框架型棚洞受落石冲击时的不同垫层缓冲效果研究

依托成兰线洞口落石防护研究项目,推导了落石冲击试验研究相似准则,并研制了响应的冲击设备,开展了室内落石冲击模型试验研究。通过设置不同的冲击高度、垫层材料及垫层厚度,研究了落石冲击的峰值冲击力规律,结果表明,落石峰值冲击力随着高度增加近似线性增加,采用普通土垫层时,其厚度不应小于14cm,否则缓冲效果不明显;EPS颗粒轻质土的缓冲效果相对于普通土垫层在较小冲击高度下较差,而在较大冲击高度下,EPS颗粒轻质土缓冲效果明显优于普通土。研究结果可供框架型棚洞的设计提供参考。     

分级荷载下压力型土层锚杆承载特性试验研究

通过室内模型试验,模拟了人工土质边坡中压力型锚杆在地面荷载作用下的工作状态,研究了分级荷载作用下各层锚杆的轴向应变特征及其随荷载作用时间的变化规律.结果表明:对于人工边坡,地面荷载作用的最危险阶段出现在荷载传递过程中,边坡的压实过程也会使锚杆承受额外荷载.小荷载作用时,处于被压实范围土体内的底层锚杆在压实作用下整体发生向下的位移,基本不受轴向力,处于压实范围外的上层和中层锚杆锚固段分担由于滑坡体发生向下相对位移而引起的较小拉力;中级荷载作用时,土体仍然处于被压实过程,各层锚杆的轴向应变沿长度分布变化不大;高荷载作用下,各层锚杆锚固段逐渐起到了加固边坡的作用,整个锚固系统共同承担坡体的下滑力,直至最后发生破坏.     

高速铁路隧道洞口段危岩落石运动轨迹及冲击特性研究

1研究意义危岩是我国山区三大自然灾害之一,己成为我国西部开发和交通建设大发展的重要制约因素。危岩灾害包括危石、崩塌、落石、滚石等定义和内涵,落石是其下落的动态过程及形态。     

山洪冲击荷载下路基响应特性模型试验研究

山洪冲击公路路基产生破坏是山区常见的灾害之一,也是防灾减灾研究的重难点,针对这一科学问题,以平川泥石流为原型修建了试验模型,选定0.2cm,0.5cm,1cm和3种粒径混合的4种固相颗粒粒径组;1.034t/m3,1.067t/m3,1.10t/m3 3种容重组,进行12组工况的山洪冲击路基模型试验,选取量程为50kPa的土压力盒、DH5923采集系统和SONY高速摄像机等测试仪器进行数据和图像采集,获得了800余万测试数据.试验结果显示:山洪在行进过程中产生超高现象,山洪冲击在不同位置的动力响应曲线呈现差异,山洪冲击作用在各测点时长和冲击力均不相同,山洪冲击力最大值不完全随颗粒粒径和容重的增大而增大,平均值大小与容重、粒径大小呈正相关关系.     

坡地高层建筑非稳态雷暴冲击风荷载特性研究

目前结构风工程对于雷暴冲击风风荷载的研究多局限于稳态冲击射流模型,较少考虑风速随时间的变化以及坡地地形等因素的影响.基于冲击射流模型,引入衰减函数使得射流的入口风速更加接近真实的雷暴冲击风整个生命周期的衰变过程,并通过瞬态大涡模拟(LES)分析了坡地地形中坡顶位置处典型高层建筑的建筑风荷载特性及坡地地形雷暴冲击风场特性.结果表明,LES瞬态模拟具有较高的可靠性,非稳态冲击风场的风速波动较大,变化规律与实测的下击暴流风速曲线类似;建筑表面的风荷载具有强烈的非平稳特性,且随着风速迅速衰减;非稳态冲击风的风荷载波动大且潜在破坏能力更强;坡地地形下建筑迎风面风荷载普遍比平地小,且对建筑中上部的影响明显要大于底部,随着起坡角度的增大,建筑中上部风荷载逐渐减小.     

稳态冲击风作用下高层建筑风荷载特性试验研究

雷暴冲击风风场与大气边界层风场差异较大.为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载特性,采用静止型冲击射流装置模拟稳态雷暴冲击风风场,进行高层建筑刚性模型测压试验,讨论了不同径向位置处高层建筑局部和整体风荷载时域和频域特性.结果表明:建筑表面平均风压最大值出现的位置与径向风速峰值一致.同时,迎风面风压最大值出现在底部,明显不同于大气边界层风场中最大值靠近顶部位置的风压分布特性;径向层风荷载均值最大值出现在建筑中部,横风向和扭转向层风荷载均值为0.径向和横风向层风荷载谱沿高度不变,而扭转向层风荷载谱沿高度变化明显.     

氢在低碳钢中的渗透扩散特性

通过氢扩散理论拟合方法和时间滞后法评估了氢在低碳钢中的有效扩散系数,通过对部分衰减和积聚渗透瞬态曲线的拟合对氢在低碳钢中的扩散系数和浓度分布进行了分析。利用阳极侧完整的电流密度衰减曲线,对在阳极侧释放的可逆捕捉氢进行了表征。实验结果表明:低碳钢中的部分可逆氢可以通过阳极侧完整的电流密度衰减曲线进行表征。低碳钢中的氢陷阱以及充氢侧的浓度减缓了氢在材料中的扩散,降低了氢在材料中的扩散系数。而通过部分衰减和积聚渗透瞬态曲线的拟合较好地得到了氢在低碳钢中的实际扩散系数和浓度分布。     

冲击荷载作用下地基土变形及动力特性

为研究冲击荷载作用下地基土变形及动力特性,在ABAQUS框架内,采用Mohr-Coulomb模型、刚体冲击荷载、非线性大变形有限元算法及ALE(arbitrary lagrangian eulerian)自适应技术,计算了变形、应力和加速度。计算与现场试验结果基本一致,验证了模型的合理性。以该模型为基础,研究了不同能级、不同冲击次数、不同土体弹模对地基土体变形、应力、速度及加速度的影响。结果表明:夯沉量、隆起高度与夯击能呈线性关系,夯沉量和弹性模量近似呈线性关系;冲击荷载作用下土体呈弹塑性变形→弹性变形逐渐恢复→仅剩塑性沉降变形;冲击能量沿40°～45°向下传递且不断衰减,在施工过程宜合理确定夯间距,分遍错位夯实,确保土体得以有效处理;竖向应力时程曲线呈近似三角形形状,仅出现一次峰值应力。     

雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载频域特性

为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对5个不同深宽比(D/B)的矩形高层建筑模型进行测压试验.根据试验数据,对模型层风荷载功率谱、相关系数以及相干性进行了详细分析.结果表明:阻力系数谱基本与顺风向风速谱保持一致,随着径向距离的增加,阻力系数谱的频带变宽,主频及能量逐渐减小;升力及扭矩系数谱随模型深宽比的增大而有所差异,但变化不明显,考虑主要是受雷暴风近地面特殊的湍流风场影响;径向距离和模型深宽比对层阻力系数的相关性影响较大,对升力和扭矩系数的相关性影响相对较小;层阻力系数相干性随频率的增大呈线性减小;层升力系数相干性在低频段保持平稳,而后呈指数衰减,层扭矩系数相对较小,且随频率的增大而按指数率迅速衰减.     

吹填土在冲击荷载下的渗透性试验研究

通过制配不同细粒含量的吹填土样,在自行改装设计的渗透仪内进行了冲击荷载作用下的渗透性试验研究,试验中考虑了细粒含量、冲击能量、冲击遍数和夯后时间等4个因素对夯后土样渗透系数的影响.试验结果表明,细粒含量对冲击荷载下吹填土渗透系数的影响存在一个"分界点",其质量分数范围大致在20%～30%之间.通过对试验数据进行统计和拟合,建立了不同细粒含量吹填土在冲击荷载作用后渗透系数随时间变化的预测公式.     

冲击载荷下磁性层合梁的缓冲及衰减特性

利用在冲击载荷下磁性层合结构的层间发生滑移,进而引起刚度降低和摩擦耗能的特点,提出磁性层合缓冲及衰减的概念,研究在冲击载荷下磁性层合梁的缓冲和衰减性能。采用FEM方法分析了冲击载荷下磁性层合梁的冲击响应。通过与同样厚度的单层梁进行比较发现,在一定幅值范围的冲击载荷下,磁性层合梁不仅能使冲击响应最大峰值明显降低,而且能使冲击后的自由振动迅速衰减。     

冲击电流计特性研究

一些教科书在研究冲击电流计特性时,认为当通过冲击电流计的电量Q不变时,电量冲击灵敏度S_Q=φ_m/Q随阻尼度减小而增大,因此,测量中应以力求得到高的电量冲击灵敏度作为选择冲击电流计工作状态的原则.笔者认为这一论点值得商榷. 在实际测量中,例如测磁通变化量△ψ时,若按此原则,那么,应选欠阻尼状态,但这时偏转量减小,即测量灵敏度(磁通灵敏度)反而降低,在改变阻尼度寻求较大偏转量的过程中,不同阻尼度通过冲击电流计的电量Q值不同.对欠阻尼,因回路电阻增大,脉冲电流减小,通过的电量Q减少,冲掷角φ_m也减小.尽管此时电量冲击灵敏度(S_Q=φ_m/Q与Q无关与入有关)较高,但测量灵敏度(S_ψ=φ_m/△ψ)反而较低.因此不能以力求得到高的电量冲     

红砂岩土在四点冲击荷载下的冲击试验分析

为研究四点冲击荷载作用下红砂岩土的加固作用效应,改装手动击实仪,拆卸冲击锤固定装置,使冲击锤落距可以自主选择,对红砂岩土进行击实试验。根据试验得出的四点冲击荷载下4个冲击点所围成的正方形土柱的密度和抗剪强度的变化趋势,以及3个土层平均密度的变化,探索红砂岩土中能量的传递规律。结果表明:密度沿深度先变大后变小,距离夯点越近密度越大;抗剪强度随落距增长而增长,使其增长的主要原因是黏聚力;总冲击能持续增大到一定程度时,土体在上、下层面的平均密度的值存在一个转折点,3层土体的平均密度的变化最终将趋于一条直线。     

冲击荷载作用下软硬互层类岩石力学特性

基于三峡库区砂泥岩互层岩体的实测数据,采用相似材料以分层浇筑的方法制作软硬互层类岩石试样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,探究不同冲击速度下,不同厚度比和岩层组合方式岩样的应力波传播特性、力学性能、能量耗散特征及分形特征。研究结果表明：受波阻抗匹配效果影响,透射波率随着硬岩体积占比增大而增大;透射波率越大的岩样,其破碎时的耗散能密度越大;随着冲击速度增大,各岩样透射波率先增大后减小,动态抗压强度呈近线性增长的规律,其破坏程度逐渐加剧;在冲击荷载作用下,强度较大的类砂岩在层间面力作用下易产生沿加载方向的张拉破坏,而强度较小的类泥岩易产生与沿加载方向呈一定倾角的剪切破坏;互层岩石软岩体积占比越大,其碎块分形维数随耗散能密度增加而增加的趋势越缓。对于互层岩体的破岩施工,应选在软岩体积占比多、硬岩在外表层且交界面数量少的位置,并根据软硬岩占比情况,应该选择合适的炸药量或掘进速度,以达到更好的破岩效果。     

斜荷载冲击层合板的响应研究

为了分析层合板受到斜荷载冲击时的响应,基于Kirchhoff经典层合板理论从平衡微分方程出发推导层合板振动的控制微分方程,利用模态叠加原理求解层合板振动控制微分方程得到层合板的位移、速度和加速度的响应.给出算例,分析了冲击力的大小、冲击的角度、板的尺寸等参数对接触面上最大剪应力的影响,并给出了剪应力在接触面上的分布情况.     

冲击荷载下角焊缝动态强度试验研究

对焊喉处受拉和受剪两种受力状态的角焊缝连接件进行动态拉伸试验,研究冲击荷载作用下受力状态对角焊缝破坏形态、断面角度、极限强度的影响规律.并通过与静态力学性能比较发现,动态冲击荷载作用下,角焊缝受拉和受剪极限强度均明显提高,即动态应变率效应显著;受拉角焊缝的破坏面角度均为45°,与静力试验结果(90°左右)有显著差异.角焊缝受拉下的应变率效应比受剪时明显,且角焊缝动态极限强度增大系数随应变率的影响规律与以往文献试验结果一致.     

真空扩散焊接在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳原子、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法。但是扩散偶在制作过程中需要进行焊接。以往的焊接法,由于焊接温度很高,在焊接过程中扩散偶内部扩散组元已发生显著地扩散。本文作者把当前在焊接工艺中已用于生产的真空扩散焊接工艺用来制作扩散偶,并为此设计制作了一台专门用于制作扩散偶的小型真空扩散焊接设备。实际使用结果表明:用它制作的扩散偶,焊接温度很低≤750℃,焊接面平直,扩散组元无明显扩散(焊接过程中产生的扩散层厚≤0.02mm),且焊接强度较大,经拉伸实验证明不会在焊接面开裂。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳原子、氮原子和氧原子在不同成分的钢中的扩散规律,并测出了这些原子的扩散系数。有关这方面的工作已在其它文章中发表。     

宿州市北部第四系土层的工程特性研究

针对宿州市北部第四系土层进行分层并研究各层的工程特性,可以为研究区内工程建设提供良好的理论基础。在区域内第四系土层中采取样品并结合土工试验对目标层位的物理力学性质进行研究,结果表明:研究区内土层共分4层,其中1、3、4层为粉质壤土,具有微透水性,压缩性中等且孔隙度较小进而判断密实度较好。根据地震基本烈度数据判断地基可不进行液化判别和处理且承载力较高,第2层为砂壤土,具中等透水性且有孔隙承压水赋存其中,地基土易产生渗透变形影响基础稳定,建议对地基土进行防渗、抗冲处理。