及固碳性能的影响。研究表明：电石渣的掺入导致泡沫混凝土气孔变大,28 d抗压强度先升高后降低,保温性能提高;当电石渣取代10%水泥,制备出的泡沫混凝土干密度为595 kg/m³,28 d抗压强度比未掺加电石渣的提高4.2%,达5.0 MPa;当电石渣取代50%水泥,制备出的泡沫混凝土导热系数比未掺加电石渣的降低17.1%,为1.131 W·m^-1·K^-1。电石渣掺加有利于改善泡沫混凝土收缩,当电石渣掺量增加,泡沫混凝土先呈现收缩减小后出现膨胀。碳化养护不仅能够固化封存CO₂,还能提高泡沫混凝土的力学性能与保温性能。电石渣掺量越高,泡沫混凝土固碳能力越强,电石渣掺量为50%时,CO₂的捕获量达到46.02 wt%。     

承载立柱爆破破坏特征及应变演化规律研究

为分析不同单位面积炸药量及不同截面应力下的钢筋混凝土立柱爆破后破坏特征及应变演化规律，以弹性力学理论为基础，利用自主研制的单轴惯性动载力学模型试验系统对12个钢筋混凝土立柱进行爆破试验。当钢筋混凝土立柱上部截面应力为0 MPa时对应单位面积炸药量为0.11 kg/m²、0.23 kg/m²、0.27 kg/m²;上部截面应力为2 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m²、0.18 kg/m²、0.23 kg/m²;上部截面应力为3 MPa时对应单位面积炸药量为0.18 kg/m²、0.23 kg/m²、0.32 kg/m²;上部截面应力为4 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m²、0.18 kg/m²、0.23 kg/m²,并且运用数值仿真模拟软件对不同截面应力影响爆破效果进行模拟分析。定义纵向中轴线破碎距离...     

泡沫铝夹芯板抗冲击性能分析

试验设计了3块钢板夹泡沫铝夹芯板,厚度分别为50 mm、70 mm和100 mm。对每种厚度夹芯板进行七组不同落锤高度的冲击试验,测得了上、下面板变形值,记录了夹芯板的破坏情况。应用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA进一步还原夹芯板冲击过程,导出了面板与芯材的吸能占比。基于假设的夹芯板理论模型,给出了平均冲击荷载、局部变形和整体变形最大值的估算公式。结果表明:当夹芯板尺寸和材料强度一定时,局部变形值与落锤高度的平方根成正比,整体变形最大值、平均冲击力均与落锤高度的平方根成线性关系。夹芯板的抗冲击性能主要依靠增大泡沫铝芯层的变形进行耗能,芯层越厚,泡沫铝吸能占比越大,局部变形越小,夹芯板受到的冲击力越大。     

双层泡沫铝夹芯板抗滚石冲击结构性能优化研究

在山区桥墩抗滚石冲击领域中,防护结构优良的耗能性能是保证桥墩安全稳定的关键。为此,引入泡沫铝夹芯结构,通过MTS压缩试验与动力有限元分析芯体厚度变化对夹芯板耗能性能的影响。结果表明:相比于单层泡沫铝夹芯板,相同压载条件下双层泡沫铝夹芯板具有更优良的耗能能力;对于双层泡沫铝夹芯板,一定程度上增大上下层泡沫铝芯体厚度均可有效提升夹芯板耗能性能,然而,当芯体厚度增大到一定值时,夹芯板耗能性能不再显著提升;双层泡沫铝夹芯板上下层厚度的最优化比例为3:2。上述研究成果已应用于S303映(秀)-卧(龙)公路青岗坪渔子溪大桥桥墩,防护效果显著。     

车用动力电池箱夹芯防护结构抗冲击性能仿真EI北大核心CSCD

针对车用动力电池箱底部冲击防护需求,提出三种具有不同芯层构型的夹芯板结构,并对其防护性能进行了数值仿真和量化分析对比。首先,建立了动力电池箱系统典型冲击工况有限元模型,仿真获得了采用均质底板的电池箱系统动态冲击响应并揭示了结构的变形吸能机理;其次,设计了以空心圆管、BRAS结构和叠层仿生鳞片为芯层的电池箱底部夹芯防护结构;进而,以电池轴向压缩量和最大轴向压缩比、防护效果参数和结构总吸能为评价指标,仿真分析了三种夹芯板的抗冲击防护性能,并与均质防护板进行了对比。最终结果表明,BRAS夹芯板具有最佳的抗冲击性能,可用于动力电池箱系统底部防护。     

泡沫铝衰减冲击波峰值压力的理论及数值分析

为比较系统地了解表面粘贴泡沫铝及其夹芯层对结构上作用冲击波峰值压力的衰减性能与影响因素,运用理论及数值模拟方法分析了泡沫铝及其夹芯层衰减冲击波峰值压力的性能。并讨论了影响泡沫铝及其夹芯层衰减冲击波峰值压力的几个主要因素。研究结果显示,在达到压实应变之前,表面粘贴泡沫铝及其夹芯层能有效地衰减冲击波的峰值压力。达到压实应变后,泡沫铝及其夹芯层对冲击波峰值压力的衰减性能下降。孔洞形式、相对密度对泡沫铝衰减冲击波峰值压力具有明显地影响,面板材料对泡沫铝夹芯层衰减冲击波峰值压力的性能也有一定的影响。要取得较好地衰减冲击波峰值压力的性能需综合考虑以上因素进行优化设计,否则可能出现粘贴的泡沫铝或其夹芯层达不到衰减结构上冲击波峰值压力的目的。     

铝土尾矿泡沫轻质土的物理力学性能及细观特征

为了降低泡沫轻质土生产成本并促进其在土木工程中的广泛应用,本工作提出将大量废弃的铝土尾矿泥用于制备泡沫轻质土的方法,并通过开展铝土尾矿泡沫轻质土合成正交试验,对铝土尾矿泡沫轻质土流动度、湿密度及无侧限抗压强度的影响因素进行敏感性分析,揭示面积孔隙率对铝土尾矿泡沫轻质土物理力学性能的影响规律,并建立相互之间的关系式。研究结果表明,铝土尾矿泡沫轻质土湿密度和无侧限抗压强度的最大影响因素是泡沫掺量,其次是水泥掺量,铝土尾矿泥掺量影响最小;湿密度从450 kg/m³增加至1 080 kg/m³时,面积孔隙率由97.65%降至57.15%,面积孔隙率随湿密度的增加呈指数型减小;随着铝土尾矿泡沫轻质土面积孔隙率的增加,28 d无侧限抗压强度呈指数型减小,而体积吸水率呈线性增加。研究结果为铝土尾矿泥在泡沫轻质土中的应用提供了配合比参考。     

齿板-玻璃纤维混合夹层结构弯曲性能试验

提出了一种齿板-玻璃纤维混合面板和泡沫芯材组成的新型混合夹层结构,齿板通过齿钉与泡沫芯材相连。该结构采用真空导入成型工艺制备,通过三点弯曲试验研究该结构在不同跨度以及不同芯材密度情况下的破坏模式和弯曲性能,并与普通泡沫夹层结构进行对比分析,同时探究了齿板对该结构界面性能的影响。结果表明:在泡沫芯材密度为35kg/m~3、80kg/m~3和150kg/m~3情况下,齿板-玻璃纤维混合泡沫夹层梁弯曲承载能力与普通泡沫夹层梁相比分别提高了168%、211%和258%,其界面剪切强度依次为0.09 MPa、0.21 MPa和0.45 MPa;随着芯材密度和跨度的变化,该结构主要产生芯材剪切和芯材凹陷两种破坏形态,齿板的嵌入有效抑制界面的剪切失效。另外,利用理论公式估算了试件受弯极限承载能力,理论值与实测值吻合较好。     

齿板-玻璃纤维/聚氨酯泡沫芯夹层梁的低速冲击性能

提出了一种由齿板-玻璃纤维（TP-GF）混合面板和聚氨酯（PU）泡沫芯材组成的新型TP-GF/PU泡沫夹层梁,结构中金属板通过齿钉压入GF与内部芯材连接,该夹层梁采用真空导入模压工艺制作。通过低速冲击试验,研究了不同冲击能量、纤维厚度和泡沫密度下TP-GF/PU泡沫夹层梁的冲击响应和损伤模式,并与普通的夹层梁进行了对比分析;通过双悬臂梁试验研究了混合夹层梁的界面性能,计算了夹层梁的应变能释放率。结果表明:在22 J、33 J、44 J能量冲击下,泡沫芯材密度为150 kg/m3的TP-GF/PU泡沫夹层梁的最大接触力较普通夹层梁分别提高了31.2%、48.6%、33.3%,冲击能量吸收分别增加了17.2%、11.3%、15.5%;随着冲击能量、面板纤维层数及芯材密度的增加,TP-GF/PU泡沫夹层梁最大接触力增大,密度较低的TP-GF/PU泡沫夹层梁损伤形式主要为面板的局部弯曲,而芯材密度较高的TP-GF/PU泡沫夹层梁则以穿透损伤为主;增加泡沫芯材密度和面板纤维厚度能够提高TP-GF/PU泡沫夹层梁的抗冲击性能,随着芯材密度的增大TP-GF/PU泡沫夹层梁的应变能释放率峰值越高,界面性能越好。      

岩爆倾向性估计的能量密度准则

为了估计高应力地区隧道工程施工的岩爆倾向性，根据高应力地区深埋隧道施工时发生岩爆的实际情况、地应力和岩石力学参数的测试结果，在采用有限差分软件FLAC3D建立隧道开挖模型基础上，进行了隧道开挖过程的数值模拟，比较了实际岩爆发生情况、不同断面位置(拱顶、拱腰、拱脚、墙腰、墙脚、拱底)最大弹性应变能密度α、储存-极限弹性应变能密度比值β的模拟结果，提出了基于最大弹性应变能密度α、储存-极限弹性应变能密度比值β的岩爆倾向性估计方法。结果表明，当最大弹性应变能密度分别为α<34.08 kJ/m³、[34.08 kJ/m³,78.50 kJ/m³)、[78.50 kJ/m³,114.27 kJ/m³]、α>114.27 kJ/m³时，或者储存-极限弹性应变能密度比值分别为β<1.0、[1.0, 2.5)、[2.5, 5.0]、β>5.0时，可能发生的岩爆等级分别为轻微、中等、强烈、剧烈；使用这2个能量密度判据，岩爆预估结果与实际情况基本一致。     

玻璃钢及多层绝热材料真空放气速率试验研究

在低温储运时，由于真空夹层中材料的放气，夹层真空度会下降，热量从外界导入使得低温容器的蒸发率加大，低温液体损耗增加，真空寿命缩短。因此，对真空夹层中材料放气性能的研究非常重要。本文基于静态升压测量法，搭建了真空下材料放气率测试装置，进行了低温储罐用多层绝热材料和玻璃钢真空下放气速率测试研究，得到了多层绝热材料和D3848玻璃钢的单位面积放气速率分别为4.93×10^-8Pa·m³/(s·m²)和1.13×10^-7Pa·m³/(s·m²)，该结果可以为真空夹层吸附剂量的设计提供可靠依据。     

一种平板状爆炸焊接用炸药

将硝酸铵、硝酸钠、尿素、水、机油和Span80等通过乳化技术制备出乳胶基质。将制备好的乳胶基质和泡沫树脂混合,得到一种平板状炸药。实验表明:该种炸药的密度可低至0.17g/cm³,爆轰的临界厚度为18 mm,在最低临界密度下的爆速为1 678 m/s;随着密度的增加,爆速增加。密度为0.23 g/cm³时,测得爆速为2 149 m/s。初步分析,该炸药可满足某些爆炸焊接工艺的要求。     

梯度铝蜂窝夹芯板的力学行为

梯度分层铝合金蜂窝板是一种有效的吸能结构,本工作在梯度铝蜂窝结构的基础上根据梯度率的概念,通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,设计了4种质量相同、梯度率不同的铝蜂窝夹芯结构。通过准静态压缩实验,并结合非线性有限元模拟准静态及冲击态下梯度铝蜂窝夹芯结构的变形情况及其力学性能,分析对比了相同质量下梯度铝蜂窝夹芯结构在准静态下的变形模式以及冲击载荷下分层均质蜂窝结构和不同梯度率的分层梯度蜂窝结构的动态响应和能量吸收特性。结果表明:在准静态压缩过程中,铝蜂窝梯度夹芯板的变形具有明显的局部化特征,蜂窝芯的变形为低密度优先变形直至密实,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小;在高速冲击下,梯度蜂窝板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实,而是在锤头冲击惯性及芯层密度的相互作用下整体发生的线弹性变形、弹性屈曲、塑性坍塌及密实化;另外,在本工作所设计的梯度率中,当梯度率为γ₁=0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量下的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%。     

罐状空间内含尘甲烷爆炸流场变化试验研究

为了研究罐状空间内不同浓度的煤尘对含尘甲烷爆炸流场变化的影响,使用60 L的定容燃烧弹为试验装置,在试验装置的同一个断面上布置4个压力传感器,按照上、下、左、右位置命名为P_U、P_L、P_D、P_R,通过爆炸压力以及激光纹影系统拍摄的火焰图像,分析爆炸压力与火焰结构的变化情况。试验共设计6组工况,试验选用浓度为9.5%的甲烷空气预混气体,再分别往气体中加入0 g/m³、5 g/m³、10 g/m³、15 g/m³、20 g/m³、25 g/m³的煤尘进行试验。试验结果表明：单一甲烷爆炸时,爆炸压力变化共分为4个阶段：压力上升阶段,压力降低阶段,二次上升阶段以及持续降低阶段,其中P_U传感器压力峰值最大,上升速率最快。在含氧量恒定的情况下,含尘甲烷爆炸的压力峰值随煤尘浓度的增加呈现先增大后减小的规律,煤尘浓度为15 g/m³时,爆炸压力...     

大空间建筑性能化防火设计研究

该文针对大空间建筑性能化防火设计中人员疏散问题,以山东省青岛市某大型商业综合体一期工程为例,采用数值模拟的手段,对火灾发生时最不利工况的人员疏散密度和疏散速度进行求解。结果表明,商场内书店的火灾荷载密度平均值最大(668.70 MJ/m²),其次为服装店(625.52 MJ/m²),最小为玩具店(336.64MJ/m²);在火灾的不同发展阶段,人员疏散密度速度明显不同,初期首层人员疏散较快,火灾上升期上层人员向楼梯口集聚,在火灾高峰期内基本疏散;人员的疏散速度与疏散密度具有明显的相关性,火灾初期疏散速度较大,火灾上升期和高峰期随着人员密度的增加速度有所下降。     

亲疏水性SiO2复合有机树脂包覆对FeSiCr磁粉芯性能的影响

研究了亲疏水性SiO₂复合有机树脂对FeSiCr磁粉芯性能的影响以及退火热处理对磁粉芯磁性能的影响。将FeSiCr合金粉末经磷化处理后,分别采用疏水性、亲水性两种不同类型的SiO₂复合有机树脂对粉体进行绝缘包覆,经压制成型并固化制备成FeSiCr磁粉芯。结果表明,采用偶联改性亲水性SiO₂复合有机树脂的包覆效果明显优于疏水性SiO₂复合有机树脂包覆。随着SiO₂添加量的增加,磁粉芯的体电阻率和矫顽力增加,而密度、饱和磁化强度及磁导率降低;采用质量分数0.5%疏水性SiO₂复合有机树脂包覆工艺制备的FeSiCr磁粉芯退火后综合性能最优,在20 mT,100 kHz测试条件下,磁损耗仅为49.84 kW/m³,相比于采用纯树脂包覆工艺制备的磁粉芯损耗下降了16.9%。退火热处理能够有效提高FeSiCr磁粉芯的磁性能。