多点冲击荷载作用下K6型单层球面网壳结构失效机理分析

为研究单层球面网壳结构在多点冲击荷载作用下的失效机理,在ANSYS/LS-DYNA中建立了60m跨度的Kiewitt 6型单层球面网壳结构的有限元模型,将整个网壳结构沿肋杆分成6个不同扇区,沿环杆分成5个不同环区,分别对网壳结构在同一环区和同一扇区受到多点冲击时的动力响应及冲击全过程能量传递的规律进行了分析研究。基于网壳结构失效变形特点,定义了多点冲击荷载作用下单层球面网壳结构的4类失效模式;根据整个冲击过程中能量的传递特点,揭示了单层球面网壳结构每类失效模式所对应的失效机理。     

活性粉末混凝土板抗冲击性能试验研究

为了研究常温养护条件下活性粉末混凝土(RPC)板的抗冲击性能,对3块RPC板和3块普通钢筋混凝土(RC)板进行14 m高度下的落锤冲击试验,利用高速动态采集系统对落锤冲击过程中动态加速度和动态支座反力、混凝土板的应变进行采集,通过记录数据并对比分析了RPC板和RC板抗冲击性能的差异。试验结果表明:与普通RC板相比,RPC板的落锤冲击持续时间明显延长,冲击速度增大,冲量明显增加;冲击加速度峰值、平均冲击力及最大冲击力均减小;RPC板四角所承受的动态反力幅值明显大于RC板;RPC板的最大应变均大于RC板。分析混凝土板的破坏情况,发现RPC板正面接触冲击部位只出现较小的冲击坑,未出现RC板的穿透性破坏,且RPC板背面的裂缝数量均少于RC板,宽度也明显小于RC板。试验结果,表明常温养护条件下RPC板的抗冲击性能明显高于RC板,且随着钢纤维掺量的增加,RPC板的抗冲击性能逐渐增强,相比较于普通混凝土,RPC材料更加适用于受落石冲击危害的地区。     

冲击载荷下锚杆-围岩结构冲击失效机制的数值分析

针对冲击地压造成大量锚杆支护结构破坏问题,采用动力数值计算方法,研究冲击载荷作用下锚杆-围岩的动力耦合作用与破坏机制。结果表明:(1)冲击载荷作用下锚杆与围岩振动存在明显的"时差效应",导致锚杆与围岩非同步振动,致使锚固剂承受动态剪切作用。随着锚固长度的增加锚杆与围岩的振动呈同步趋势,削弱了振动"时差效应"引起的锚固剂剪切作用,有效避免锚杆的脱粘滑移失效;(2)随着冲击速度的增大,"时差效应"导致锚杆锚固剂承受动态剪切作用被覆盖,锚杆的破坏失效模式由脱粘或杆体屈服断裂转变为锚杆与围岩统一破坏模式;(3)当冲击载荷频率接近锚固围岩体固有频率时,冲击载荷引起锚杆与围岩共振,锚杆与围岩同步振动速度幅值显著增大,可在相对较低的冲击速度下造成锚杆与围岩整体失效。远离锚固围岩体的固有频率对锚杆-围岩动力相互作用影响较小。     

基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别

为体现时变结构动力特性,定义随机冲击荷载作为时变结构输入激励,提出了基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别方法。在短时时变假定条件下,建立基于模局部极大值的连续小波变换时变参数识别原理,利用结构的输出响应进行瞬时模态参数识别,采用三自由度的时变结构体系进行数值模拟,该方法能够准确识别时变结构的瞬时模态参数值。通过设计具有质量参数可变的两层钢框架模型进行测试,验证了方法的有效性与可行性。     

汽车冲击荷载下自行车桥墩的受力变形分析

为了解不同撞击力下厦门市自行车桥钢管混凝土桥墩的受力变形情况,基于美国AASHTO规范设计公式,计算小轿车、轻型汽车、中型汽车和重型汽车分别以40 kN/h、60 kN/h、80 kN/h、100 kN/h和120 kN/h不同撞击速度下对应的20个冲击荷载,并运用SAP2000有限元软件建立自行车高架桥三维模型进行模拟分析,结果表明:桥墩受小轿车和轻型货车冲击荷载作用时桥墩总体仍处于弹性状态;当中型货车以≥100 km/h、重型货车以100 km/h撞击时,桥墩局部进入塑性状态且最大塑性转角分别为0.28×10~(-3) rad和0.64×10~(-3) rad,但整体塑性变形在可控范围内;当重型货车以120 km/h撞击时,桥墩较大范围进入塑性阶段且很可能会直接影响桥梁的正常使用功能。     

压电陶瓷传感器的埋地长输管道动力响应监测

为监测埋地长输管道在冲击荷载作用下的动力响应,制作土箱-管道缩尺模型,将标定好的压电陶瓷传感器粘贴在管道上进行冲击试验。根据压电陶瓷传感器输出的加速度值,得到埋地管道在冲击荷载作用下的动力响应规律,并分析管道壁厚、管径、埋深、冲击高度等参数对管道动力响应的影响。利用有限元分析软件ABAQUS对该过程进行非线性有限元模拟,将有限元分析结果与试验结果进行对比,二者吻合程度较好。结果表明:在冲击荷载作用下,冲击高度增加,管道振动加速度峰值增大;相同工况下,大管径和薄壁管道振动加速度峰值较大,管道覆土越深,管道振动加速度峰值越小;压电陶瓷能够有效监测埋地管道的动力响应,为管道工程抗震设计和安全性评估提供参考依据。     

近钻头井斜动态测量重力加速度信号提取方法研究

利用加速度计进行近钻头井斜动态测量时,钻具的高速旋转,井下强振动、强冲击环境给重力加速度测量带来极大干扰,如何从干扰噪声中有效提取重力加速度信号对于提高井斜角和工具面角的测量精度至关重要.根据重力加速度径向和切向分量为周期性信号,轴向分量为近似直流信号,离心加速度为缓慢变化信号,振动和冲击加速度为随机信号的特征,提出一种基于互相关检测的重力加速度信号提取方法,选择径向或切向磁力计信号作为参考信号.利用相关检测方法分别对仿真数据、实验室旋转测试数据和振动测试数据进行处理,并计算了井斜角和工具面角,结果表明相关检测方法可以有效提取重力加速度信号,基于MEMS加速度计的井斜角测量精度优于0.5°,工具面角变化连续平滑,满足井斜动态测量需求.通过进一步开展实际钻井环境测试,该方法有望应用于近钻头地质导向系统或旋转导向钻井系统等需要近钻头井斜动态测量的场合.     

主编语

奥林匹克运动会分夏季和冬季运动会,同样都是每4年举行一次,曾经是在相同年份举办。从1994年起,冬奥会与夏奥会以2年为间隔交叉举行,为了将时间错开,1992年冬奥会与1994年冬奥会仅相隔2年。北京在2008年成功举办了夏季奥运会后,2022年又将与河北省张家口市一起,作为冬季奥运会的主办城市,奥运历史上第一个主办过夏季和冬季奥运会的“双奥之城”就此落户北京。北京能荣获此殊荣,首先得益于其有利的地理位置,位于中纬度,受季风气候影响而四季分明。夏季的温暖有利于运动员调节体能,冲击运动的极限;冬季的寒冷则受到冰雪运动员的喜爱,也有助于留住赛场上洁白的积雪。     

用滑块模型对冲击地压的研究（I）

根据冲击地压发生的力学条件和地质条件, 引入 (Ruina,1983年)单状态变量本构模型(Single state variable model, SSVM)对冲击地压的动力学行为和演化行为进行了描述。研究表明：模型中参数K, 对冲击地压系统动力学行为和状态变量演化行为贡献较大,而系统动力学行为和演化行为对 ,f初值的敏感性相对较低。模型模拟了冲击地压系统的粘滑特性和冲击地压系统的动力失稳过程,较好地解释了冲击地压的发生机理,为冲击地压失稳破坏的预测预报提供了理论依据。