EPS泡沫在径向不耦合爆破中吸能效应数值仿真

基于大型非线性显式动力有限元程序LS-DYNA对初始密度分别为12.0,21.0,27.0kg.m-3的聚苯乙烯(EPS)泡沫作充填材料的径向不耦合爆破进行数值模拟.分析了在嵌入不同密度EPS泡沫下混凝土爆破中的损伤以及孔壁周围压力、速度和加速度的分布与衰减规律,并与水不耦合以及空气不耦合爆破的数值模拟结果进行了对比,发现EPS泡沫可以有效地吸收爆炸能量,减小孔壁周围混凝土的损伤区范围;其次,EPS泡沫初始密度ρ0对混凝土损伤影响较大,随着ρ0的增大,EPS泡沫吸能减振功效变得相对不明显,通过调整泡沫初始密度或改变装药不耦合系数Kd可取得相近的爆破效果;最后,为了在取得较好爆破效果的同时降低爆破成本建议EPS泡沫填充时Kd取值在2.0以内.     

周期开孔圆管的准静态轴压特性

结合多胞材料的可压缩性和圆管结构的轴对称性,提出了一种周期开孔圆管的缓冲吸能新结构.通过数值模拟研究了该结构在轴向准静态加载下的力学响应.加工了典型尺寸的试件,对其进行了准静态实验研究,实验结果证明了数值模拟的可靠性.数值模拟和实验的结果表明在准静态轴压下,该结构主要变形模式为整体轴向均匀压缩,载荷位移曲线平滑,载荷力稳定且幅值较大,比吸能和冲程效率适中,缓冲吸能性能较好.讨论了几何参数对结构吸能性能的影响,发现圆管厚度对平均载荷的大小起决定性支配,二者呈现较好的线性关系,随着周期开孔数或者胞元壁厚的增加,平均载荷逐渐增加,冲程效率逐渐减小,比吸能变化不大.     

缓冲包装对甜瓜静载损伤影响的分析

通过对甜瓜在不同条件下采用缓冲材料包装前后的静载压缩实验以及缓冲材料的拉伸实验,分别获得了甜瓜裸果和缓冲包装后的压缩特性及缓冲材料的拉伸特性.结果表明:采用缓冲材料能明显改善甜瓜果实受压过程中的变形情况;缓冲材料EPS的纵向拉伸强度高于EPE,在相同加载速率下,使用EPS薄膜作为缓冲包装材料时,果实受压的最大屈服极限比使用EPE时增加了20%,且果实的受损情况明显减小.实验分析可为防止和减轻甜瓜在储运中由于挤压等机械胁迫造成的损伤而进行的缓冲包装设计提供一定的理论依据.     

纸塑缓冲结构改良设计

缓冲包装的内衬件,一般均采用EPS(可发性聚苯乙烯泡沫塑料),而EPS废弃物造成的白色污染也是触目惊心的,进入环境后,很难降解,EPS采用的氟氯烃发泡剂对臭氧层具有破坏作用,国际上已经禁止使用,给我国电子产品的出口带来了障碍.因此,迫切需要寻找一种新型的可降解的缓冲包装材料.纸浆模塑制品原料来源丰富,无毒,无味,具有一定的抗震性能,目前只适用于手机等内衬缓冲材料.它作为环保型缓冲材料,有着特殊的缓冲机理.为了生产出缓冲性能优良的纸塑缓冲材料,其缓冲结构设计非常重要.因此,本文通过对纸颦缓冲机理的分析以及缓冲结构设计要素的总结,对其结构进行了优化设计,提供了基本的理论依据.     

热老化对聚苯乙烯缓冲材料振动传递特性的影响

 通过正弦扫频振动实验及测试,研究了热老化后聚苯乙烯（EPS）缓冲材料振动传递特性的影响因素及变化规律。结果显示,随着热老化时间延长,EPS材料的阻尼比减小,振动传递率的峰值增加,表明热老化使EPS材料的吸振性能降低;在相同热老化时间条件下,随着载荷的增加,EPS材料的振动传递率增大,且载荷越大其振动传递率增大越快,同时振动系统固有频率呈减小趋势,表明载荷越大EPS缓冲材料传递的响应加速度越大;随着密度的增加,EPS材料的固有频率增大,振动传递率的最大值呈增大趋势,表明EPS材料密度较小时,其柔韧性较好,振动传递率较低,具有较强的隔振性能。     

EPS土工泡沫作为挡土墙抗震缓冲层的数值模拟

考虑到EPS（聚苯乙烯泡沫）具有自重轻、耐久性好、抗震性能好等特点,利用有限元程序建立设置EPS缓冲层的挡土墙模型。通过对高为4 m和8m的重力式挡土墙模型的地基底部边界施加不同振幅强度（0.1g ~ 0.7g）和频率为3Hz的简谐激励,研究了EPS厚度、振动强度与墙体位移增量、墙体转角和侧向推力增量之间的关系。参数结果表明：EPS是一种经济、隔离振动效果好的缓冲层,可以有效地减少重力式挡土墙结构的振动反应。墙体受振动引起的位移增量、转角增量和侧向推力增量随着EPS缓冲层相对厚度的增加而增大,两种高度的墙体分别在缓冲层厚度达到20%、40%时,隔离振动的效率达到最优,并且能显著减小墙体的侧向土压力。     

EPS土工泡沫缓冲层的抗震效果数值模拟

为探究EPS土工泡沫作为挡土墙缓冲层的抗震效果,利用有限元程序建立设置EPS缓冲层的挡土墙模型.通过对高为4 m和8 m的重力式挡土墙模型的地基底部边界施加不同振幅强度(0.1g～0.7g)和频率为3 Hz的简谐激励,研究EPS厚度、 振动强度与墙体位移增量、 墙体转角和侧向推力增量之间的关系.结果表明:EPS是一种经...     

箱梁合龙段底板崩裂机理及设计

基于非线性有限元数值模拟方法,考虑混凝土非线性力学特性,建立了包含竖向双层波纹管孔道的精细化数值有限元模型,分析了箱梁合龙段底板从开始加载至最终破坏的损伤发展过程.基于精细化数值模型分析结果,讨论了崩裂成因.研究表明,箱梁合龙段底板崩裂成因共有5种:孔肋间混凝土竖向受拉、波纹孔道下方混凝土冲切、孔肋顶部和底部混凝土横向开裂、波纹管与混凝土的剥离以及底板弯曲开裂和梗腋位置剪切开裂.根据5种崩裂成因出现的先后顺序,认为控制底板崩裂破坏形式为波纹管下方混凝土冲切破坏及孔肋间竖向受拉破坏.最后,提出了孔肋间受拉破坏承载能力设计公式和底板抗冲切承载能力设计公式.     

聚氨酯/蜂窝铝复合材料的压缩力学行为及缓冲吸能特性

对空芯蜂窝铝(六边形孔)、聚氨酯、聚氨酯/蜂窝铝复合材料进行压缩试验,分析蜂窝铝和聚氨酯复合后的压缩力学行为及缓冲吸能特性.结果表明：复合材料的应力-应变曲线表现出弹性、屈服和密实三个阶段,初始刚度和屈服应力较空芯蜂窝铝有很大提高;蜂窝铝的加入使聚氨酯的变形回复降低25%;复合材料的最大吸能效率是单纯聚氨酯的1.47倍,且较大应力下复合材料具有比单纯聚氨酯更好的吸能效率;聚氨酯填充1 mm孔径蜂窝铝复合材料的最大吸能效率是聚氨酯填充2 mm孔径蜂窝铝复合材料的1.37倍;加载速率越大,吸能效率的峰值越大,且在达到最大吸能效率时的应力越大.     

5种多孔菌发酵胞外多糖抗氧化性能研究

选取小孔硬孔菌、硬毛栓孔菌、二年残孔菌、银杏多孔菌和血红密孔菌为菌种,发酵制得了5种多孔菌胞外多糖(EPSⅠ～Ⅴ)并进行了分离纯化.通过抑制自由基氧化DNA及捕获自由基反应探究了5种EPS的抗氧化性能和还原能力,对比确定了不同多孔菌EPS抗氧化活性差异.结果表明:5种多孔菌EPS均能够抑制自由基氧化DNA并捕获自由基,...     

柱形装药在混凝土中爆炸破坏效应数值模拟研究

为研究装药在混凝土中的爆炸破坏效应,利用LS-DYNA对有无预制孔以及预制孔填充土壤3种情况下的半无限混凝土介质中柱形装药的爆炸破坏过程进行了数值模拟研究.通过与实验结果比较,确定了计算模拟方法的有效性.通过数值模拟,定量研究了无填充预制孔、预制孔填充土壤以及无预制孔情况下,混凝土损伤破坏区域的大小.研究结果表明,无预制孔情况下爆腔和漏斗坑尺寸最大,无填充预制孔时最小.比较了3种工况下,同一位置点处质点的抛掷速度.     

粉末冶金泡沫铝泡孔演化的研究

着重研究了粉末冶金法泡沫铝在不同发泡时间下的泡孔形貌和泡孔内表面褶皱的变化.结果表明:随着发泡时间的延长,气泡由近球形泡孔向多边形泡孔演化,布拉德边界逐渐变小和泡壁更薄,并出现了泡壁局部断裂以至于泡孔破裂并合并;早期的类裂纹孔是粉末冶金发泡过程中的固有特征,这是由粉末冶金前驱体内部存在的垂直于压制方向的内应力释放所造成的;泡孔内的褶皱反映了泡孔结构的演化过程,发泡前期泡孔内表面比较光滑,存在少量的褶皱,发泡中期内表面的褶皱以凸起为特征,后期由于重力作用的加剧和泡孔表面能的进一步升高,形成了带状褶皱的形貌.     

气吸式扇贝脏器分离装置流场计算机模拟

研究了一种气吸式扇贝脏器分离装置.建立了不同尺寸的变截面进风口的模型,以压力实验值作为数值模拟的边界条件,以气吸式扇贝脏器分离装置的气室为研究对象,运用Flow EFD软件对分离装置的变截面进风口在抬升吸附、脏器抽取和贝壳置回3个阶段的进风口流场特性进行数值模拟.并对上述3个过程分别进行了试验.结果表明:数值模拟结果与实际情况吻合良好,气室下部气流分布均匀,气室内吸孔之间的气流没有明显干涉,半壳贝吸附抬升、内脏分离和置回过程均能顺利完成.     

汽车保险杠碰撞的数值模拟

根据保险杠低速碰撞试验规范的要求,应用ANSYS/LS-DYNA软件进行汽车保险杠碰撞数值模拟仿真,得到变形、速度、加速度、碰撞力等特征参数,低速碰撞仿真中获得的这些参数可以作为保险杠结构设计的参考依据．利用台车进行保险杠的低速碰撞试验,对仿真结果与试验结果之间存在的误差进行分析,仿真和试验结果都表明简易型保险杠在低速碰撞过程不能充分发挥其缓冲吸能作用并且发生压渍失效,而改进设计后的缓冲吸能式保险杠具有较好的吸能特性和耐撞性能,在发生低速碰撞冲击时能很好地起到保护汽车其他元件的作用。     

高吸油性能软质聚氨酯泡沫的合成研究

以聚醚多元醇(N220、N330)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,采用一步发泡法,合成一种泡沫质地柔软、泡孔结构较好且具有较高吸油性能的软质聚氨酯泡沫.研究了催化体系、TDI指数、物理发泡剂、聚醚多元醇、水、泡沫稳定剂等对泡孔结构和吸油性能的影响.得到了最佳工艺配方,即:聚醚多元醇100份,TDI指数103%, A33为4.8份,辛酸亚锡(T9)0.8份,泡沫稳定剂为4份,物理发泡剂(141b)20份,水10份.制得的泡沫结构较好时,对原油的吸油倍率为35 g/g.     

含孔薄壁方管结构吸能的数值模拟研究

针对含孔薄壁方管的力学性能有较大差异的问题,对于不同结构的铝合金薄壁方管,分别进行轴向冲击载荷作用下的有限元数值模拟的动态力学行为研究. 比较了各种薄壁开孔结构的能量吸收性能,及其耐撞性的各种参数,如比吸能(SEA)及平均破坏力、峰值破坏力等. 研究结果表明,与无孔方管对比,开孔方管初始峰值载荷变化很小,但是其比吸能有不同程度的变化. 在本文研究的范围内,开孔位置为L₀=0.50L的4方孔方管吸能效果最好.     

改性再生EPS轻混凝土正交试验

以再生EPS为骨料,掺入2%聚丙烯纤维与改性剂配制轻混凝土.将再生EPS轻混凝土抗压强度、抗折强度作为考核指标,采用正交试验方法,分析研究水灰比、细砂、再生EPS、改性剂掺量对表观密度为400~600kg/m~3的再生EPS轻混凝土性能指标的影响,利用方差和极差分析的方法确定影响再生EPS轻混凝土强度各因素的主次顺序及试验研究的最佳配合比.试验结果表明:表观密度为400~600kg/m~3的改性再生EPS轻混凝土的抗压强度和抗折强度的主要影响因素是水灰比和细砂掺量;综合考虑再生EPS轻混凝土的力学性能,其最佳配合比为水灰比0.42、细砂质量分数23%、有机改性剂质量分数2.68%、再生EPS质量分数1.5%.     

台阶开孔式缓冲结构对隧道气动效应分析

随着列车速度的不断提升,列车由明线驶入隧道所引发的微气压波问题变得日益突出,有关研究表明：组合型式缓冲结构较单一型式缓冲结构能更好的缓解微气压波的影响,为了进一步减缓微气压波对隧道周边环境的影响,本文提出了台阶开孔式组合型缓冲结构。基于 两方程紊流模型,运用数值模拟的方法,从开孔距离、开孔率、开孔数量、开孔位置四个方面进行研究,对列车驶入隧道所引起的初始压缩波压力和压力梯度值进行具体分析,得出优化设计参数。台阶开孔式缓冲结构对初始压缩波压力最大值的影响较小,最大压力值差值保持在10Pa内,但对初始压缩波压力梯度值影响较大。当开孔距离为4m、开孔率α为36％、开孔数量为2孔、开孔位置为顶部开孔时,为最优工况,对压力梯度的减缓效果达到了60.14％。     

航天器着陆缓冲技术研究进展

航天器着陆缓冲是所有需要着陆的航天器完成整个飞行程序的最后一个环节,该技术最终实现航天器的无损着陆,是后续载人和深空探测的重要关键技术之一,其工作结果往往会影响整个任务的成败。该技术的核心内涵是冲击过程中,航天器通过气、液、固等多种形式的介质的形变,吸收着陆冲击过程中的能量,使被缓冲目标的过载值满足目标值要求。基于能量传递过程,围绕航天器自身主动吸能以及冲击介质能量吸收两个维度对能量传递路径进行了分析,给出了主动吸能阶段设计的原则。结合典型航天器缓冲吸能设计的应用进行了分析,给出了各类缓冲吸能设计的准则。最后围绕航天器着陆缓冲技术内涵,对该技术的关键技术进行了梳理,围绕后续该技术在航天任务中的应用进行了展望。     

轴向压缩下泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性研究

利用有限元软件ABAQUS对7种不同几何尺寸的泡沫铝填充管进行准静态轴向压缩的数值仿真分析,系统地研究了管的高度、壁厚、直径以及泡沫铝的填充对圆管吸能性能的影响;与实验对比,分析了7种泡沫铝填充试件的平均载荷、初始峰值载荷、比吸能(ESA)和压缩力效率(ECF)等吸能评价指标。研究结果表明,泡沫铝填充管在准静态轴向压缩时,管的壁厚与直径对管的吸能性能有显著影响;管的高度对其吸能性能影响较小,但高度的增加可以增加管的总吸能;泡沫铝的填充提高了管的承载力、总吸能、比吸能和压缩力效率。本研究成果可为设计理想的缓冲吸能装置提供一定的技术依据。