动态力学特性

摘要： 为探究部分充液多胞元结构的抗冲击防护性能,结合充液内凹胞元的落锤冲击试验,建立了充液内凹胞元、部分充液内凹多胞元结构的冲击动态特性二维FEM数值分析,计算得到了部分充液内凹多胞元结构的变形破坏模式,讨论了不同冲击速度下部分充液内凹多胞元结构的动力学响应特性。结果表明:在充液胞元破损后,水介质会流入相邻未充液胞元,形成二次鼓胀吸能效应,从而有效提高结构壁面的变形吸能水平;结构中的充液区域和未充液区域的变形破坏模式分别为鼓胀拉伸和屈曲弯折;随着冲击速度的提高,结构的单位体积应变能以及对初始冲击载荷的削弱作用均得到增强。横向充液方式可以等效为变刚度弹簧的串联布置,该方式仅影响结构的局部刚度,纵向充液方式可以等效为多层变刚度弹簧的并联布置,该方式会影响结构的整体刚度;充液区域与未充液区域的等效刚度呈动态变化,结构变形模式由各区域实时的等效刚度决定。当载荷冲击速度较高时,横向和纵向部分充液内凹多胞元结构对初始冲击载荷的削弱能力均优于未充液内凹多胞元结构。

摘要： 为研究花岗岩在中高应变率下的动态力学特性,文章以细粒花岗岩为试验对象,利用分离式霍普金森压杆系统分别开展了单轴压缩和围压为0 MPa、5 MPa、10 MPa和15 MPa的三轴压缩动力试验,获得了不同初始围压和不同应变率下花岗岩的动态应力-应变曲线,并验证了超声波波速测量试样损伤的有效性。试验结果表明:在围压15 MPa以下,花岗岩速率效应比围压效应更显著;单轴SHPB试验可获取更高应变率,最大值为132s-1;花岗岩冲击损伤变量随峰值应力的增大而增加。

摘要： 深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制类煤试样的静态和动态力学特性与天然岩石相似。基于砂型3D打印试样,通过开展单轴压缩、巴西劈裂等力学试验,揭示了砂型3D打印试样与煤样弹塑性力学特性的相似性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同动静组合加载试验,采用宏观破碎块度和细观电镜扫描综合分析等手段,对不同动静组合荷载下砂型3D打印试样的动力响应与破坏特征进行研究。结果表明:砂型3D打印试样的动态强度和组合强度与冲击气压的增大呈正相关关系,动态强度与轴压的增大呈负相关关系,组合强度随轴压的增大呈先增大后减小的变化,这说明岩石抵抗动载的能力随轴压的增大呈先增强后减弱的变化;随着静、动荷载水平的提高,试样的破碎块度逐渐细粒化,其中动载对试样破碎程度的影响最显著。揭示了砂型3D打印试样的动力学特性并验证了其应用于煤岩动力学试验的可行性,为采用砂型3D打印技术开展岩石动力学试验提供了重要基础,研究结果有助于进一步揭示不同地应力与动载条件下围岩动力破坏规律。

摘要： 混凝土本身为不可燃材料,但在高温作用之后,混凝土内部会发生复杂的物理、化学反应,混凝土力学特性的弱化作用十分显著,甚至会影响混凝土结构的使用与安全,且火灾后往往会发生混凝土结构的坍塌等二次事故,所以进行高温作用后混凝土结构的损伤的研究以及安全评估非常必要。通过霍普金森压杆(SHPB)试验,进行四种不同温度(25°C、200°C、400°C、600°C)混凝土的冲击力学试验,分析混凝土动态轴压荷载下的应变率敏感性以及温度相关性。使用GaussAmp峰函数描述单位体积能量吸收曲线,建立了高温混凝土动态本构模型,模型结果与试验结果拟合较好。

摘要： 水-岩作用引起的岩体强度劣化在水利工程中备受关注。为研究不同含水率金沙峡水电站灰岩动力学特征,利用分离式霍普金森压杆对不同含水率灰岩进行动态冲击试验,分析了灰岩动态应力-应变形态、力学参数劣化及微观结构特征。结果表明,含水率对动态应力-应变曲线具有显著影响,含水率增大时曲线路径相对缩短;平均动态峰值应力、动态应变及弹性模量与含水率呈负相关。随含水率增大,水-岩溶蚀导致灰岩产生大量微裂隙,引起声波能量的耗散增加,波速随含水率增大呈一阶指数函数衰减。不同含水率下灰岩的软化程度具有显著差别,软化系数呈对数函数增大;水-岩溶蚀加剧了内部结构软化,灰岩内部微观结构大致由密实胶结结构向多孔隙疏松的微观结构过渡,溶蚀孔隙数量增多、尺寸增大。

摘要： 为研究不同长度(0 mm、3 mm、6 mm、12 mm)碳纤维增强混凝土在高温(25°C、100°C、200°C、400°C)作用下内部孔隙结构变化及动态力学特性,采用核磁共振(NMR)技术分析试件T谱分布及孔隙率变化情况,并利用霍普金森压杆对不同高温作用下混凝土试件开展动态单轴冲击压缩试验,分析碳纤维长度、温度对混凝土动态力学性能的影响。结果表明:纤维长度为6 mm时对混凝土增强效果最好,温度升高会减小试件的强度和质量;碳纤维增强混凝土T谱曲线为双峰型,纤维长度为0 mm时试件T谱峰值最大,孔隙数量最多,纤维长度为6 mm时峰值最低,纤维的掺入能有效减少孔隙数目;随着温度的升高,T谱峰值增高,试件内部孔隙数目随之增加,孔隙率变大,温度效应造成了试件的劣化;碳纤维的掺入能增强试件动态抗压强度,有效减小极限应变,温度的上升会对碳纤维增强混凝土造成损伤,降低其动态抗压强度与应变率效应,DIF随之降低。

摘要： 冻融环境会对混凝土材料造成损伤,基于试验研究短切玄武岩纤维(6 mm)混凝土在冻融循环作用下的损伤演化规律及动态力学特性,采用非金属超声波检测仪测量纤维掺量为0%、0.2%、0.4%、0.6%时玄武岩纤维混凝土在不同冻融循环次数下(0次、25次、50次、75次、100次、125次)的纵波波速,利用霍普金森压杆进行短切玄武岩纤维混凝土动态单轴压缩试验,分析纤维掺量及冻融循环次数对玄武岩纤维混凝土质量、纵波波速及动态力学性能的影响规律,并结合电镜扫描(SEM)观察冻融循环作用下试件内部微观结构。结果表明:冻融作用会使混凝土材料发生疲劳损伤,材料表面发生剥落破坏,质量减小,纵波波速降低,玄武岩纤维的掺入会增加试件整体性,降低冻融作用对混凝土产生的疲劳损伤,掺量为0.4%时效果最佳;冻融循环使试件在动载作用下动态峰值应力、弹性模量及韧性降低,峰值应变增加,相同冻融次数下随着纤维掺量的增加,试件韧性先增大后降低;SEM试验结果表明冻融循环作用会使混凝土内部裂纹扩展,增大损伤程度,纤维的掺入会降低试件冻融损伤程度。

摘要： 为探究热处理后矿岩的动态力学特性及损伤破坏特征,以含铜矽卡岩为研究对象,开展“岩样密度、热处理温度、冲击气压”三因素影响下的动态冲击试验研究。研究结果表明:“三因素”对含铜矽卡岩本构曲线变化趋势的影响不明显,都未改变动态压缩应力-应变曲线先后经历的似直线段、非线性上凸段、类平台段和峰后下降段;但含铜矽卡岩的动态峰值应力、动态变形模量却随热处理温度的升高而减小,随岩样密度的增大而增大;基于生物种群理论定义了可反映热损伤程度的损伤变量,并得出岩样内部损伤先后经历了缓慢增加-快速增加-减速增加-宏观破坏四个阶段;接着,通过捕捉冲击过程中岩样的损伤历程、分析破碎块度的形状及分形维数特征,得出裂纹起裂于岩样入射端,且分形维数的变化规律与破碎岩块块度随热处理温度、岩样密度、冲击气压变化而变化的规律相呼应;最后结合岩样内部破裂面形态及碎块多呈长条状、三棱锥状和粉末状,得出热处理后含铜矽卡岩的破坏模式复杂多变,且以拉伸破坏和压剪破坏为主,以混合型摩擦破坏为辅。基于研究结论,可推测热处理温度、动态扰动都对矿岩的动态强度劣化、损伤破碎程度起促进作用,而岩样密度的增大有利于提升矿岩抗外界冲击荷载的能力,其为深部资源开发利用及围岩状态控制方案的制定提供了理论参考。

摘要： 为研究温度对考虑黏弹性的钢-橡胶对滚结构的动态力学特性的影响,通过钢-橡胶对滚结构实验平台进行钢-橡胶对滚结构动态力学特性实验,测得在连续转动过程中橡胶辊的温度变化以及压深变形量、接触宽度等,分析温度对橡胶辊压深变形量及接触宽度的影响.采用与实验平台橡胶辊相同材料的圆盘形试样进行动态热分析实验,得到不同温度下的橡胶应力松弛曲线以及不同频率下的损耗因子;基于此实验数据,对橡胶材料进行本构模型参数辨识,得到不同温度下超弹、黏弹参数;最后对钢-橡胶对滚结构进行不同温度下的瞬态动力学仿真,讨论橡胶辊的黏弹性强弱与温度的关系,分析不同温度下橡胶辊的压深变形量、接触宽度、von Mises应力应变、接触压力以及接触刚度等特性.结果表明:橡胶辊的黏弹性程度随温度的升高而减弱;温度对橡胶辊动态力学特性的显著影响表现在von Mises应力、接触压力及接触刚度随温度的升高而减小,von Mises应变、压深变形量及接触宽度随温度的升高而增大.

摘要： 为研究冲击载荷作用下煤的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆试验系统,通过钢制套筒施加环向约束,对煤样进行不同应变率和不同应力状态冲击压缩试验.研究结果表明:应变率和约束状态对煤样应力应变及破坏模式影响显著,随着应变率提高,被动围压条件下煤样应力应变曲线具有明显的屈服平台,塑性流动增强.应变率在30.4～328.7 s-1范围,径向自由下煤样峰值应力为15.32～69.53 MPa,被动围压条件下煤样峰值应力为15.11～104.46 MPa.当应变率高于100s-1时,被动围压条件下煤样的峰值应力明显高于径向自由条件.由于套筒约束的被动围压作用,煤样破坏形态呈现为压剪破裂模式,与径向自由条件下破碎特征不同.冲击载荷作用下煤样所受被动围压处于不断变化过程,被动围压随轴压增加而快速增长,两者呈正相关二次函数关系.

摘要： 冻土的动态力学特性研究是冻土静力学研究的发展和分析冻土体动力失稳等特征的重要基础。综述了国内外研究现状可知,冻土力学特性的研究集中在冻土的静态力学方面,动态力学性能研究大多是低频或小幅值的振动加载下的情况。根据应变率大小,采用分离式Hopkinson压杆装置研究冻土的高应变率下的冻土动态力学特性是可行的。冻土动态力学性能的研究是煤矿冻结法施工及人工冻结工程建设中安全有效快速施工的重要基础研究,具有重要的理论意义和工程应用前景。

摘要： 试验设计了再生粗骨料取代率为100％的模型再生混凝土(MRC)、模型普通混凝土(MC)、再生粗骨料取代率55％的模型再生混凝土(MCP)和模型砂浆(MM)4种试件,在不同应变速率下进行单轴受压试验.研究表明:随着加载应变速率的提高,试件应力-应变曲线形状相似,峰值应力和弹性模量表现出增大的趋势,峰值应变的变化无明显规律;MRC、MC、MCP试件破坏时裂缝最先出现在界面区附近,然后逐渐发展直至贯通,随着应变速率的提高,裂缝较宽且开展更快,试件完全断裂成若干碎块;模型再生混凝土静态强度越低,峰值应力和弹性模量增长越大,动态效应越显著;再生粗骨料取代率为55％时,峰值应力和弹性模量增长最大;模型砂浆试件的动态效应最显著,模型普通混凝土和模型再生混凝土次之,且相差不大.

摘要： 对相变增韧陶瓷的动力学特性进行了实验研究.首先在准静态压缩载荷下,相变增韧陶瓷材料的应力应变关系近似为线性关系,并没有明显的塑性变形,试件呈现出脆性破坏的模式,ZrO2颗粒的添加提高了ZTA陶瓷的抗压强度.然后改进SHPB试验装置,在入射杆前端添加波形整形器和试件两端添加垫块,以满足试验的基本假设,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线.三种不同配比的陶瓷在动态条件下都表现出明显的应变率效应,动态抗压强度随应变率增加而提高,同时应力应变曲线明显呈非线性;在同一应变率水平(780s-1)下,15％ZTA具有最大的抗压强度.ZTA在低应变率下(400s-1)陶瓷材料呈拉伸破坏,形成等厚度碎块;而在高应变率下(1400 s-1),陶瓷材料为粉碎型压缩破坏.

摘要： 考察蒙脱土对硅橡胶基磁流变弹性的动态力学特性和磁流变性能的影响,通过调节体系中蒙脱土的含量优化硅橡胶磁流变弹性体的综合性能。研究结果表明,当弹性体中蒙脱土的含量在4.6％时,硅橡胶基磁流变弹性体/蒙脱土复合材料的模量比纯弹性体的模量提高了近345％,硅橡胶磁流变弹性体的磁致模量达到1.76MPa,磁流变效应为63.7％。

摘要： 混凝土在冲击、爆炸、地震等动荷载下的动力特性研究对公路、桥梁、大坝等结构的设计和计算有着重要的意义.本文回顾了混凝土动力特性这一课题的研究历史,按时间顺序介绍了国外的研究现状,介绍了国内主要研究机构的研究内容及其成果.内容涉及到试验研究、理论历史分析、及数值模拟等三个方面.最后指出目前的研究热点,为进一步的研究提供参考.

摘要： 国内目前正陆续进行大型离岛式工业区及海埔新生地之开发,其中大部份系采用水力填筑方式来构筑.本研究所采用土壤系为云林离岛工业区计书工址附近之砂土,该土样由于受到浊水溪流域源头母岩之影响,砂土颗粒大多呈板状,颗粒长轴方向有朝向水平排列之趋势,经研究其组构异向性将对此地层渗透性与动态力学行为产生影响.本研究乃利用模拟方式,以水力输砂法、实降法及湿捣法等不同试体准备方式制作重模试体,模拟此颗粒结构具异向性之人工填筑地盘,归纳比较其渗透性、抗液化潜能及动态变形等特性,以提供实际工程之参考.

摘要： 国内目前正陆续进行大型离岛式工业区及海埔新生地之开发,其中大部份系采用水力填筑方式来构筑.本研究所采用土壤系为云林离岛工业区计书工址附近之砂土,该土样由于受到浊水溪流域源头母岩之影响,砂土颗粒大多呈板状,颗粒长轴方向有朝向水平排列之趋势,经研究其组构异向性将对此地层渗透性与动态力学行为产生影响.本研究乃利用模拟方式,以水力输砂法、实降法及湿捣法等不同试体准备方式制作重模试体,模拟此颗粒结构具异向性之人工填筑地盘,归纳比较其渗透性、抗液化潜能及动态变形等特性,以提供实际工程之参考.

摘要： 国内目前正陆续进行大型离岛式工业区及海埔新生地之开发,其中大部份系采用水力填筑方式来构筑.本研究所采用土壤系为云林离岛工业区计书工址附近之砂土,该土样由于受到浊水溪流域源头母岩之影响,砂土颗粒大多呈板状,颗粒长轴方向有朝向水平排列之趋势,经研究其组构异向性将对此地层渗透性与动态力学行为产生影响.本研究乃利用模拟方式,以水力输砂法、实降法及湿捣法等不同试体准备方式制作重模试体,模拟此颗粒结构具异向性之人工填筑地盘,归纳比较其渗透性、抗液化潜能及动态变形等特性,以提供实际工程之参考.

摘要： 国内目前正陆续进行大型离岛式工业区及海埔新生地之开发,其中大部份系采用水力填筑方式来构筑.本研究所采用土壤系为云林离岛工业区计书工址附近之砂土,该土样由于受到浊水溪流域源头母岩之影响,砂土颗粒大多呈板状,颗粒长轴方向有朝向水平排列之趋势,经研究其组构异向性将对此地层渗透性与动态力学行为产生影响.本研究乃利用模拟方式,以水力输砂法、实降法及湿捣法等不同试体准备方式制作重模试体,模拟此颗粒结构具异向性之人工填筑地盘,归纳比较其渗透性、抗液化潜能及动态变形等特性,以提供实际工程之参考.

摘要： 本发明公开了一种高温环境固体材料动态拉剪力学特性测试装置及测试方法，所述装置包括：动静组合剪切加载系统、法向拉力加载机构及温控系统。本装置通过设置动态拉剪模具实现法向拉应力作用下的骨头状岩石类固体材料动态剪切试验研究，通过设置对中模块减少由于剪切位移导致的偏心拉应力，设置控温箱体对试样温度进行调节，可以开展高温条件下岩石等固体材料在静态拉应力作用下的动静组合剪切力学特性测试研究，使得本发明下的岩石等固体材料动态拉剪力学特性测试结果更加接近真实情况，对工程实践具有重要的科学价值和实际意义。

摘要： 本发明公开一种用于回转支承动态特性仿真分析的动力学建模方法，包括：建立回转支承等效动力学刚柔耦合模型；回转支承等效动力学刚柔耦合模型设置与动力学仿真计算；回转支承内圈与外圈相对变形试验及内圈与外圈应力试验；回转支承等效动力学刚柔耦合模型的校准；对校准后的回转支承等效动力学刚柔耦合模型进行仿真计算，并在仿真数据与试验数据的吻合度达到预设范围时，确定最终的回转支承等效动力学刚柔耦合模型。本发明提高了回转支承滚道接触变形与接触应力的仿真精度与计算效率，以及回转支承滚道接触变形与接触应力仿真方法的实用性与可操作性。

摘要： 本发明涉及土木工程技术领域，具体的说是一种桩土力学特性动态试验设备，包括从上往下依次通过一组支撑柱串联固定连接的顶板、支撑盘和底盘，在支撑盘与底盘之间嵌入安装膜箱，膜箱包括圆形的橡胶膜筒、底托板和盖板；底托板同轴嵌入安装在底盘中部，底托板设置在橡胶膜筒下端，盖板用于密封橡胶膜筒的上端口，盖板穿过支撑盘并通过一组安装柱与顶板固定相连；顶板中部设有竖向加载装置，橡胶膜筒外圈至少设有一个水平加载装置。本发明通过控制每个伸缩杆的位移行程，在伸缩杆行程相同时，则相应的各个方向对桩柱施加一样大小的水平压力，在行程不同时，则实现不同侧压力不同的状态，灵活多变，适应不同的实验要求。

摘要： 一种变电站套管系统的动态力学特性分析方法，属于变电站设施承载特性分析领域。它包括：获取能够输入力学分析软件的变电站套管系统装配模型，变电站套管系统装配模型能够表达零部件间的力学作用关系；在力学分析软件中，加载用于模拟环境扰动的外部动载荷，求解变电站套管系统装配模型在外部动载荷作用下的动态响应；外部动载荷包括风场动载荷；获取力学分析软件输出的变电站套管系统装配模型的动态力学特性数据。采用本发明方法可以在浪费极少资源的条件下，较为准确、全面的获取变电站套管系统的动态承载特性数据。本发明还公开了一种存储有变电站套管系统动态力学特性分析程序的计算机可读介质，包括输入模块、力学分析模块、输出模块。

摘要： 发明公开了一种PVDF压电薄膜传感器动态力学特性标定方法：(1)搭建标定装置：霍普金森杆，钢球，落球机，压电测力平台和PVDF压电薄膜；(2)钢球由静止到做自由落体运动并撞击到霍普金森杆上使其产生应变；(3)由压电测力平台获取钢球撞击霍普金森杆时产生的冲击力大小，同时，获取PVDF压电薄膜的输出电荷；(4)更改钢球的质量进行重复标定实验，利用最小二乘法对若干次测量结果进行拟合，获得PVDF压电薄膜的压电常数标定结果。本发明以压电薄膜的压电常数为研究对象，对其在受动态力的情况下进行标定，通过进行理论推导和搭建标定装置，最终获得压电薄膜在拉伸方向上的压电常数，以进一步提高动态测量的准确性，为后续动态力值的测量提供基础。

摘要： 本发明公开一种充填体全龄期动态力学特性测试方法，步骤为：制作充填体试样；测试充填体试样的波阻抗，寻找与充填体波阻抗匹配的岩石制作长杆，作为SHPB试验系统的入射杆和透射杆，建立改进的摆锤冲击加载SHPB试验装置；利用摆锤冲击加载SHPB试验装置进行不含试样的冲击试验，结合一维黏弹性应力波分析程序，得到岩石长杆的黏性系数；利用摆锤冲击加载SHPB试验装置进行充填体冲击试验，测试充填体的动态抗压强度、动态应力应变曲线和强度的应变率效应。本发明是一种低波阻抗充填体或岩土材料的动态力学特性测试方法，通过改进的摆锤冲击加载SHPB试验装置用于研究充填体的动态力学特性，为矿山充填工艺改进提供理论基础。

摘要： 本发明实施例公开了一种动态力学特性的测量方法及装置，所述方法包括：四个阶段，阶段一，非饱和含水合物沉积物样品制备，并进行核磁共振测量；阶段二，非饱和含水合物沉积物样品制备，再进行静态三轴加载，并核磁共振测试；阶段三，非饱和含水合物沉积物样品制备，再进行动态三轴加载，并核磁共振测试；阶段四，非饱和含水合物沉积物样品制备，先进行动态三轴加载，再进行静态三轴加载，并核磁共振测试四个阶段，获取含天然气水合物沉积物在动载荷作用下的宏观动态响应、残余强度，并借助测量微观孔隙结构变化，解释宏观响应。

摘要： 一种变电站套管系统的动态力学特性分析方法，属于变电站设施承载特性分析领域。它包括：获取能够输入力学分析软件的变电站套管系统装配模型，变电站套管系统装配模型能够表达零部件间的力学作用关系；在力学分析软件中，加载用于模拟环境扰动的外部动载荷，求解变电站套管系统装配模型在外部动载荷作用下的动态响应；外部动载荷包括风场动载荷；获取力学分析软件输出的变电站套管系统装配模型的动态力学特性数据。采用本发明方法可以在浪费极少资源的条件下，较为准确、全面的获取变电站套管系统的动态承载特性数据。本发明还公开了一种存储有变电站套管系统动态力学特性分析程序的计算机可读介质，包括输入模块、力学分析模块、输出模块。

摘要： 本实用新型提供一种全光纤激光干涉测速装置和岩体动态力学特性试验装置，属于激光测量技术领域，包括光纤激光器和分光镜，分光镜的透射出光方向设置靶体，靶体用于受高速冲击产生冲击波以在靶体中传播，分光镜的反射出光方向设置1×2光纤耦合器，光纤激光器出射的激光束透过分光镜照射靶体表面，照射靶体表面后的反射激光束经分光镜反射至1×2光纤耦合器的输入端，1×2光纤耦合器两个输出端分别连接第一光电探测器和干涉仪，干涉仪输出端连接第二光电探测器，第一光电探测器和第二光电探测器分别连接采集器，采集器分别采集反馈信号获取靶体在冲击波作用下的自由面速度和靶体的粒子速度，激光束波长600nm～740nm实现有效测量。

摘要： 一种岩石动态力学特性实验装置，涉及岩石动态力学研究技术领域。该岩石动态力学特性实验装置包括依次连接的压力驱动机构、发射机构和靶室，还包括具有检测组件和分析组件的测试分析机构；压力驱动机构用于驱动可进行岩石超高应变速率力学特性实验或进行超高速岩体侵彻特征实验的作用对象通过发射机构进入靶室，靶室内设有用于与作用对象作用的待测试靶体，检测组件设于靶室内用于检测作用对象受驱进入靶室的速度、待测试靶体在作用对象冲击下的应力数据，和待测试靶体在作用对象作用下的侵彻深度和侵彻范围，并将检测数据传输至分析组件，分析组件用于分析计算以得到待测试靶体的岩石动态力学特性。