一种翼缘弯折式剪切型软钢阻尼器试验研究与数值模拟

为改善普通剪切型软钢阻尼器在翼缘与连接板焊缝处应力集中问题,提出了一种翼缘弯折式剪切型软钢阻尼器。通过低周反复试验和ABAQUS有限元模拟,对阻尼器的基本力学性能和疲劳性能进行研究。数值模拟分析和试验结果大致贴合,改良后的阻尼器性能稳定,耗能效果明显,能进行较大位移的剪切变形,具有一定抗疲劳能力。该阻尼器构造简单易于制造,可为相关研究提供参考。     

劈裂拉伸条件下大红山铜矿矿岩变形特性的试验研究

对大红山铜矿的3种岩石的试样进行了劈裂拉伸(巴西法)试验和单轴压缩试验,研究了岩石的变形特性。劈裂试验中在试样中部相互垂直的方向上粘贴了电阻应变计测量试样的变形。结果表明,在劈裂试验条件下,两种岩石均出现垂直于加载轴线方向所获得的拉伸弹模小于平行于加载轴线方向所获得的压缩弹模的现象。与单轴压缩下试样出现破裂、扩容的破坏特征相比,劈裂拉伸下试样的变形特征为接近峰值时变形曲线斜率会逐渐降低,达到峰值应力后则很快出现数值很大的拉伸变形,直至试样破坏。劈裂拉伸循环加卸载试验发现,大多数试样的拉伸卸载变形大于加载变形,致使残余变形的数值为负值,称之为反向残余变形。此现象与连续介质变形行为的预期不符,至今未见类似报道。反向残余变形是否具有普遍性及其影响,应该开展更多研究。     

新型黏弹性阻尼器温度相关性试验研究

黏弹性材料的力学性能和耗能能力会随着温度上升而呈现负指数趋势,从而导致黏弹性阻尼器在温度差异较大、有高附加刚度需求的工程中难以应用。针对此现象,在传统黏弹性阻尼器中增加芳纶网眼织物制成新型黏弹性阻尼器的缩尺试样,并研究环境温度变化对新型阻尼器力学性能和耗能能力的影响规律及特征。结果表明在黏弹性阻尼器中增加芳纶网眼织物能显著提高其力学性能和耗能能力,在不同环境温度下,两类阻尼器的滞回曲线具有相似性,可通过此特性实现不同温度下滞回曲线的相互转换。     

非金属阻隔防爆材料防爆性能综合评价研究

采用不同起爆能量的激波管、等效静爆试验和30mm杀爆燃弹炮击试验模拟实际应用中球形阻隔抑爆材料的防爆性能。试验表明:激波管内球形阻隔抑爆材料(Q-EPM)比金属铝合金抑爆材料(J-EPM)的防爆效果高28%;等效静爆试验中Q-EPM可阻止弹药爆炸引燃燃料,不会形成高温场及地面池火;30mm杀爆燃弹炮击试验中Q-EPM阻止了燃料的燃烧或爆炸,与空白燃料和装填J-EPM的油箱相比,保持了油箱的完整性。球形阻隔抑爆材料能有效阻止燃料燃烧与爆炸等"二次效应"带来的危害,适用于用油设备的安全防护。     

高速铁路弹条强度的试验分析与数值模拟

WJ-7型扣件弹条技术是高速铁路无砟轨道的关键技术之一,为研究弹条在实际工作时的应力分布状况和强度,首先采用MTS809电液伺服液压试验机对机械加工后的弹条进行拉伸试验,得出弹条的抗拉强度在1 900 MPa左右;然后采用应变电测法测出弹条各测点在不同扣压力下等效应力值;最后使用ABAQUS有限元软件建立完整的扣件模型,对扣件弹条进行数值分析。通过试验和有限元对比得出弹条扣压力与等效应力呈线性关系且弹条后端大圆弧处是应力最大的危险部位;扣压力为30 kN时,弹条后端大圆弧处等效应力为1 929.5 MPa,超过了弹条的抗拉强度。     

受载复合煤岩变形破裂电荷感应变化规律

为有效提取煤岩动力灾害电荷感应前兆特征以提高其预测准确率,在0.1、0.3和1 mm/min等3种加载速率下对复合煤岩进行单轴加载破裂试验,采用自主研制的新型电荷传感器检测电荷感应信号,研究复合煤岩变形破裂过程中电荷感应信号变化规律及机制。试验结果表明:复合煤岩失稳破裂前有明显的阵发性、不连续的电荷感应脉冲前兆信号;电荷感应信号随着加载应力水平的增加逐渐增强,在临近峰值应力前达到最强;当0.1 mm/min加载速率时,复合煤岩产生的电荷感应信号最强;复合煤岩煤样部分的电荷感应信号变化较顶底板岩体明显;复合煤岩破裂产生的电荷感应信号与其内部破裂、摩擦、热效应等因素有关。     

动荷载作用下端锚杆力学响应试验研究

为了研究锚杆在动荷载作用下的微观力学特性,开展了端锚杆在轴向受到小应变高频动荷载作用、等效为大应变低频荷载情况的力学特性模型试验,利用均匀试验设计理论来安排端锚锚杆室内模型试验的试验方案,运用非线性动力学理论对模型试验的加载模式进行非线性拟合,并对端锚黏结式锚杆模型试验的数据进行分析。结果表明:获得了反复加卸载模式下作用频率为0.159 Hz、周期为8.4 s的非线性稳态频率应力波形函数;端锚锚杆的轴向应力分布具有可传递性,锚杆的轴向应力峰值发生在锚杆有效锚固段的中部。     

钢筋混凝土界面的疲劳损伤

钢筋与混凝土界面的脱粘是钢筋混凝土材料与结构的主要失效形式之一。针对笔者建立的几何剪切筒模型和选取的常用实验加载方式 ,推导出循环荷载作用下钢筋与混凝土界面脱粘应力解析模型 ,借助断裂力学的基本理论 ,进一步研究和分析了界面疲劳脱粘速率及界面摩擦剪应力与循环加载次数的关系 ,同时考虑了泊松比对疲劳特性的影响 ,为混凝土结构的安全评估提供一个新思路。     

钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究

在相同掺加比例、相同水胶比条件下,通过测试胶砂试块力学性能、浆体Zeta电位、水化反应热及硬化浆体微观分析,对比研究了具有相同细度的钢渣粉与惰性掺合料石英粉对于复合胶凝材料水化硬化过程与技术性能的影响.试验结果表明,钢渣在复合胶凝材料中积极地参与水化反应过程,水化反应迅速,水化产物均匀交错,凝胶结构致密,形成的水泥石力学性能好.     

球形容器在爆炸试验中的安全性模拟分析

从评估爆炸球容器在气体爆炸试验中安全性角度,运用Ansys软件的瞬态动力学模块,进行了内部爆炸冲击载荷作用下的爆炸球容器应力分布的有限元数值模拟分析.对16 MnR材料的空心球体与4实心圆柱体的模型采用Solid 45单元划分网格, 并在球内加载峰值应力为0.8 MPa的渐变载荷, 在爆炸过程的0.4 s内, 得到最大 Von Mises 等效应力为75.651 MPa,小于16 MnR屈服极限325 MPa.计算结果表明了爆炸球试验的安全可行性.     

一维脉冲波透过压电介质摩擦接触界面的传播

以压电材料为核心的结构和元件在装置中,总是和其他材料组合在一起,常用来传导表面波或承受动荷载,界面是其中的重要组成部分。当扰动很强时,会引起接触界面的局部滑移和分离,对结构安全产生威胁。笔者对一维脉冲波透过横观各向同性压电介质摩擦接触界面的传播进行了研究。利用Fourier分析的方法,将混合边值问题化为非线性代数方程组,通过迭代修正,确定了界面上分离、滑移和粘着3种区域的分布范围,同时计算了界面剪力和相对滑移速度的分布。笔者进一步丰富了压电弹性波动理论,利用波所携带的力学或电学信息,可望无损探测界面的接触状态及接触力等参量,对结构的安全评估与寿命预测具有重要的理论价值与实际意义。     

单向循环加载下花岗岩力学特性及红外分析

为了探究单向循环加卸载作用对花岗岩力学特性的影响，开展了室内循环加卸载试验。选择5次和10次循环及12%，24%，36%，48%和60%的强度振幅对花岗岩进行循环加卸载预处理，进而测试其强度，并同步进行红外AIRT检测、红外热成像分析及温度场的频数直方图分析。研究结果表明:循环加卸载对岩石起先加强后削弱的作用，36%振幅10次循环预处理条件下的花岗岩综合性能较好；岩石破坏由局部应力集中所致，并揭示出岩石破坏伴随着能量积聚到释放过程。说明循环加卸载在一定条件下存在积极效应，且红外检测对岩石破坏的应力集中特性及灾害演化研究有较好的优越性。     

Coupling effects of the explosion shock wave and heat radiation on the dynamic response of a fixed-roof tank

The occurrence of leakage in large tank farms or oil deposits can lead to fire or explosion accidents. Coupling effects of fire and explosion loadings can cause considerably more damage to adjacent tanks or buildings than either loading individually does. In this study, the combined loadings of the explosion shock wave and heat radiation from a pool fire on a neighboring empty fixed-roof tank were numerically investigated. The effects of the explosion shock wave intensity and relative height of the explosion center [the ratio of the height of the explosion center to the height of the tank (h_r)] were analyzed. The results indicate that tanks damaged by explosion shock waves have decreased fire resistance and critical buckling temperature. Moreover, the thermal buckling deformation of the predamaged tank largely depends on the explosion shock wave. With an increase in the explosion shock wave intensity or a decrease in h_r, the explosion shock wave has greater influence on the fire resistance of the tank, and the critical buckling temperature decreases. This paper can provide an understanding of the dynamics of a tank under explosion shock wave loading, and of the critical failure criterion and failure modes of a target tank under the coupled loading of the explosion shock wave and an adjacent pool fire.     

高能-钝感复合装药结构冲击波感度数值模拟

为得到复合装药结构对冲击波感度的响应情况,采用显式有限元程序AUTODYN对高能炸药和钝感炸药的复合结构进行隔板试验的数值模拟。分析被发药柱内部的压力时程曲线,并据此判定是否发生爆轰,继而得到反映冲击波感度的隔板值。模拟结果显示复合结构尺寸与冲击波感度的非线性关系,拟合得到的公式可为工程中装药结构设计提供参考依据。这种结构用于战斗部装填设计,能够提高战斗部在冲击波载荷下的安全性。     

水泥土搅拌桩复合地基静载试验检测法的安全度分析

在检测水泥土搅拌桩复合地基的承载力能否达到设计要求时 ,最常用的方法是单桩静载试验法和复合地基静载试验法。工程实践中发现 ,采用这两种静载试验方法得到的检测结果存在较大差异。笔者根据水泥土搅拌桩的基本特性 ,结合工程实例 ,对这两种静载试验检测结果存在的差异及其安全度进行比较分析 ,得出单桩静载试验法结果的安全度高于复合地基试验法结果的结论 ,因此 ,提出了一些合理化建议     

原煤力学及渗流特性的层理效应研究

为研究层理对原煤力学及渗流特性的影响,通过实验对比分析平行层理煤样和垂直层理煤样在相同瓦斯压力、不同围压下的三轴压裂力学及渗流特性,同时采集压裂过程的声发射数据并进行分析。结果表明:随着围压增大,平行层理煤样的峰值轴向应力平均增幅为34.5%,远小于垂直层理煤样的平均增幅161.21%;围压为1,3,5 MPa时,垂直层理煤样的压裂时间分别是平行层理煤样的0.68,0.19,2.72倍,层理方向对力学特性的影响随着围压增加呈先减小后增大的趋势;围压相同时,平行层理煤样的声发射幅值随时间增加而增大,垂直层理煤样的声发射幅值随时间增加表现出正弦波变化趋势,且平行层理煤样在压裂过程中的声发射高幅值事件比垂直层理煤样的多;平行层理煤样的渗透率远大于垂直层理煤样的渗透率,且围压越大,初始渗透率越低,说明平行层理方向的孔隙度大于垂直层理方向的孔隙度。     

铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数的研究

针对目前铅芯橡胶支座等效线性分析模型动力参数选取不够合理的现状 ,笔者通过对铅芯橡胶支座水平动态试验分析 ,系统研究了铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数与其几何结构及外加动力荷载特性的关系。研究结果表明 :铅芯橡胶支座等效线性分析模型参数 (水平耗能、等效刚度及等效阻尼比 )主要由其本身的几何构造及组成材料决定 ,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性。笔者对试验数据进行数学统计分析 ,归纳出一些经验公式 ,为其等效线性化动力分析模型参数的合理选取提供了计算方法 ,从而提高其动力分析结果的安全性。     

配式钢混拱桥钢板加固立柱节点抗震研究

为研究装配式钢筋混凝土拱桥腹孔墩柱节点在地震荷载作用下的力学性能和破坏机理,通过拟静力试验和数值模拟计算,对比分析了立柱节点未加固、钢板加固两种情况下的抗震性能.设计制作8mm的钢板加固试件,采用拟静力试验得到试件的滞回曲线、等效阻尼比、初始刚度、荷载-位移骨架曲线作为衡量结构的耗能能力的指标.建立了装配式钢筋混凝土拱...