刮板输送机链轮瞬态动力学响应分析

对刮板输送机链轮与圆环链在平稳运行工况下进行瞬态动力学分析,得出了链轮在典型姿态下的应变响应,以及链轮链窝关键位置的应变历程、法向力历程和切向力历程.通过分析得知,链轮与圆环链啮合过程中链轮承载不均匀,链轮与圆环链之间会产生明显的滑动现象;圆环链的底面与链轮链窝底平面之间存在间隙,这会加剧链轮表面的磨损和压溃.针对这些问题,分别给出了相应的改进措施,改进后可以延缓链轮的磨损和压溃,提高链轮的使用寿命.     

索穹顶结构索杆破断的敏感性分析

提出了基于应变能的索穹顶结构索杆破断敏感性分析方法及其指标,给出了敏感性系数的定义,即索杆破断后振动过程中结构总应变能变化幅值与索杆破断前平衡态结构总应变能的比值.以此系数作为评价结构对索杆破断敏感性的整体指标,将其应用于Levy型索穹顶结构索杆破断的敏感性分析,并与其他方法及指标进行了对比.结果表明:Levy型索穹顶对环索和中心撑杆的破断最为敏感,其中最外圈环索破断对应的敏感性系数最大,因此应着重提高环索和中心撑杆的安全储备;文中提出的评价指标对柔性索穹顶结构较为适用,能够从宏观上表征结构对索杆破断的敏感程度.     

矿用高强度圆环链的力学性能与强度分析

研究23MnNiMoCr54合金钢的力学特性,通过静拉伸试验得到材料载荷-变形曲线,以此为基础对其真实应力-真实应变曲线进行了计算.根据23MnNiMoCr54的弹塑性真实应力-真实应变曲线,利用非线性有限元分析软件ABAQUS进行圆环链的有限元弹塑性接触分析,得到链环的应力场及相关评价指标的计算值.通过开展圆环链的静拉伸试验研究,表明了圆环链弹塑性接触分析结果的有效性,为圆环链的结构设计和优化提供了理论依据,节约了试验成本.     

稻谷陈化时间对米粉制品品质特性的影响

研究了稻谷陈化时间对米粉制品质构特性、米粉热特性、米淀粉晶体相对结晶度、稻谷脂肪酸值的影响以及米粉制品质构特性与其他三者之间的相关性.结果表明:适当延长稻谷陈化时间可以改善米粉条的拉伸特性和抗剪切性能,主要表现为最大破断应力、剪切应力、最大破断应变和破断功增加.相关性研究结果表明:米粉起始温度、峰值温度、曲线峰面积、热焓值与破断功显著相关(P0.05),峰高度与破断功极显著相关(P0.01).米淀粉亚微晶相相对结晶度、晶相相对结晶度与最大破断应力极显著相关(P0.01)且与剪切应力、破断功显著相关(P0.05),脂肪酸值和米粉条拉伸特性和抗剪切性能之间没有显著相关性(P0.05).     

钢纤维混凝土抗冲击试验研究

采用SHPB装置对不同钢纤维体积率(Vf)的钢纤维混凝土(SFRC)进行多应变率动态力学性能试验研究,测出其应变率敏感阀值,试验表明,当应变率在阀值内升高时,SFRC峰值应力增长缓慢,弹性模量基本不变,应变率超过阀值后升高时,材料动态强度和弹性模量均增长较快,而且,Vf越大,动态强度提高幅度越大.在冲击条件下,钢纤维对SFRC最显著的贡献是增韧,当应变率较高时,基体试件破碎成渣,而同应变率时的SFRC试件还能够基本上保存中间的主体,呈现出"微裂而不散,裂而不断"的破坏形态.     

冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

为探讨薄壁结构金属件在冲击载荷作用下的变形模态、受力特征等动态力学响应特性,对3种材料的薄壁圆柱壳体进行了不同速度的落锤冲击实验,获得了相同冲击条件下不同材料圆柱壳体的变形模态、吸能方式和轴向缩短率,以及冲击速度和径厚比对圆柱壳体吸能和轴向缩短率的影响规律. 研究结果表明:薄壁圆柱壳的轴向缩短率随着冲击速度增加而增加,由于应变率效应吸能能力也随着冲击速度增加而增加;薄壁圆柱壳体的轴向缩短率随着径厚比的增加而增加;动态冲击条件下的平均后屈曲载荷远大于准静态条件下的理论载荷,除了与圆筒直径、厚度以及材料特性相关外,还与冲击速度相关;通过非轴对称屈曲折皱变形来抗冲击A6060铝合金适合用于薄壁结构件.      

5083P-O和6008-T6铝合金的应变率效应对缓冲器缓冲特性的影响

为研究材料应变率效应对薄壁金属管塑性变形缓冲器缓冲特性的影响,通过对铝制缓冲器进行材料试验,获得不同应变率下5083P-O和6008-T6铝合金的材料本构关系,结合冲击物理试验与理论模型,验证缓冲器有限元模型的可靠性。基于该本构关系与冲击模型,研究不同材料应变率效应对缓冲器及其预处理结构缓冲特性的影响。研究结果表明:在不同冲击速度下,材料应变率效应对缓冲载荷历程无明显影响,但会使缓冲力整体出现缩放。随着冲击速度的提高,5083P-O铝合金表现出特殊应变率敏感性,导致缓冲器抵抗变形的能力先减弱后增强。6008-T6铝合金的应变率强化效应增强了缓冲器的抗冲击能力。经预处理的缓冲器吸能量减少,其理想吸能效率降低,5083P-O铝合金的材料应变率效应会减少缓冲器因预处理而产生的吸能量损失,而6008-T6铝合金的材料应变率效应会增加缓冲器的吸能量损失,因此,在对缓冲器进行结构优化设计时,需要考虑材料应变率效应的影响。     

静载历史下的损伤对混凝土动态抗压性能影响研究

为研究正在使用状态下且已存在初始损伤的混凝土构筑物受冲击动力荷载下的动态力学特性,本文以混凝土试件为试验对象,先通过YAD-2000试验压力机对多组混凝土试件进行预加载,使C30混凝土试件出现不同程度的损伤,然后利用SHPB试验设备对试件进行单次冲击压缩试验,研究静载下的损伤对混凝土应力–应变曲线特征、动态抗压强度、破坏模式等特性的影响.通过系列试验发现,经历初始静载的混凝土表现出较强的损伤效应和应变率效应.静载作用下混凝土的损伤对动态抗压强度降低影响关系中,存在一个分界点.大于分界值时,损伤程度变化对混凝土动态抗压强度影响显著.研究结果对于荷载历史混凝土的动态性能研究和应用具有理论意义和参考价值.     

坚硬顶板群下工作面强矿压显现机理与支护强度确定

采用理论分析、物理相似模拟与工程实践相结合的方法,对坚硬厚层顶板群结构的破断冲击效应进行了分析,得到了工作面采场冲击来压的主要影响因素、来压特征及工作面合理支护强度等.研究表明:多分层坚硬顶板群结构的破断冲击载荷在短时间内会产生剧烈的震荡;工作面来压特征受多分层顶板垮断的动、静载荷联合作用;采场冲击来压强度主要与顶板厚度、岩性及节理弱面有关,对于岩性相近的顶板岩层,厚度越大,对采场的矿压冲击影响也越剧烈,但厚层顶板垮断后的结构对其上覆顶板岩层的冲击载荷强度具有一定的缓冲.以大同矿区坚硬顶板群结构下的煤层开采为例,通过在综放工作面选择应用ZF15000/28/52型高强度支架,保证了首个关键层顶板破断前后的安全开采;同时,采取水压致裂辅助控制上部关键层顶板,有效减缓了工作面强矿压的显现.     

砂岩和花岗岩的动态性能与能量耗散分析

利用直径100mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置,对砂岩和花岗岩在应变率49~97s-1下进行了冲击压缩试验,对比分析了两种材料的动态力学特性和破坏形态.结果表明:两种材料的动态抗压强度,破坏程度和能量吸收随应变率的增大而增大,而花岗岩的能量耗散率则随着应变率增大而逐渐减少,呈现出较强的应变率相关性;初始弹性模量、峰值应变和砂岩的能量耗散率在3种应变率下的差别不大,应变率敏感性较弱.分析加载过程中两种试件能量吸收和耗散率的曲线,并从微观结构的角度对其动态破坏形态进行归纳分析.通过试验有效性的验证,证明试验较好地满足了均匀性假定.      

Temperature Effect on the Mechanical Behavior of Acrylic Polymers under Quasi-static and Dynamic Loading

In this paper, the mechanical behavior of acrylic polymers at elevated temperature was investigated. Four acrylic polymers were tested at high strain rate by using compression Hopkinson bar and at quasi-static strain rate by using an Instron servo hydraulic axial testing machine with the testing temperature from 218K to 393K. The results show that the mechanical property of acrylic polymers depends heavily on the testing temperature. The yield stress and Young's modulus were found to decrease with increasing temperature at low strain rate. At very low temperature, the materials display typical brittle fracture; however their plasticity improves remarkably at high temperatures. The predictions of the mechanical behavior including the effect of temperature and strain rate using a proposed theoretical model have a good agreement with experimental results.     

Fe-C合金动态拉伸力学性能温度和应变率效应分子动力学

爆炸冲击荷载作用下温度和应变率对钢材动态力学性能的影响一直备受关注。Fe-C合金体系是钢材的基本组成部分,本文以Fe-C合金为基本研究对象,采用分子动力学方法模拟九种温度和四种应变率条件下Fe-C合金的单轴动态拉伸过程。结果表明：在所研究的温度和应变率范围内,Fe-C合金弹性模量对于应变率变化不敏感,对于温度变化非常敏感,随着温度的升高,弹性模量明显减小;相同温度条件下,屈服强度和峰值应变随应变率的增大而增大;相同应变率条件下,屈服强度和峰值应变随温度的升高而减小;温度和应变率对屈服强度的影响不具有相关性。基于分子动力学模拟,建立的纳米尺度下Fe-C合金动态拉伸力学性能计算公式能反映温度和应变率效应的共同影响,为钢材在爆炸冲击作用下动态拉伸力学性能描述提供依据。     

Strain Rate Effect on the Tensile Behavior of Fibers and Its Application to Ballistic Perforation of Multi-layered Fabrics

Rate-dependent property of material is very important in analysis of ballistic impact. The tensile property of Twaron ?filaments at strain rate range from 0.01/s to 1000/s was obtained by MTS materials testing and split Hopkinson tension bar. Rate sensitivity of Twaron ?filaments is discussed. Application of high strain rate property to ballistic perforation of multi-layered fabrics conforms to the actual situation than that of quasi-static property. The revised analytical model can be used to calculate the process of ballistic penetration and perforation on soft armour, such as fabric target plate, at intuitive approach and simple algorithm with a little computer process time. Predictions of the residual velocities and energy absorbed by the multi-layered fabric show good agreement with experimental data.     

低温岩石冲击破碎分形特征与断口形貌分析

通过霍普金森压杆（SHPB）动态冲击试验，研究负温状态下红砂岩的动态力学性能，分析不同负温对岩石强度性能、分形维数及耗散能的影响，并结合微观断口形貌剖析较低负温下岩石动态力学性能劣化的原因.研究表明，较低的负温会使红砂岩出现"冻伤"，在高应变率加载下岩石会迅速丧失承载能力，动态力学强度急剧下降，这与静载实验中岩石强度随温度降低逐渐增大的趋势有着较大的差异；冻结岩石试件的耗散能W_L与分形维数D呈正相关性，且与宏观破坏特征有着密切的联系，即耗散能越大，岩石破碎越严重，相应分形维数也越大，但分形维数与耗散能的增速比存在阈值；断口形貌分析结果显示，较低的负温会使红砂岩内部组成物质间界面处生成大量裂纹，这些裂纹尖端塑性变形能力差，在高应变率加载下极易失稳扩展发生低应力脆性破坏，而胶结物由于组成矿物成分复杂更易受负温影响，因此在动荷载和负温双重作用下往往是胶结物处先产生破坏，进而引起红砂岩整体破裂.      

GCr15钢温变形对球化退火的影响

研究了 GCr15 钢的温变形对球化退火的影响。结果表明:珠光体温变形显著加快了碳化物球化过程。随变形量、变形速度的增加及变形温度的降低,球化速度增加,变形量是影响球化速度最显著的参数。珠光体的温变形促进了在790℃加热、保温过程中渗碳体的溶解和未溶渗碳体粒子的圆整过程。还对温变形试样快速球化退火工艺进行了试验。     

缺口对聚苯乙烯夏比冲击断面形态及特征尺寸的影响

对缺口ＰＳ试样进行了不同缺口深度α和缺口要部曲率半径ｒ下的夏比冲击实验,通过测定裂缝应端能量释放率Ｇ,考虑了α、ｒ与断面开矿特征尺寸的关系。指出随缺口深度的增大,冲击功下降,裂纹尖端能量释放率呈上升趋势;随缺口根部曲率半径增大,冲击功耗呈增大趋势。镜面区尺寸不随缺口深度的改变而改变;肋状区肋条宽度随缺口深度增大呈下降趋势,而随缺口根部同率半径增大呈上升趋势。其原因可能是α、ｒ的变化使得裂纹尖端应力     

船用发动机曲轴单拐的塑性成形仿真分析

以船用发动机曲轴单拐为研究对象,通过Solid Works软件建立曲轴单拐锻造过程中毛坯、模具的三维模型,在金属塑性成形CAE软件DEFROM-3D平台上进行模拟仿真,以探究不同应变速率、温度下金属塑性变形过程中的金属内部流变应力与外部变形条件之间的关系,并对所得的数据进行了科学分析.分析结果表明:当应变速率为定值时,预设温度越高,应力-应变曲线则相对降低;当毛坯温度一定时,应变速率越高则试样内部流变应力越大,抗疲劳强度越差.该结果也为下一步的优化设计提供理论依据.     

多晶纯钛中应变率拉伸力学行为实验研究

利用MTS809和自行研制的中应变率材料试验机,在室温下对多晶纯钛进行了0.004~14 s-1的准静态至中应变率范围内的拉伸试验,得到了多晶纯钛的拉伸应力应变关系.试验结果表明,多晶纯钛的拉伸力学行为在准静态至中应变率范围内具有明显的应变率强化效应和应变硬化效应,且有随应变率增大而逐渐明显的绝热温升软化效应.金相观察显示,拉伸变形过程中伴随孪生机制且孪晶密度随加载应变率的升高而增大.基于Johnson-Cook模型,提出了通过引入综合绝热温升软化系数Ψ来计及与应变率相关的绝热温升软化效应的修正的热粘塑性本构模型.结果表明,该模型能较好地表征多晶纯钛在本试验应变率范围内的拉伸力学行为.     

高温下/后钢筋混凝土梁抗冲击性能:细观分析

冲击(或爆炸)和火灾往往伴随发生并威胁工程结构的使用安全,高温和高应变率对钢筋混凝土(RC)结构的耦合作用引起了研究者的广泛关注.本文结合混凝土细观非均质性,考虑钢筋和混凝土材料的应变率增强效应及高温退化效应,同时考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移行为,建立了RC梁抗火抗冲击性能研究的细观数值模型.与室温下落锤冲击试验结果对比,验证了细观数值模型的合理性,进而比较分析了高温下及高温后RC梁在冲击作用下的力学响应,揭示了RC梁的破坏模式与失效机制.结果表明:建立的细观数值模型能够有效描述RC梁在高温和冲击荷载联合作用下的破坏模式;相同受火时间,高温下RC梁表现出比高温后RC梁更为严重的破坏,且随受火时间的增加,差异逐渐扩大.     

泡沫铝的动态力学性能研究

粉末冶金法是制备泡沫铝的一种操作简便、实用性强的工艺。通过调整造孔剂含量、粒径、加热温度及时间等手段 ,可控制其细观结构 ,获得孔洞分布均匀的泡沫铝样品。采用 Hopkison压杆测试技术 ,对泡沫铝试样的动态压缩性能进行测试和分析。结果表明 ,泡沫铝的平台强度取决于应变速率的高低和相对密度的大小。泡沫铝材料具有很好的吸能缓冲性能。