冲击压缩下氧化铝陶瓷动态强度研究进展

回顾了近年来氧化铝陶瓷动态特性研究相关工作,重点关注氧化铝陶瓷在平面冲击压缩下动态强度研究方法及影响强度的相关因素.采用ANSYS/LS-DYNA对氧化铝陶瓷平板冲击压缩实验进行了数值分析,对比实验结果进行了分析和讨论.     

某跨座式单轨车冲击座轻量化研究

通过HyperMesh软件Optistruct求解器对某跨座式单轨车底架冲击座进行了静强度分析,在超载拉伸工况和超载压缩工况下,冲击座的最大应力均小于许用应力,符合规范要求;在满足规范的情况下,对冲击座进行了拓扑优化和尺寸优化,确定了最佳的材料分布和最佳板厚,最终使冲击座质量减少了31.1％.优化效果可观,为以后机车车辆底架冲击座的设计提供了参考.     

大理岩细观破坏行为的实时观察与分析

在配置高精度单轴拉伸－压缩加载台的扫描电子显微镜（ＳＥＭ）上,对大理岩试样在单轴压缩荷载条件下所出现的细观变形和强度特性进行实时、动态的观察与研究,阐述大理岩初始细观组构及尖力水平对裂纹产生、扩展方式的影响和其细观破坏过程的力学行为与宏观力学性能的关系。并介绍了用于ＳＥＭ下单轴压缩荷载实验的岩石试样的制备方法和实验技术。     

高速陶瓷轴承电主轴单元的动性能研究

结合陶瓷轴承电主轴单元的研制实践,高速主轴用热压氮化硅陶瓷球轴承的结构优化设计和轴承予负荷的确定进行了研究,探讨了电主轴单元的结构布局形式的选择,并对电主轴进行了动态性能实验研究.通过电主轴的振动速度和振动频谱分析表明,该型电主轴振动小、运转精度高,适应高速加工的要求.     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%～30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

节理岩体抗剪强度参数的实验分析

对红层软岩的大量实验表明，剪切与三轴压缩实验测得的抗剪强度参数值不一致，而且内摩擦角从完整岩石剪切实验、三轴压缩实验到结构面剪切实验呈现出由大到小的规律．基于上述实验结果，分别从岩石强度理论和实验方法的角度分析了3种实验所得参数不一致的原因，导出了三轴压缩实验得到的岩体抗剪强度参数与结构面抗剪强度参数之间的关系式，并提出了岩体抗剪强度参数的选取原则．     

路面激励对矿用货车驱动桥壳动态强度特性的影响

针对某矿用货车驱动桥壳在实际使用过程中出现的大量失效问题,考虑矿山路面表面凹坑和凸块冲击的影响,构建基于正弦函数的矿山凹凸路面冲击力模型。运用有限元软件ANSYS建立驱动桥壳有限元模型,分析不同安全系数下桥壳的静强度特性,并基于显示动力学软件LS-DYNA对不同路面激励下桥壳的动态特性进行仿真分析,获得动态应力,研究不同路面不平度和不同车速工况下驱动桥壳的动强度,并对桥壳的结构进行优化。研究表明:在路面动载荷作用下,驱动桥壳产生的应力远大于静强度分析获得的应力,建议设计驱动桥壳时,应充分考虑实际工况的动态载荷对桥壳动强度的影响。该研究可为驱动桥壳的动态结构强度设计提供借鉴。     

纵向冲击下高速列车车体承载极限数值模拟

进行了高速列车车体6005A-T6、6082A-T6铝合金的静态拉伸和动态压缩试验,识别了0.001~2 500 s-1应变率范围内2种铝合金的材料应变率效应,建立了对应的Johnson-Cook本构模型;构建了高速列车典型车辆的显式动力分析模型,完成了刚性墙冲击车体过程仿真,研究了车钩稳态载荷、冲击速度、加载方式对车体承载极限的影响;分析了高速列车一号车和二号车车体在冲击载荷下的变形演化,通过应力变化临界点确定了车体的承载极限,并对列车在更高能量配置模式下的车体承载性能进行了验证。研究结果表明:在0.001~2 500 s-1应变率范围内,6005A-T6和6082A-T6铝合金应变率敏感系数分别为2.9×10-3和8.5×10-3,应变率效应不明显;纵向动态冲击载荷下,应变率强化对铝合金车体结构承载力影响不明显,惯性效应是其承载能力高于静态极限的主要原因;纵向冲击载荷从车钩位置传递时,一号车和二号车车体的动态承载力水平显著高于车体许用静态压缩载荷;冲击载荷下的车体结构承载力可为高速列车碰撞各界面能量分布问题中吸能元件平台力取值提供上界;可适当考虑提高车体许用压缩载荷以扩大列车端部吸能部件力学参数设计域,以满足更苛刻需求下的列车被动安全性能。      

闭孔泡沫铝的孔隙结构及压缩变形过程研究

为研究压缩空气法制备的闭孔泡沫铝的孔隙结构对其力学性能的影响和压缩变形过程,测量了不同密度泡沫铝的孔隙结构参数,分析了孔径与密度关系,并通过单向压缩实验,分析了密度对破碎压力和杨氏模量的影响以及裂纹产生与扩展情况.研究结果表明：泡沫铝的孔径与密度的关系为ρ＊=0.108 5＋4.862 7exp（-0.608Φ）.在单向压缩时,随着压缩载荷的增加,孔壁在弹性变形后产生弯曲,裂纹首先在应力集中的缺陷处和孔壁强度低的位置产生向次薄弱的孔壁扩展.应力水平越高,裂纹扩展越快;当孔的壁面上存在强度差异时产生褶皱;裂纹贯穿孔壁后发生失稳断裂并可能发生转动,并导致塑性坍塌;应变继续增加,孔穴破碎进入致密化过程.     

轨道车辆底架吊装接线箱随机振动疲劳及瞬态冲击性能研究

基于BS EN 61373:2010标准对轨道车辆底架吊装接线箱进行随机振动疲劳寿命以及冲击强度分析.首先利用ANSYS对接线箱进行PSD随机振动计算,结合迈纳尔(Miner)累积损伤理论以及Stein-berg提出的高斯三区间法,对接线箱随机振动疲劳寿命进行评估.然后通过ANSYS对接线箱进行瞬态动力学分析,验证其冲击强度能够满足设计需求.并探讨了Rayleigh阻尼系数对接线箱冲击特性的影响,为以后轨道车辆底架吊装结构冲击强度分析提供了参考.     

Dynamic Response of Elastic Sleeper Ballasted Track on Bridge

A vehicle-track-bridge coupling dynamics model was built based on the theory of vehicle-track coupling dynamics. Using this model, a comparison was made between the dynamic response of an elastic sleeper ballasted track and a common sleeper ballasted track on bridge under the same working conditions. The results show that laying elastic sleepers on the bridge could solve the problem of large track stiffness caused by a thin ballast thickness, and improve the dynamic response of the bridge. This is beneficial to train operation safety and riding comfort.     

机场道面混凝土冻融破坏评价指标

为了研究中国北方寒冷地区机场道面混凝土冻融破坏的评价指标,制作了3种不同抗冻性能的混凝土试件,采用快速冻融试验机对混凝土试件进行了冻融破坏试验,并用动弹仪DT-10W测试了试件的动弹性模量,分析了不同冻融循环次数作用下试件相对动弹性模量、压折强度、质量损失及表面剥落的变化规律,给出了机场道面混凝土冻融破坏的临界值。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的压折强度均有不同程度的下降,其中抗折强度的损失较大,且试件表面剥落面积及深度增大,质量损失对试件表面平整度的影响严重。根据试件在冻融过程中相对动弹性模量与抗折强度损失、表面剥落与质量损失的规律,建议以300次快速冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量不小于75%(抗折强度损失率不大于46%)和质量损失率小于1.0%(中等剥落)作为机场道面混凝土冻融破坏的评价指标。     

某公路大桥引桥抗震性能研究

根据某大桥引桥的结构特点,建立了空间动力计算模型,研究了结构动力特性;应用反应谱分析方法和非线性时程方法,研究了某特大桥引桥在E1和E2地震作用下的地震反应,并对E1和E2地震作用下的抗震性能进行了验算。     

空气悬架车辆车身高度PID控制的仿真研究

以空气悬架车辆为研究对象,通过拉格朗日方程方法建立其多刚体模型,采用PID和PD控制策略,对阶跃输入下的车身高度响应进行了仿真计算和对比分析。计算结果表明,由车辆多刚体模型和PD控制策略组成的电控空气悬架系统,在实现车身高度控制时改善了车辆的乘坐舒适性。     

上海某越江盾构隧道的地震响应分析

以上海某越江盾构隧道为例,采用二维动力有限元模拟的方法,分析了地震荷载作用下盾构隧道的动力响应,得到了在7度地震作用下,地表土体、隧道周围土体的动剪应力比、动孔压比以及水平方向的加速度.除此之外还得到地震荷载作用下隧道结构、轨道梁的动剪应力,得出了一些具有实际意义的结论,为以后的盾构隧道的设计和施工提供参考.     

钢桥面铺装层动力响应分析

本文从动力学的角度出发,应用有限元方法计算了铺装层在不同的模量、厚度和车速条件下的动力响应的变化规律,分析了单轮荷载和双轮荷载两种荷载型式对动力响应的影响,并与以往的静力计算结果作出了比较.分析表明,采用动力计算模式比静力更为不利,在常温及高温条件下,铺装层初始设计厚度较薄时,采用双轮荷载作用形式比单轮更偏于安全,研究成果可为铺装层材料和结构设计提供理论依据.     

斜拉桥船撞荷载下静动力响应对比分析

采用船撞动力时程最大值、峰值范围内的局部平均值及全局平均值,作为船撞等效静力荷载对斜拉桥进行船撞静力分析,将结构静力响应与船撞动力响应进行对比分析。结果表明:斜拉桥结构位移响应、内力响应差别较大。建议针对存在船撞问题的斜拉桥,在设计时船撞分析尽量采用动力分析方法,以便得到更为真实的结构内力和位移响应。     

结构动力屈曲的研究进展

系统地回顾了结构动力屈曲的研究进展,着重阐述了板及加筋板结构在周期载荷、冲击载荷以及随动力作用下的动力屈曲问题.对常用的动力屈曲准则作了介绍.针对目前对复合材料结构冲击屈曲研究较少的情况,提出应开展该领域的深入研究,并指出研究面内动力载荷下板结构的动力极限强度具有重大意义.     

轴-径向混合磁轴承动态特性及控制研究

为了减小三自由度轴-径向混合磁轴承（ARHMB）的涡流损耗并增加轴向磁力，提出轴向采用软磁复合材料（SMCs）制备的推力轴承，在推力盘与转子的气隙处引入Halbach阵列以增强轴向气隙磁密，径向采用叠片结构. 首先，基于动态磁通分布及等效磁路法，建立综合考虑涡流、漏磁及交叉耦合效应的等效磁阻模型；其次，对比分析了材料类型及交叉耦合效应对等效磁阻频率响应、动态刚度的影响；最后，采用计及涡流、漏磁及交叉耦合效应不完全微分PID控制对ARHMB进行研究. 研究结果表明:SMCs制备的ARHMB相比碳钢材料可以提供更大、更稳定的磁力以及更大的工作带宽，在高频条件下具有更好的动态特性；考虑交叉耦合效应时，SMCs制备的ARHMB动态特性在高频时变化率较大，不可忽略；对于低带宽工作的碳钢轴承，交叉耦合效应不明显；电磁轴承系统响应速度很快、超调量小、稳态误差近似为0，具有良好的控制特性.