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高速Charpy冲击试验中的瞬态变形及惯性效应
1
作者 柳永宁 周惠久 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第6期34-36,共3页
本文研究了在高速系列Charpy冲击试验中试样的瞬态变形以及惯性力的作用。当冲击速率从5m/s增加到40m/s时,试样受压应力一侧第一应力脉冲为正应力,且不断增大。试样受力分为两个部分:动态载荷与惯性力。惯性力按正弦规律变化。可以按波... 本文研究了在高速系列Charpy冲击试验中试样的瞬态变形以及惯性力的作用。当冲击速率从5m/s增加到40m/s时,试样受压应力一侧第一应力脉冲为正应力,且不断增大。试样受力分为两个部分:动态载荷与惯性力。惯性力按正弦规律变化。可以按波峰与波谷平均的方法来消除惯性力的影响。对于脆性状态,必须考虑惯性力的影响。试样上和摆锤刀口上的应力信号差一个位相。 展开更多
关键词 冲击试验 瞬态变形 惯性效应
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鼠笼弹支挤压油膜阻尼器的冲击动力学仿真与试验研究
2
作者 王晓伟 田泽辉 +3 位作者 邓旺群 聂卫健 刘文魁 张广辉 《汽轮机技术》 北大核心 2025年第2期113-118,共6页
提出了一种冲击载荷作用下鼠笼弹支挤压油膜阻尼器的动力学建模方法,并进行了冲击仿真和冲击试验研究。该方法基于短轴承理论和有限元方法,考虑冲击载荷,构建鼠笼弹支挤压油膜阻尼器的冲击动力学模型。分别考虑阻尼器供油、不供油以及... 提出了一种冲击载荷作用下鼠笼弹支挤压油膜阻尼器的动力学建模方法,并进行了冲击仿真和冲击试验研究。该方法基于短轴承理论和有限元方法,考虑冲击载荷,构建鼠笼弹支挤压油膜阻尼器的冲击动力学模型。分别考虑阻尼器供油、不供油以及冲击载荷脉宽影响,采用时域方法进行冲击动力学仿真计算。进一步设计了鼠笼弹支挤压油膜阻尼器冲击试验台,采用电动激振器模拟三角波进行冲击试验,分别在阻尼器供油、不供油以及不同冲击载荷脉宽条件下开展了冲击试验。结果表明,冲击仿真与冲击试验的最大响应变化规律一致、误差小于15%,验证了鼠笼弹支挤压油膜阻尼器冲击动力学建模方法的有效性;同时发现阻尼器在冲击过程能起到降低最大冲击响应约30%的效果,为冲击载荷下航空发动机、燃气轮机等旋转机械的鼠笼弹支挤压油膜阻尼器的抗冲击设计提供参考。 展开更多
关键词 鼠笼 挤压油膜阻尼器 冲击动力学 冲击试验
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移动荷载作用下简支梁桥挠度冲击系数的数值计算与试验验证
3
作者 刘越 龙金喜 +5 位作者 荚瑞馨 董方 朱尚清 车功健 蔡刚 韩强 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第6期715-724,共10页
针对移动荷载作用下简支梁桥动力评价方法不足和传统动载试验测量方法费时费力的问题,以某简支梁桥为研究对象,提出一种基于移动荷载作用下简支梁桥动力评价方法,该方法首先通过精确化建立车桥耦合模型,并基于毫米波雷达的动态位移测量... 针对移动荷载作用下简支梁桥动力评价方法不足和传统动载试验测量方法费时费力的问题,以某简支梁桥为研究对象,提出一种基于移动荷载作用下简支梁桥动力评价方法,该方法首先通过精确化建立车桥耦合模型,并基于毫米波雷达的动态位移测量、结合模态分析、动载试验来验证模型的准确性,同时考虑桥面不平整度和车速对桥梁挠度冲击系数的影响,并与现行规范进行比较。结果表明:挠度冲击系数与车速不呈线性相关,而是在某个速度下出现峰值;不同梁跨中的挠度冲击系数存在差异,但变化规律一致;随着桥面等级的劣化,桥梁振动响应显著增大,而规范中挠度冲击系数仅与桥梁基频相关,与实际结果有较大差别;毫米波雷达作为一种新型非接触式测试方法,能准确测量桥梁的复杂振动。 展开更多
关键词 桥梁 车桥耦合 挠度冲击系数 试验验证 数值模拟 毫米波雷达
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激光冲击强化下泵头体材料表面残余应力演化仿真及试验研究
4
作者 周思柱 杨子彧 +1 位作者 李林 曾云 《现代制造工程》 北大核心 2025年第6期1-10,共10页
聚焦压裂泵泵头体这一油气开采关键部件的使用寿命问题,采用激光冲击强化技术对泵头体材料30CrNi2MoVA进行表面处理,通过数值模拟和试验验证相结合的方式研究了不同光斑搭接率(30%、50%和70%)对材料表面残余应力分布及力学性能的影响规... 聚焦压裂泵泵头体这一油气开采关键部件的使用寿命问题,采用激光冲击强化技术对泵头体材料30CrNi2MoVA进行表面处理,通过数值模拟和试验验证相结合的方式研究了不同光斑搭接率(30%、50%和70%)对材料表面残余应力分布及力学性能的影响规律。采用仿真的方法分析了激光冲击强化前后泵头体内腔的应力分布情况,并结合材料的S-N曲线计算了疲劳寿命。结果表明,利用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)试验测得光斑搭接率为30%、50%和70%的表面残余压应力值分别为-690、-666和-567 MPa,随着光斑搭接率的增大,残余压应力和影响层深度减小;光斑搭接率为30%条件下残余压应力影响层深度达1.580 mm,较其他条件下显著增加;仿真结果与试验之间的误差依次为6.5%、6.2%和8.8%,表明数值模拟结果具有较高的可靠性。同时,光斑搭接率为50%对材料的力学性能提升最为显著,该条件下材料的延伸强度和抗拉强度分别提高了5.3%和3.6%。泵头体内腔的最大等效应力值由激光冲击强化前的599 MPa降低至505 MPa,疲劳寿命由处理前的123651次增加至398107次。该研究为激光冲击强化技术在压裂装备领域的应用提供了重要的理论依据和工艺参考,对提升泵头体使用寿命具有积极意义。 展开更多
关键词 激光冲击强化 残余应力 光斑搭接率 X射线衍射试验
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ECC+BFRP格栅复合加固钢筋混凝土梁弯曲抗冲击性能试验研究
5
作者 赵德博 黄峰 +3 位作者 陈湘生 崔宏志 包小华 陈斌 《土木工程学报》 北大核心 2025年第4期24-36,共13页
文章对超高韧性水泥基材料(ECC)+玄武岩纤维复材(BFRP)格栅复合加固钢筋混凝土(RC)梁的静力与冲击动力行为进行试验研究,共进行4根梁的三点弯曲静力试验和9根梁的落锤冲击试验,考虑ECC强度、混凝土强度、FRP格栅种类、FRP格栅厚度等影... 文章对超高韧性水泥基材料(ECC)+玄武岩纤维复材(BFRP)格栅复合加固钢筋混凝土(RC)梁的静力与冲击动力行为进行试验研究,共进行4根梁的三点弯曲静力试验和9根梁的落锤冲击试验,考虑ECC强度、混凝土强度、FRP格栅种类、FRP格栅厚度等影响因素。试验中测量了支座反力、冲击力、加速度及挠度时程响应,并采用高速摄像机和非接触式数字成像测试系统(DIC)分析冲击过程中加固梁表面的动态应变。试验结果表明,随着加固层BFRP格栅配置率增大,相同冲击能量下加固梁表现出更小的挠度变形和界面剥离长度。当采用低强度ECC作为加固层基体时,提高梁体混凝土强度对界面黏结性能有所削弱,但可通过同时提高加固层ECC与梁体混凝土强度以增强界面黏结性能。采用基于平截面假定的简化模型可以较为准确地计算ECC+BFRP格栅复合加固RC梁的抗冲击承载力,但界面黏结滑移使得加固梁冲击最大挠度大于相同承载力的钢筋混凝土梁。 展开更多
关键词 ECC材料 BFRP 落锤冲击试验 抗冲击加固 界面剥离
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不同椭圆率巷道冲击破坏特征试验研究
6
作者 许庆峰 彭守建 +4 位作者 许江 杨燕 秦朝龙 农晓莉 贾立 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1484-1498,共15页
为研究椭圆率对巷道冲击破坏特征的影响机制,利用自主研发的深部煤岩冲击地压多功能物理模拟试验系统,开展了真三维条件下椭圆形巷道冲击破坏试验,分析了不同椭圆率巷道冲击破坏演化规律。结果表明:试样峰值应力及轴向变形量会随椭圆率... 为研究椭圆率对巷道冲击破坏特征的影响机制,利用自主研发的深部煤岩冲击地压多功能物理模拟试验系统,开展了真三维条件下椭圆形巷道冲击破坏试验,分析了不同椭圆率巷道冲击破坏演化规律。结果表明:试样峰值应力及轴向变形量会随椭圆率的增大呈现先增大后减小的趋势,椭圆率为1.25试样的峰值应力及轴向变形量最大;巷道破坏主要集中在边帮两侧,声发射三维定位也验证了这种破坏特征;扰动加载期声发射计数、能量突增,声发射b值突降,说明试样在扰动应力下产生了大尺度破坏。随着椭圆率的增加,声发射的最大计数、最大能量、b值下降幅度均呈现增加趋势。不同椭圆率试样声发射累计能量与时间均存在非线性关系,证明了冲击破坏的能量骤增原理。不同椭圆率试样红外云图和平均红外辐射温度在破坏时有明显的上升,其中椭圆率为1.25试样最为显著。试验结果为地下工程巷道断面防冲设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 椭圆率 巷道 冲击破坏特征 声发射 试验研究
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改进EEMD的冲击试验机冲击响应谱修正方法
7
作者 郑帅朋 王鹏 +1 位作者 张春辉 闫明 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第4期170-175,251,共7页
由冲击加速度信号计算得到的冲击响应谱是表征冲击环境的重要指标,但加速度传感器受强载荷作用会产生趋势项误差,双波冲击试验机的低频谱线会发生严重漂移。为还原真实冲击环境,使用集合经验模态分解法(EEMD)对加速度信号进行分解,并提... 由冲击加速度信号计算得到的冲击响应谱是表征冲击环境的重要指标,但加速度传感器受强载荷作用会产生趋势项误差,双波冲击试验机的低频谱线会发生严重漂移。为还原真实冲击环境,使用集合经验模态分解法(EEMD)对加速度信号进行分解,并提取各本征模态函数(IMF)出现峰值的时刻;在此基础上,基于K-均值聚类对各峰值时刻进行分类,确定重构信号所需的有效IMF分量,并结合峰度系数进一步判断所选有效IMF分量的合理性;最后使用重构加速度信号计算冲击响应谱,并通过低频段谱线斜率验证修正效果。研究结果表明:修正后的低频冲击响应谱平均斜率由-9.359 dB/oct提升到5.658 dB/oct,与标准斜率的误差为5.7%。EEMD修正方法能够有效还原冲击试验机真实冲击环境,可为舰载设备抗冲击评估提供重要参考。 展开更多
关键词 振动与波 冲击试验机 冲击响应谱 集合经验模态分解 K-均值聚类 峰度系数
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复合冲击载荷抑制PDC钻头破岩粘滑振动的试验研究
8
作者 张恒 袁光杰 +3 位作者 倪红坚 杨恒林 付利 王元 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第2期69-75,共7页
深井超深井钻井过程中,PDC钻头的粘滑振动是导致钻头非正常磨损的主要原因之一。为探索复合冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响机制,利用冲击破岩试验装置研究了PDC钻头破岩过程中粘滑振动的发展规律;在此基础上,通过引入复合冲击载荷,分... 深井超深井钻井过程中,PDC钻头的粘滑振动是导致钻头非正常磨损的主要原因之一。为探索复合冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响机制,利用冲击破岩试验装置研究了PDC钻头破岩过程中粘滑振动的发展规律;在此基础上,通过引入复合冲击载荷,分析了轴扭复合冲击载荷对PDC钻头破岩过程中粘滑振动的影响规律。研究发现:固定驱动转速条件下,随着送钻速度增快,PDC钻头的粘滑振动会明显增强;当平均钻压为20.12 kN时,粘滑比为1.31,钻头出现了间断停滞现象;粘滑振动的主频为冲击破岩试验装置扭转加载模块的一阶固有频率,复合冲击可以明显降低PDC钻头的粘滑现象,表现为主频处对应的转速显著降低;在试验参数范围内,频率50和100 Hz的复合冲击对粘滑振动的抑制效果最为明显。研究结果可为抑制PDC钻头破岩粘滑振动和研制复合冲击破岩工具提供指导。 展开更多
关键词 复合冲击钻井 PDC钻头 粘滑振动 钻井提速 破岩试验
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基于分离式霍普金森杆的铝合金板料高速冲击液压成形有限元模拟与试验研究
9
作者 李旺 张团卫 +5 位作者 常慧 赵聃 毛周朱 魏慧杰 焦志明 王志华 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第3期78-89,共12页
针对轻质合金室温塑性较差的难成形问题,利用分离式霍普金森压杆技术进行了高速冲击和高速冲击液压成形的试验设计,对5052铝合金高速冲击及高速冲击液压成形过程进行数值模拟和试验分析,研究了高速冲击液压成形过程和冲击速度、板料厚... 针对轻质合金室温塑性较差的难成形问题,利用分离式霍普金森压杆技术进行了高速冲击和高速冲击液压成形的试验设计,对5052铝合金高速冲击及高速冲击液压成形过程进行数值模拟和试验分析,研究了高速冲击液压成形过程和冲击速度、板料厚度对成形深度和效果的影响规律。结果表明:仿真和试验结果吻合较好,验证了仿真的可靠性。在5052铝合金板料高速冲击液压成形过程中,双冲击体形式存在二次加载现象,第1次冲击波达到峰值之前,板料出现“平底现象”,当反射波到达一定位置,板料深度继续增加。随着冲击速度的增加,成形深度逐渐增加;板料成形厚度的增加需要更大的冲击能量。高速冲击液压成形与高速冲击成形相比有显著优势,既可以提高成形零件的表面质量,又可以在同等成形深度要求下减小冲击速度和能量。 展开更多
关键词 冲击液压成形 分离式霍普金森杆 5052铝合金板料 有限元模拟 成形工艺试验
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突加冲击载荷下航空发动机转子动力响应试验
10
作者 聂卫健 杨晓光 +2 位作者 唐广 王金舜 刘飞春 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第5期2153-2160,共8页
基于振动台采用高速电机驱动开展航空发动机转子在突加冲击载荷下的动力响应试验研究,完成不同特征转速、不同载荷大小、不同冲击方向、不同脉宽条件下的转子动力响应试验,揭示了突加冲击载荷下转子动力响应的一般规律。研究表明:冲击瞬... 基于振动台采用高速电机驱动开展航空发动机转子在突加冲击载荷下的动力响应试验研究,完成不同特征转速、不同载荷大小、不同冲击方向、不同脉宽条件下的转子动力响应试验,揭示了突加冲击载荷下转子动力响应的一般规律。研究表明:冲击瞬时,转子动力响应呈现瞬间增大、随后恢复至稳定状态的现象;转子的动力响应随着突加冲击载荷的变大而变大,且各工况条件下,转子上垂直方向的动力响应比水平方向的动力响应要大,同一测量截面垂直方向响应比水平方向响应大4%~46.15%;此外,转子受到轴向基础冲击载荷的动力响应比受到垂向基础冲击载荷的动力响应大;在一定范围内,随着基础冲击载荷脉宽从6 ms变大至11 ms,转子的动力响应变小2.5%~10%。研究为航空发动机转子在突加冲击载荷下的振动响应分析和航空发动机结构安全设计提供了参考,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 航空发动机 突加冲击载荷 动力响应 试验研究
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基于冲击应力阻滞理念下砂土-玻璃钢格栅复合垫层棚洞数值仿真与试验研究
11
作者 王星 何雄飞 +2 位作者 黎盼 梅华 胡朝霞 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期52-58,共7页
针对危岩落石冲击棚洞防护结构问题,采用室内试验及数值仿真方法,探究落石冲击作用下砂土-玻璃钢格栅复合垫层棚洞受力及变形规律。研究结果表明:相较于纯砂土垫层棚洞,新型棚洞顶板冲击荷载分布更为均匀,后者顶板应力峰值为纯砂土垫层... 针对危岩落石冲击棚洞防护结构问题,采用室内试验及数值仿真方法,探究落石冲击作用下砂土-玻璃钢格栅复合垫层棚洞受力及变形规律。研究结果表明:相较于纯砂土垫层棚洞,新型棚洞顶板冲击荷载分布更为均匀,后者顶板应力峰值为纯砂土垫层的69.9%,板腹位移是砂土垫层的76.6%。为进一步验证新型棚洞结构防护效果,构建与现场棚洞尺寸一致的计算模型,结果显示:新型棚洞顶板腹部单元冲击应力峰值为砂土垫层的44.4%,顶板腹部位移峰值为砂土垫层的65.3%,砂土-玻璃钢格栅复合垫层对落石冲击应力具备明显的阻滞作用,极大避免了顶板腹部中心的受力集中状态,降低了顶板腹部应力及位移峰值,大幅提升了棚洞顶板抗落石冲切安全系数。 展开更多
关键词 隧道工程 落石冲击 棚洞顶板 玻璃钢格栅 复合垫层 室内试验 数值仿真
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加锚岩体冲击动力特征试验研究
12
作者 王晓卿 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第3期458-466,共9页
为研究加锚岩体的冲击动力特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对加锚试件和无锚试件进行不同冲击气压的动力试验,对比分析试件的应力波传播特征、应力应变关系、能量演化以及破坏形态,验证锚杆对动载作用岩体的加固效果,揭示锚... 为研究加锚岩体的冲击动力特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对加锚试件和无锚试件进行不同冲击气压的动力试验,对比分析试件的应力波传播特征、应力应变关系、能量演化以及破坏形态,验证锚杆对动载作用岩体的加固效果,揭示锚杆加固机制。结果表明:(1)相同冲击气压条件下,加锚试件的透射波幅值与透射能均大于无锚试件,耗散能始终低于无锚试件;随着冲击气压的增大,2类试件的耗散能逐渐增大,但耗散能差异逐渐减小。(2)加锚试件和无锚试件动态峰值应力与峰值应变均随冲击气压的增大而增大,表现出明显的应变率效应。(3)锚杆预紧在试件内部产生压应力场,形成环绕锚杆的锥形加固核,导致在相同冲击气压条件下加锚试件的破碎程度显著小于无锚试件。 展开更多
关键词 加锚试件 SHPB试验系统 冲击动力特征 锚固效应
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基于含水率效应的冲击煤体三轴加卸载钻进试验力学行为及其响应机制
13
作者 朱广安 徐自豪 刘欢 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期58-69,共12页
煤层冲击倾向性强、顶板富水等是导致蒙陕矿区钻屑法监测失效的主要原因,以陕西彬长矿区某富水冲击地压矿井2号煤层为研究对象,设计了三轴加卸载钻进试验(含水率为0、2.7%、5.4%和7.8%;应力水平为36~46、48~58和60~70 MPa),探究了不同... 煤层冲击倾向性强、顶板富水等是导致蒙陕矿区钻屑法监测失效的主要原因,以陕西彬长矿区某富水冲击地压矿井2号煤层为研究对象,设计了三轴加卸载钻进试验(含水率为0、2.7%、5.4%和7.8%;应力水平为36~46、48~58和60~70 MPa),探究了不同含水条件和不同应力状态下冲击煤体钻进力学行为,从煤体弱化以及煤粉黏结研究视角,初步揭示了水及应力对钻屑法评价冲击危险的影响机制。研究结果表明:(1)水作用下煤体各物理力学参数均发生不同程度的劣化现象,其中塑性软化系数对理论钻屑量的影响程度最大;(2)当煤体含水率w≤2.7%时,水对钻屑量的影响甚微,应力水平提升使试验钻屑量趋近理论值;当煤体含水率w≥5.4%时,水对钻屑量的黏结作用增强,在高应力、高含水率条件下,试验钻屑量显著降低;(3)由于煤体内部颗粒与水发生物理、化学作用,导致钻孔周边塑性区半径增加,煤体变形能力增强;而随着应力水平提升,钻孔周边应力增大,煤体内部能量积聚,变形加剧,2者共同作用下增加了钻杆切割的钻屑量;(4)在含水率小于25%范围内,随着含水率的增加,煤粉颗粒间液桥力增大,促使其在钻孔中团聚黏附,从而导致钻屑量减少。研究结果可为蒙陕地区富水冲击地压矿井钻屑法评价冲击危险提供重要理论依据。 展开更多
关键词 冲击地压 钻屑法 含水煤体 水岩作用 三轴加卸载钻进试验
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基于落轴冲击试验的扣件减振性能评估方法
14
作者 张欢 贺志文 +4 位作者 肖俊恒 王志伟 陈晨 崔树坤 李彦山 《铁道建筑》 北大核心 2025年第3期36-41,共6页
为了准确模拟现场激励,对比现场动力学测试数据与落轴冲击试验数据,确定了落轴的轴重和落高为重要试验参数;根据测试轨道板和基础的垂向振动加速度响应等振动数据,振动传递、衰减等特性,确定了扣件减振性能评估方法及评估参数。分析了... 为了准确模拟现场激励,对比现场动力学测试数据与落轴冲击试验数据,确定了落轴的轴重和落高为重要试验参数;根据测试轨道板和基础的垂向振动加速度响应等振动数据,振动传递、衰减等特性,确定了扣件减振性能评估方法及评估参数。分析了铺设不同扣件时钢轨至轨道板的振动传递率、传递函数对数幅值、振动传递损失等减振性能评估参数;结合轨道板和基础振动加速度级及垂向振动分频振级总级值的评价指标,以普通扣件为参照,对比了两类减振扣件的减振效果。结果表明:钢轨至轨道板振动传递率和传递函数对数幅值基本与扣件刚度正相关,钢轨至轨道板传递损失与扣件刚度基本呈负相关;为消除激励方式和下部基础对试验评价的影响,并考虑与现场实车测试结果的一致性,采用室内落轴冲击试验评估扣件减振性能时宜选用轨道板振动加速度级进行减振性能评估。 展开更多
关键词 城市轨道交通 减振性能 试验研究 扣件 落轴冲击 轨道板振动加速度级
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早龄期喷射混凝土冲击动力学响应及损伤演化试验研究
15
作者 马俊 谢全民 +3 位作者 万鹏 孙热 章逸锋 彭磊 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期176-183,206,共9页
为研究冲击荷载下早龄期喷射混凝土动力学响应及损伤特征,基于霍普金森压杆对早龄期喷射混凝土开展不同冲击速度下动态压缩试验,分析其动力学特征;采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术分析其冲击过程中位移场变化及能... 为研究冲击荷载下早龄期喷射混凝土动力学响应及损伤特征,基于霍普金森压杆对早龄期喷射混凝土开展不同冲击速度下动态压缩试验,分析其动力学特征;采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术分析其冲击过程中位移场变化及能量演化特征。研究表明:随应变率增加,早龄期喷射混凝土峰值应力、峰值应变和动态弹性模量随之增加,且不同龄期喷射混凝土存在差异;冲击扰动下早龄期喷射混凝土裂纹发育错综复杂,劣化区域破碎,位移场从连续向不连续发展,且不同龄期喷射混凝土能量演化特征呈现明显变化。研究成果揭示了早龄期喷射混凝土在冲击荷载下的损伤特征,具有重要的理论意义和工程推广应用前景。 展开更多
关键词 早龄期 喷射混凝土 分离式霍普金森压杆冲击试验 数字图像相关(DIC)法 损伤演化
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FDM-DEM耦合方法模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击试验
16
作者 李云丽 杨振睿 吴文平 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期19-25,共7页
全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮,下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探,涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法,开展了月壤水冰模拟物的分离... 全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮,下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探,涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法,开展了月壤水冰模拟物的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验模拟,研究了月壤水冰模拟物在冲击载荷下的动力学性能及损伤特性。通过与试验结果对比,发现本文提出的FDM-DEM模型能够很好模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击测试。获得了月壤水冰模拟物峰值强度与应变率的关系,发现月壤水冰模拟物表现出应变率增强效应,即应变率越高,峰值应力越大,这与砂土的应变率不敏感性存在明显差异。冲击过程中,试样的损伤随着冲击速度的增加而增大,但损伤持续时间变短。损伤裂纹首先出现在试样与压杆的交界处,随着试样的压实,试样内部产生裂纹,最终内外部裂纹相互扩展交汇,直至破坏。研究结果为深入理解月球极地月壤水冰模拟物的动力学性能和失效行为提供了重要的参考。 展开更多
关键词 月壤水冰模拟物 分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 FDM-DEM耦合 动态冲击特性 破坏形态
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对冲式冲击试验机的设计及其动力特性的研究 被引量：1
17
作者 胡俊宏 尹远博 +1 位作者 吴畅 张福同 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2098-2105,共8页
为了对舰船内部电子设备进行高加速度冲击检测,提高冲击试验机的检测能力,对传统的冲击试验机进行了结构上的改进,提出了一种新型的对冲式冲击试验机,并对设计参数及其动力特性进行了研究。首先,介绍了对冲式冲击试验机的机械结构和控... 为了对舰船内部电子设备进行高加速度冲击检测,提高冲击试验机的检测能力,对传统的冲击试验机进行了结构上的改进,提出了一种新型的对冲式冲击试验机,并对设计参数及其动力特性进行了研究。首先,介绍了对冲式冲击试验机的机械结构和控制原理,建立了设备的运动学模型,将试验动作划分成了四个过程(分别为蓄能、释放、碰撞与刹车阶段),并对各阶段进行了数学建模分析,确定了最大能量碰撞点;然后,建立了实体模型,使用ANSYS软件对其进行了计算机仿真,评估了结构稳定性,预测了其冲击加速度;最后,通过多次试验检测了动力特性,在不同位置下重复测试了该设备碰撞点位置与产生的冲击加速度大小,采集了加速度与位移信号,对信号进行了降噪滤波处理与微分计算,验证了设备性能的可靠性。研究结果表明:该试验机结构简单、操作容易,可重复试验;每次试验中碰撞点距理想位置分布数据散度在30 mm以内,数据稳定可靠,符合设计需求,控制方法合理;通过调节试验台与冲击台的释放位置可以改变冲击产生的加速度大小,在极限位置释放时最高能产生2 000 g左右的冲击加速度,满足各种元器件对耐冲击测试的试验要求。 展开更多
关键词 冲击试验机 冲击试验 可靠性 运动学模型 运动过程分析 ANSYS 结构稳定性 冲击加速度
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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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深部煤岩冲击地压多功能物理模拟试验系统研制与应用
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作者 彭守建 许庆峰 +4 位作者 许江 程亮 周斌 杨燕 焦峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4417-4428,共12页
为了深入研究深部地层煤岩体冲击地压及岩爆灾害致灾规律,自主研制了深部煤岩冲击地压多功能物理模拟试验系统。该系统主要由真三轴荷载加载系统、剪切加载扰动系统、油源与增压器系统、试件制作与输运系统、试验控制与数据采集系统构... 为了深入研究深部地层煤岩体冲击地压及岩爆灾害致灾规律,自主研制了深部煤岩冲击地压多功能物理模拟试验系统。该系统主要由真三轴荷载加载系统、剪切加载扰动系统、油源与增压器系统、试件制作与输运系统、试验控制与数据采集系统构成。基于该系统开展了300 mm×300 mm×600 mm的粉砂岩及相似材料试验研究。试验结果表明:测试及功能试验证明系统具有良好的准确性和稳定性,能够较高质量的完成真三轴荷载试验,位移及力传感器测试精度良好,同时该系统能完成临空面冲击破坏试验和剪切扰动试验,破坏效果直观显著;巷道破坏现象与红外热成像云图呈现了较为一致的规律,破碎区域能量释放,温度云图颜色加深。整个应力加载阶段整体平均红外辐射温度逐渐增加,进入扰动加载期温度急剧增加;在临近全面破坏时巷道内部裂纹贯通,大量围岩从巷道壁面抛出,声发射计数和能量突增,并且保持在较高水平,声发射累计能量呈指数型增长。电磁辐射能量主要发生在扰动加载阶段的破裂期与全面破坏期,在全面破坏期呈现了明显的能量幅值急剧增加的现象,与声发射能量增幅较为相似,证明了冲击失稳破坏能量的剧烈释放。 展开更多
关键词 冲击地压 物理模拟试验系统 剪切扰动 圆形巷道 声发射 红外热成像
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IGBT器件的抗冲击性能仿真、试验与评估
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作者 赵建华 丁先威 +1 位作者 初珠立 郭勇 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期9-14,共6页
通过建立螺栓预紧力下冲击仿真建模、液压双波冲击试验、动静态一体自动化测试和超声波检测等方法,对IGBT器件抗冲击性能进行研究。仿真结果表明,在螺栓预紧力4900 N和脉宽10 ms、峰值100 g加速度三角波下,IGBT基板最大等效应力约为70.6... 通过建立螺栓预紧力下冲击仿真建模、液压双波冲击试验、动静态一体自动化测试和超声波检测等方法,对IGBT器件抗冲击性能进行研究。仿真结果表明,在螺栓预紧力4900 N和脉宽10 ms、峰值100 g加速度三角波下,IGBT基板最大等效应力约为70.6 MPa左右,最大等效应变约为0.2μm,散热器最大等效应力约为105.7 MPa,最大等效应变约为0.8μm,螺栓仿真结果最大等效应力值约为560 MPa,小于螺栓的屈服极限640 MPa。在液压双波冲击台架谱速度5 m/s的冲击后,IGBT基板及散热器表面均保持完好;经动静态一体自动化测试检验分析,其电性能参数正常;经超声无损检测技术检验分析,没有发现孔洞变大、裂纹、焊点破坏等现象。研究表明,IGBT器件内部构造具有高抗冲击性能;在设计和安装使用IGBT等典型元器件过程中,应考虑到螺栓预紧力对其使用性能的影响。 展开更多
关键词 IGBT 抗冲击 仿真建模 冲击试验 检验 评估
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