摘要：基于混合截面的设计思路,针对星形混合多胞管(star-shaped hybrid multi-cell tube,SHMT)提出了10种截面设计方案。通过数值模拟的方式,深入分析了SHMT在多种冲击角度下的耐撞性。研究发现,混合截面的连接方式以及多边形边数均对星形混合多胞管的吸能性能产生重要影响。在轴向冲击下,采用顶点连接的SHMT(SHMT-V)对于多边形边数的变化较为敏感,八边形SHMT-V(SHMT-V8)的比吸能高达24.31 J/g,相比于四边形SHMT-V(SHMT-V4)提高了71.86%;采用中点连接的SHMT(SHMT-M)拥有更强的力学响应,其碰撞力性能比SHMT-V高30%以上。在斜向冲击下,SHMT的承载能力随着冲击角度的增加而减小,截面不同的SHMT的耐撞性能表现出较大的不确定性。采用优劣解距离法对SHMT的综合耐撞性进行了评估。结果表明,八边形SHMT-M(SHMT-M8)是最优的截面设计方案。研究成果可为薄壁结构的实际应用与耐撞性优化设计提供指导。

摘要：为研究冲击作用后圆钢管柱的抗震性能,以冲击角度(0°、45°和90°)和轴压比(0.4、0.6和0.8)为设计参数,实施9个冲击作用后的圆钢管柱试件和3个未受冲击作用的对比试件的水平低周往复荷载试验,观察试件的破坏形态,获取试件的滞回曲线和骨架曲线。探讨了不同设计参数对试件的极限承载力、破坏模式、延性、刚度退化以及耗能等抗震性能指标的影响。试验结果表明:受冲击作用后的钢管柱的破坏位置均集中在柱底塑性铰区域,主要表现为柱底钢材的鼓曲和断裂;相比于未受冲击作用的钢管柱,受冲击作用后的钢管柱的滞回曲线饱满程度降低,延性和耗能能力显著下降,极限承载力和刚度有所降低,但降低幅度不大;冲击角度主要影响钢管柱的延性和耗能能力,对钢管柱的极限承载力和刚度影响较小;轴压比对钢管柱的滞回性能影响显著,随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,刚度退化更快,延性和耗能能力显著降低;为保证钢管柱具有足够的延性和耗能能力,应严格控制其轴压比。

摘要：为了研究在不同冲击角度和接触摩擦力受低速冲击载荷下玻璃纤维铝合金层合板破坏情况,本文结合VUMAT用户自定义子程序、Johnson-Cook损伤模型和基于表面接触行为的内聚力行为方法,建立了玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)低速冲击有限元模型。通过实验对比材料受低速冲击响应和材料损伤状况。结果表明:冲击角较小时材料损伤较小;减小摩擦系数能够减小材料冲击损伤,且减小幅度随着冲击角减小而增大;冲击角度和摩擦对材料冲击性能影响规律可以为类似结构设计提供参考。

摘要：为了研究山洪流体以不同冲击角度θ冲击路基时路基的受力分布状态,开展了室内模型试验。在试验路基面板上14个测点布设了动态应变系统及高清摄像仪,选择5个冲击角度θ=15°、30°、45°、60°和70°模拟山洪冲击;分析了路基受山洪冲击作用的冲击力-时程(F-t)曲线;结合高清摄像仪纪录的视频资料,研究了山洪冲击角度θ对路基所受冲击力F分布的影响规律。结果表明:以5个不同冲击角度冲击路基的山洪,在流经流通区弯道处,均有明显的超高,且路基上部及右部测点出现了阵流现象;当冲击角度θ=15°时,山洪冲击力最大,山洪最先冲击路基下部的测点9,最后冲击右上部的测点13;无论哪个冲击角度,山洪最大冲击力Fmax均出现在靠近沟口的路基下侧处,且有Fmax,15°>Fmax,45°>Fmax,30°>Fmax,75°>Fmax,60°;山洪冲击角度θ对路基平均冲击力Fm的分布有着很大的影响,且有Fm,15°>Fm,30°>Fm,75°>Fm,45°>Fm,60°。

摘要：为解决玉米秸秆加工过程中,由于锤片安装角度不合理导致秸秆断裂所需能耗较多,从而使得揉碎机整体作业能量消耗较高的问题。以玉米秸秆为研究对象,通过建立玉米-秸秆冲击模型,理论分析玉米秸秆冲击断裂力的影响因素;应用秸秆冲击断裂特性试验机,进行不同冲击角度及茎节高度条件下玉米秸秆断裂能耗单因素试验与正交试验,分析冲击角度变化对断裂过程能量消耗的影响规律,分析不同茎节在变化冲击角度下冲击断裂所需能量。试验结果表明:玉米秸秆与冲击切线夹角为-3°~6°时,玉米秸秆断裂过程能量消耗较少;夹角为6°时,冲击断裂能量消耗最少;随玉米秸秆节数升高,冲击断裂能量消耗一次线性增加;玉米秸秆断裂能量消耗模型为Y(冲断秸秆消耗能量)=10.9476-0.0031 A(冲击角度)-1.256 B(秸秆茎节数)。本研究为揉碎机锤片安装角度的设计及优化提供了参考依据。

摘要：滚石冲击力是滚石防护工程设计的重要依据。为此,基于能量守恒原理,引入能量比例系数,考虑滚石冲击角度,提出滚石冲击土体的最大冲击力计算方法。通过物理模型试验,研究了滚石特征参数(质量与尺寸)、动力学参数(冲击速度与角度)及土体性质参数(密度与抗压强度)对能量比例系数的影响,构建能量比例系数无量纲经验公式,建立滚石冲击力计算模型并验证了模型的可靠性。结果表明:能量比例系数与滚石质量、冲击速度、冲击角度呈负相关关系,而与滚石尺寸、土体密度以及抗压强度正相关;提出的基于能量比例系数的滚石冲击力计算模型能够有效预测滚石最大冲击力,且与已有研究中大尺度模型试验结果吻合良好。研究成果可为滚石灾害防治提供理论依据及技术支持。

摘要：变形高温合金在发动机涡轮盘等领域应用广泛,目前涡轮盘受到低通量、小粒径砂粒的高速冲蚀产生的磨损现象引起人们的大量关注。本研究针对两种变形高温合金材料GH720Li和GH738,采用SiO2颗粒作为冲蚀粒子,通过改变冲击角度及冲蚀速度,研究实验材料的固体颗粒冲蚀磨损特性。冲击角度分别为:30°, 60°, 90°,冲蚀速度分别为:25, 55 m·s-1。同时,通过ANSYS LS-DYNA有限元模拟软件建立冲蚀磨损动态模型,研究在非线性材料模型中,单颗粒冲击靶材表面时,冲击角度、冲蚀速度对其表面的弹塑性行为的影响。通过实验结果与冲蚀FEM (finite element method)模型的综合分析得出,变形高温合金在受冲蚀磨损过程中,其冲蚀磨损量(损伤速率)和磨损表面变形中有效应力变化有关,并且都与冲蚀速度和冲击角度的依赖关系明显,表明在冲击角度和冲蚀速度的配合下的"切削磨损"和"变形磨损"机制与材料表面与次表层变形行为有内在关系。这为涡轮盘材料与结构设计提供基础数据。

摘要：在棚洞结构顶部覆盖一层砂土缓冲垫层能有效减小滚石对棚洞顶板的冲击力,以往多采用有限元方法开展研究,无法考虑砂土垫层离散特征,研究手段有待改进。以棚洞垫层物理模型试验为原型,考虑砂土颗粒离散性和棚洞混凝土结构的连续性,采用离散元-有限差分耦合算法,其中离散元模拟砂土垫层,有限差分法模拟棚洞混凝土结构,在充分发挥两种模拟方法优势下,开展滚石以不同角度、不同速度冲击棚洞垫层的动力响应数值模拟研究,通过对受冲击棚洞支座反力、棚洞顶板位移、滚石冲击力分析,揭示棚洞结构的动力响应特征。研究结果表明:冲击角度和冲击速度对支座反力影响显著,冲击角度增大,支座反力随之增大。相对而言,在较小冲击角度下,支座反力受冲击角度的影响较大,而较大冲击角度下,冲击速度的影响则更明显;冲击力方面,伴随冲击角度和冲击速度增大,滚石冲击力随之增大,较大冲击角度下,角度的增大对冲击力的提升更加明显;棚洞顶板中心处竖向位移值随冲击角度和冲击速度的增大而显著增大,且在较小冲击角度下,冲击角度对顶板位移的影响更大,而较大冲击角度下,冲击速度的影响更为显著。

摘要：为研究复合材料受外力冲击的规律和冲击后疲劳的特性,分别使用200 m/s、300 m/s的冲击速度、直径4 mm、3 mm的钢珠以90°和30°入射角度冲击复合材料层合板,模拟外物损伤的过程,共设计了24组冲击试验和9组疲劳试验。根据结果比对冲击速度、冲击物大小、冲击角度对冲击损伤的影响,分别对复合材料层合板损伤的长度、宽度和深度进行研究。对冲击后的层合板进行拉伸疲劳试验,根据所得到的疲劳极限,建立冲击损伤长度、宽度、深度和疲劳强度的关系。结果表明:相对于冲击角度,冲击物大小变化对层合板损伤影响更大,冲击速度的影响最小;疲劳强度与损伤长度和宽度的相关性较为明显,而与损伤深度的相关性较小。

摘要：实验采用掺气式节水龙头,对有、无起泡器作用下分别设计三水平三因素冲击力正交实验,确定冲击力大小的主次影响因素。将静压调至0. 15～0. 30 MPa,进一步探究是否安装起泡器对冲击力、流量大小的影响,推导有、无起泡器下的水龙头冲击力理论表达式,并将实际数值代入原式求出气液两相流的持液率。结果表明:影响冲击力大小的主要因素为冲击角度,次要因素为冲击动压,冲击距离对冲击力影响最小。掺气式水龙头出水混合密度为390～680 kg/m^3,持液率在0. 40～0. 68,其值与动压大小有关。