负泊松比锚索静动力学特性试验研究

1

作者 杨朝帅 洪开荣 +3 位作者 胡杰 王华 陶志刚 何满潮 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第1期301-308,共8页

为了研究负泊松比(negative Poisson's ratio,NPR)锚索在静力拉伸和落锤冲击荷载作用下的力学特性,采用自主研发的NPR锚索拉力实验系统和NPR锚索落锤冲击实验系统对NPR锚索进行静力拉伸试验以及动力冲击实验。从锚索的支护力、锚索... 为了研究负泊松比(negative Poisson's ratio,NPR)锚索在静力拉伸和落锤冲击荷载作用下的力学特性,采用自主研发的NPR锚索拉力实验系统和NPR锚索落锤冲击实验系统对NPR锚索进行静力拉伸试验以及动力冲击实验。从锚索的支护力、锚索伸长量以及膨胀量等方面验证了其抵抗和吸收围岩缓慢变形、瞬时冲击能量的性能。其次,建立了NPR锚索三维数值模型,并根据室内试验结果标定了相关数值参数。开展了NPR锚索静力拉伸数值试验以及落锤冲击数值试验,数值试验结果与室内试验结果一致性较好,验证了数值模型的可靠性。该NPR锚索三维数值模型可作为NPR锚索的改进和升级换代的辅助分析工具。 展开更多

关键词 NPR锚索 吸能锚索 静力拉伸试验 落锤冲击试验 数值分析

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增材制造金字塔型点阵夹芯板落锤冲击响应研究

2

作者 亓昌 郑聪 +1 位作者 江峰 杨姝 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期272-279,297,共9页

金字塔型点阵夹芯板(pyramidal lattice sandwich panel,PLSP)是一类具有高孔隙率的周期性拓扑结构,因具有轻质高强、高比刚度、抗爆炸以及耐冲击等优异力学性能,在现代军用装备领域应用前景广阔。首先,利用选择性激光熔化(selective la... 金字塔型点阵夹芯板(pyramidal lattice sandwich panel,PLSP)是一类具有高孔隙率的周期性拓扑结构,因具有轻质高强、高比刚度、抗爆炸以及耐冲击等优异力学性能,在现代军用装备领域应用前景广阔。首先,利用选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)成型方法制备AlSi10Mg铝合金金字塔型点阵夹芯板试样并实施落锤冲击试验,揭示了夹芯板在冲击载荷作用下的变形失效模式和损伤机理;其次,基于显式动力学有限元方法建立梁单元芯体有限元模型,仿真研究金字塔型点阵夹芯板的落锤冲击动态响应,并通过破坏形态与冲击荷载-时间曲线的对比,验证了有限元模型的有效性和准确性。为进一步提高夹芯板抗冲击性能,在此基础上,建立面板-芯体-背板为装甲钢-铝合金-装甲钢多材料的同等面密度金字塔型点阵夹芯板有限元模型,以背板最大瞬态位移和夹芯板吸能量为评价指标,采用单一变量法数值模拟结构参数对抗冲击性能的影响。研究表明:装甲钢-铝合金-装甲钢多材料金字塔型点阵夹芯板的抗冲击性能较同等面密度铝合金材料有很大提升,夹芯板整体构型基本保持完好;金字塔型点阵夹芯板的芯体厚度、芯体层数以及面板厚度对抗冲击性能影响很大。研究结果可为装备轻量化与抗冲击设计提供参考。 展开更多

关键词 增材制造 金字塔型点阵材料 夹芯板 落锤冲击 数值模拟 动态响应

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配筋率与质量比对FRP-RC梁冲击响应与损伤的影响

3

作者 金浏 郑敏 +1 位作者 张仁波 杜修力 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期816-826,共11页

基于考虑应变率效应的三维数值模型,对玄武岩纤维增强复材筋混凝土(BFRP-RC)梁的抗冲击性能进行了研究.分析了冲击体与FRP-RC梁质量比、配筋率等因素对冲击响应的影响规律.结果表明,随着质量比增大,FRP筋混凝土梁的破坏模式从弯曲破坏... 基于考虑应变率效应的三维数值模型,对玄武岩纤维增强复材筋混凝土(BFRP-RC)梁的抗冲击性能进行了研究.分析了冲击体与FRP-RC梁质量比、配筋率等因素对冲击响应的影响规律.结果表明,随着质量比增大,FRP筋混凝土梁的破坏模式从弯曲破坏转变为剪切破坏,但是配筋率的改变并不影响梁的破坏模式.由于BFRP筋弹性模量低,并且没有屈服阶段,故即使在梁损伤比较严重的情况下,BFRP筋的应变和BFRP筋梁的位移也会发生较大恢复.在冲击过程中,冲击力时程曲线的形状与质量比之间的规律不随配筋率而改变.此外,以剩余承载力为基准,建立了以频率变化、损伤因子和峰值位移为指标的损伤评估方法,为实际工程中FRP筋混凝土梁构件的灾后处置提供理论基础. 展开更多

关键词 落锤冲击 损伤评估 数值模拟 FRP-RC梁 质量比

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多胞圆管夹芯组合板落锤冲击试验及数值仿真

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作者 吴丽丽 徐翔 +2 位作者 李远 王慧 李金鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期38-46,55,共10页

为了应对煤矿巷道冲击地压下支架结构破坏严重的问题,提出了一种多胞圆管夹芯组合板。该组合板可与煤矿巷道金属支架结合,通过溃缩变形吸能共同抵御冲击荷载。共设计了4个不同芯层厚度夹芯组合板试件的落锤冲击试验,并建立了有限元模型... 为了应对煤矿巷道冲击地压下支架结构破坏严重的问题,提出了一种多胞圆管夹芯组合板。该组合板可与煤矿巷道金属支架结合,通过溃缩变形吸能共同抵御冲击荷载。共设计了4个不同芯层厚度夹芯组合板试件的落锤冲击试验,并建立了有限元模型,基于试验验证了该数值模型,开展了多胞圆管夹芯组合板的冲击响应和吸能特性的参数分析。研究结果表明,冲击作用下,多胞圆管夹芯组合板面板呈现圆盘状凹陷,芯层胞体和十字肋发生了褶皱和下陷变形,各个腔室协同工作、相互支撑,并通过塑性变形吸能。同时底部冲击反力的峰值总是滞后且低于落锤冲击荷载峰值,在多次冲击条件下,该组合板也能展现出良好的吸能缓冲效果。多胞圆管夹芯组合板可吸收超过90.00%的冲击能量,其中65.00%以上能量由芯层结构吸收。芯层厚度从0.5 mm增加到2.0 mm,芯层部分吸收能量的占比增大了24.17%,相反面板吸能效率递减,减幅为17.17%,芯层厚度减小可降低峰值冲击荷载,芯层厚度为1.0 mm时吸能效果较好。面板厚度对吸能性能影响较小,建议其厚度选择与芯层厚度相近。冲击能量一定情况下,改变落锤质量和冲击速度对结构动力冲击性能和吸能效率的影响很小。 展开更多

关键词 落锤冲击试验 多胞圆管夹芯组合板 冲击地压 煤矿巷道 数值模拟

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HTPB固体推进剂落锤撞击试验及点火响应模拟 被引量：1

5

作者 袁俊明 刘家尧 +3 位作者 周翰鹏 黄思凡 刘艳 孙虎 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期15-22,共8页

HTPB复合固体推进剂在低幅值长脉冲压力作用下可能发生意外点火,进而发展成燃烧或爆轰导致严重后果。为研究HTPB复合固体推进剂药片在撞击作用下的受力状态及点火机制,建立了卡斯特落锤仪的冲击力测试系统,并获得了落锤撞击作用下推进... HTPB复合固体推进剂在低幅值长脉冲压力作用下可能发生意外点火,进而发展成燃烧或爆轰导致严重后果。为研究HTPB复合固体推进剂药片在撞击作用下的受力状态及点火机制,建立了卡斯特落锤仪的冲击力测试系统,并获得了落锤撞击作用下推进剂药片特性落高值及其不同高度时药片的落锤冲击力载荷曲线。基于落锤撞击测试装置建模,开展推进剂药片的落锤撞击点火试验数值模拟。研究结果表明,药片在2 kg落锤下的特性落高值H50为29.5 cm,药片表面受到冲击力峰值36.9 kN及作用时间0.40 ms;数值模拟结果显示,药片发生点火的特性落高在28~30 cm之间,与试验结果相吻合;药片受到落锤冲击发生径向变形,且表面局部应力集中,同时HTPB粘结剂发生塑性流动及摩擦,导致药片局部点高温,直至诱发AP颗粒热分解发生点火响应;模拟计算得到了2 kg落锤撞击药片点火的压力峰值470.9 MPa,点火时间约为0.30 ms。 展开更多

关键词 HTPB固体推进剂 低速冲击 落锤撞击 点火响应 数值模拟

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弹簧冲击器溯源过程中的碰撞接触力特性研究

6

作者 高建卓 陈龙 +1 位作者 汪宁溪 骆昕 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期1520-1524,共5页

为了提升弹簧冲击器校准装置溯源工作的测量准确度,完整评估其溯源工作中冲击端碰撞过程的能量损失,引入Newton恢复系数e,结合广义接触力模型对溯源装置的冲击端碰撞过程进行动力学建模并进行数值仿真分析。研究结果表明:考虑Newton恢... 为了提升弹簧冲击器校准装置溯源工作的测量准确度,完整评估其溯源工作中冲击端碰撞过程的能量损失,引入Newton恢复系数e,结合广义接触力模型对溯源装置的冲击端碰撞过程进行动力学建模并进行数值仿真分析。研究结果表明:考虑Newton恢复系数e时的最大接触力大于未考虑时的最大接触力,且随着Newton恢复系数e的增大,最大接触力呈现非线性增加;Newton恢复系数e对碰撞过程中的相对形变量几乎无影响;结合实验结果,当e=0.8时的仿真结果与实测值接近,相对误差约为2%。 展开更多

关键词 力学计量 弹簧冲击器 Newton恢复系数 校准装置溯源 碰撞力学模型 数值仿真

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电锤冲击系统的波动力学研究 被引量：8

7

作者 刘德顺 杨志高 杨书仪 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期864-870,共7页

电锤是一种利用撞击来产生、传递能量的机械。首先基于电锤的结构特点和波动力学理论,建立电锤三元冲击系统动力学模型;然后应用透反射关系原理,提出电锤冲击系统动力学数值模拟计算方法;最后以某型号电锤为例,进行冲击系统动力学数值... 电锤是一种利用撞击来产生、传递能量的机械。首先基于电锤的结构特点和波动力学理论,建立电锤三元冲击系统动力学模型;然后应用透反射关系原理,提出电锤冲击系统动力学数值模拟计算方法;最后以某型号电锤为例,进行冲击系统动力学数值仿真分析和试验验证,结果表明数值仿真分析与试验测试结果基本吻合。这为电锤冲击系统的动力学分析、结构设计及优化提供理论基础和方法。 展开更多

关键词 波动力学 电锤 冲击系统 数值模拟

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混凝土圆柱体试件在低速冲击下动力效应的研究 被引量：17

8

作者 孟一 易伟建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期205-210,共6页

为研究混凝土圆柱体试件在冲击荷载作用下的动力效应,利用落锤冲击试验机,对混凝土圆柱体试件在应变率100～101/s范围内进行轴向冲击试验,并采用混凝土连续面盖帽模型(CSCM)对试验过程进行数值模拟。试验中测量不同冲击速度及冲击边界... 为研究混凝土圆柱体试件在冲击荷载作用下的动力效应,利用落锤冲击试验机,对混凝土圆柱体试件在应变率100～101/s范围内进行轴向冲击试验,并采用混凝土连续面盖帽模型(CSCM)对试验过程进行数值模拟。试验中测量不同冲击速度及冲击边界下的锤头冲击力、试件轴向应变时程曲线,获取了试件破坏形态及破坏过程的高速影像,比较分析了不同冲击速度及边界条件下,试件应力、应变峰值,应变率及动力增强系数(DIF)的变化规律。结果表明:随冲击速度的增加,试件的应力、应变峰值,应变率及动力增强系数都呈增加的趋势,冲击力作用时间则减小。混凝土平均强度与冲击速度呈抛物线关系,应变率则与冲击速度呈线性关系。模拟结果表明,CSCM混凝土本构模型在低速冲击范围内,有很好的计算精度,模拟破坏形态与试验结果吻合良好。 展开更多

关键词 混凝土 低速冲击 落锤试验 冲击荷载 数值模拟

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微型电动汽车转向管柱支撑结构耐撞性设计 被引量：3

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作者 郑玉卿 朱西产 +2 位作者 董学勤 赵汝涛 马志雄 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期528-535,共8页

基于GB11557—2011的要求,为某微型电动汽车设计了一款转向管柱吸能支撑结构,它由两根中部含V型缺口的槽型薄壁梁组合而成,其塑性变形阶段的极限强度水平可由V型缺口关键参数c和夹角θ调控。仿真结果表明:人体模块碰撞力随c和θ增大呈... 基于GB11557—2011的要求,为某微型电动汽车设计了一款转向管柱吸能支撑结构,它由两根中部含V型缺口的槽型薄壁梁组合而成,其塑性变形阶段的极限强度水平可由V型缺口关键参数c和夹角θ调控。仿真结果表明:人体模块碰撞力随c和θ增大呈非线性减小。由c=24mm的数值仿真和碰撞试验结果对比可知:两者塑性变形模式一致;碰撞力曲线吻合得较好;人体模块碰撞力峰值偏差仅为6.1%。新支撑结构的强度和碰撞吸能水平在冲击试验和驾乘过程中均符合耐撞性设计要求。 展开更多

关键词 微型电动汽车 转向管柱 支撑结构 槽型薄壁梁 数值仿真 冲击试验 碰撞力

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Si_3N_4陶瓷引弧微爆炸加工温度场模拟 被引量：1

10

作者 田欣利 林克凌 +2 位作者 薛春芳 张保国 郭昉 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第2期173-177,共5页

建立Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工过程中温度场的数学模型,进一步明确了该新型加工技术的加工机理。基于有限元理论,利用工程数值模拟软件Patran和Nastran对Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工的温度场分布进行了模拟,对加工后冲击凹坑的深度和宽度进... 建立Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工过程中温度场的数学模型,进一步明确了该新型加工技术的加工机理。基于有限元理论,利用工程数值模拟软件Patran和Nastran对Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工的温度场分布进行了模拟,对加工后冲击凹坑的深度和宽度进行了预测,得到了不同加工参数对冲击凹坑形状的影响规律。仿真结果表明:Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工的最高温度达到12 000℃以上,但高温影响区范围很小;其温度分布在加工区内随着脉冲持续时间的增加和加工电流的增大而增加,在加工区外温度保持室温不变。模拟结果为Si3N4陶瓷表面形貌的预测、引弧微爆炸加工机理的揭示、加工参数的合理选择等提供了理论依据。试验验证了仿真结果的正确性。 展开更多

关键词 SI3N4陶瓷 引弧微爆炸加工 温度场 有限元 脉冲 电流 数值模拟 冲击凹坑

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冲击荷载作用下埋地长输管道受力性能分析 被引量：6

11

作者 董飞飞 曾磊 +1 位作者 谢向东 杜国锋 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第3期776-785,共10页

为研究冲击荷载作用下埋地长输管道的受力性能,制作一个土箱—管道缩尺模型,进行落锤冲击试验,并建立落锤冲击埋地管道的有限元计算模型,对管道动态响应过程进行数值模拟。主要分析了管道壁厚、管径、埋深和冲击能量等参数对管道受力性... 为研究冲击荷载作用下埋地长输管道的受力性能,制作一个土箱—管道缩尺模型,进行落锤冲击试验,并建立落锤冲击埋地管道的有限元计算模型,对管道动态响应过程进行数值模拟。主要分析了管道壁厚、管径、埋深和冲击能量等参数对管道受力性能的影响,探讨埋地长输管道在冲击荷载作用下的整体变形特点和应变分布规律。研究结果表明:在冲击荷载作用下,冲击能量增加,管道跨中表面的应变峰值增大;相同工况下大管径和薄壁管道应变值大,管道覆土越深,管道应变峰值越小,土体的缓冲作用削弱了管道受到的冲击作用;通过有限元模拟结果与试验结果对比分析,两者一致性较好,故在实际工况下可用有限元模拟落石对埋地管道的冲击作用。 展开更多

关键词 冲击荷载 埋地长输管道 数值模拟 落锤试验 受力性能

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不同温度下约束钢梁的落锤冲击响应分析 被引量：2

12

作者 张莹 侯博晗 席丰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1026-1032,共7页

研究不同温度和冲击荷载作用下约束钢梁的动力响应问题。利用通用非线性有限元分析程序ANSYS/LSDYNA,分别模拟了两端固支、一端固支一端轴向弹簧约束的钢梁在不同温度下受到落锤冲击时的动力响应。在温度荷载和冲击荷载联合作用下,分析... 研究不同温度和冲击荷载作用下约束钢梁的动力响应问题。利用通用非线性有限元分析程序ANSYS/LSDYNA,分别模拟了两端固支、一端固支一端轴向弹簧约束的钢梁在不同温度下受到落锤冲击时的动力响应。在温度荷载和冲击荷载联合作用下,分析了位移响应、撞击力时程曲线及冲量等的温度效应。通过撞击力时程曲线分析得出最大撞击力随温度的变化趋势与欧洲规范EC3给出的不同温度下的钢材的屈服强度折减系数的变化趋势相似,钢梁跨中的横向位移随着温度的升高而增加。还分析了高温和冲击荷载联合作用下落锤的撞击速度、不同的质量-速度组合、横向加劲肋对钢梁的变形的影响。 展开更多

关键词 温度 落锤冲击 钢梁 数值模拟

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