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变截面杆共轴撞击数值分析及其应用前景

高压物理学报 2012年第6期26卷 715-720页

作者：罗鑫许金余李为民白二雷空军工程大学工程学院机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 中南航空港建设公司合同预算科广东广州510403

为对弹性杆共轴撞击这一应力波基础问题进行扩展研究,基于非线性动力学软件LS-DYNA建立了有限元模型,分析了共轴撞击的变截面杆的形态参数对波形的影响规律,探讨了应力波产生的机理,并对其应用前景进行了展望。结果表明,由于变截面效应... 详细信息

为对弹性杆共轴撞击这一应力波基础问题进行扩展研究,基于非线性动力学软件LS-DYNA建立了有限元模型,分析了共轴撞击的变截面杆的形态参数对波形的影响规律,探讨了应力波产生的机理,并对其应用前景进行了展望。结果表明,由于变截面效应,一定形态参数的变截面杆共轴撞击可以得到具备波阵面平滑上升,较长的前沿升时和消除了波形振荡等特性的应力波;该特性是变截面杆撞击这一过程的内在属性,主要由变截面段的最小半径控制,变截面段长度仅对局部形态产生影响,对加载速度的变化不敏感;半无限长的变截面杆共轴撞击规律可在应力波加工等领域应用。由此可见,该规律对基础性理论进行了扩展,应用前景广阔。

关键词：固体力学应力波变截面杆数值分析霍普金森压杆

陶瓷纤维混凝土冲击力学响应及统计损伤本构模型试验研究

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工程力学 2013年第6期30卷 148-153页

作者：苏灏扬许金余白二雷高志刚陈勇空军工程大学工程学院机场建筑工程系西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 中国航空港建设第九工程总队新津611430

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对陶瓷纤维混凝土的动态力学性能进行研究,并验证了试验结果的有效性;基于IPBS模型(修正平行杆模型),建立考虑应变率效应的混凝土单轴受压统计损伤本构模型,模拟陶瓷纤维混凝土的动态损伤... 详细信息

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对陶瓷纤维混凝土的动态力学性能进行研究,并验证了试验结果的有效性;基于IPBS模型(修正平行杆模型),建立考虑应变率效应的混凝土单轴受压统计损伤本构模型,模拟陶瓷纤维混凝土的动态损伤破坏过程。结果表明:陶瓷纤维对普通硅酸盐混凝土的增强增韧效果明显,尤其是在高应变率范围内;SHPB试验过程中应力均匀性和恒应变率加载条件得到了较好地满足;动态损伤本构模型提供曲线与试验曲线吻合较好,能够较为准确地描述陶瓷纤维混凝土破坏前的应力应变关系。

关键词：陶瓷纤维霍普金森压杆动态力学性能应变率本构模型

低温养护对环氧树脂基砂浆早期性能的影响及机理

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材料导报 2024年第5期38卷 98-103页

作者：吕炎白二雷王志航夏伟空军工程大学航空工程学院西安710038

环氧树脂基砂浆是一种快速修补材料,为研究低温养护条件对环氧树脂基砂浆工作性能及早期力学性能的影响,构建了全过程低温环境,分别进行了抗压强度、抗折强度、流动度、凝结时间以及内部温度测试,分析了环氧树脂基砂浆的微观结构。结果... 详细信息

环氧树脂基砂浆是一种快速修补材料,为研究低温养护条件对环氧树脂基砂浆工作性能及早期力学性能的影响,构建了全过程低温环境,分别进行了抗压强度、抗折强度、流动度、凝结时间以及内部温度测试,分析了环氧树脂基砂浆的微观结构。结果表明:环氧树脂基砂浆性能受养护温度影响较大,当养护温度为0℃时,流动度仅为112 mm,但随着温度升高流动度增长较快;低温养护使得砂浆内部热效应减弱,延缓了凝结时间;早期强度也损失显著,0℃时,砂浆养护1 d才形成强度,说明低温环境大大减慢了体系的固化速度。微观分析表明低温养护导致砂浆内部结构疏松,裂缝及孔隙增多,说明固化反应不完全,从而降低了砂浆的性能。当养护温度为20℃时,砂浆内部结构较为致密,宏观结构也表现出较高强度。

关键词：环氧树脂基砂浆快速修补材料低温养护早期力学性能工作性能微观结构

基于废旧棉纤维的微晶纤维素的制备、改性及其在丁苯橡胶中的应用研究

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基于废旧棉纤维的微晶纤维素的制备、改性及其在丁苯橡胶中的应用...

作者：白二雷广东工业大学

学位级别：硕士

绿色轮胎的发展促使白炭黑的需求大幅增长。利用具有与白炭黑相似表面基团的纤维素等植物资源制备廉价、可再生的橡胶填料已成为相关研究的热点之一。废旧棉纤维来源于人类生产生活的废弃物,价格低廉,急需再资源化利用。本论文选择废旧... 详细信息

绿色轮胎的发展促使白炭黑的需求大幅增长。利用具有与白炭黑相似表面基团的纤维素等植物资源制备廉价、可再生的橡胶填料已成为相关研究的热点之一。废旧棉纤维来源于人类生产生活的废弃物,价格低廉,急需再资源化利用。本论文选择废旧棉纤维制备改性纤维素,探讨橡胶／纤维素复合材料的结构与性能的相互关系,具有明显的理论和实践意义。本论文首先采用酸水解、或酸水解与碱水解相结合的方法,从废旧棉纤维制备微晶纤维素(MCC),研究了水解工艺条件对MCC结构的影响;选择了一种新型环保的农副产品-含活性环氧基团的腰果壳油(ECNSL)为改性剂,采用水相球磨改性工艺对MCC进行改性;探讨了改性MCC (MMCC)的结构和用量对MCC/丁苯橡胶(SBR)复合材料结构与性能的影响,并与白炭黑进行了对比试验;另外,通过原位增容的方法,探索了几种具有增容和分散作用的改性剂对MCC/SBR复合材料结构与性能的影响;利用红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热分析仪(DTG)、X射线衍射仪(XRD)、橡胶动态力学分析仪(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)等现代分析测试手段,对MC、MMCC和MCC/SBR复合材料的结构进行了表征。研究结果表明：(1)通过用激光粒度仪对不同硫酸水解废旧棉纤维工艺制备MCC的粒径和粒径分布分析发现,最佳水解工艺是硫酸浓度8%、水解时间2h、温度80℃,MCC的粒径D50为23.60μm,粒径分布主要在10μm～50μm范围;采用5%的NaOH预处理废旧棉纤维后再水解,MCC的粒径D50为10.23μm,粒径分布主要在5μm～70μm。 XRD研究发现,棉纤维和水解后得到的MCC的XRD衍射角(2θ)主要集中在10～45°的范围内,具有典型的纤维素晶体Ⅰ结构;(2) MMCC的FT-IR谱图在777、911、1260和3014cm1处呈现红外峰,这是ECNSL上环氧基的特征峰;MMCC在2850、2925、1601、1580cm-1也出现了峰,这些是改性剂上的长碳链和苯环的强峰,而对于MCC红外谱图上并没有出现,证明改性剂ECNSL成功接枝到了MCC粒子表面;MMCC和MCC的DTG图谱显示,MMCC的热失重增加,这是MCC上接枝ECNSL长碳链和耐热性降低的结果,这也间接地说明ECNSL成功接枝到了MCC粒子上。MMCC的SEM表明,MCC经过ECNSL改性后粒径变小,颗粒变得蓬松;(3)在20～50phr范围内,随着MCC用量的增加,MCC/SBR复合材料的拉伸强度和拉断伸长率呈下降趋势,硬度和撕裂强度不断增加;与加入MCC相比,MMCC填充SBR胶料的加工性能和综合力学性能提高,其中经12.5wt%ECNSL改性的MMCC增强效果较佳;添加了MMCC试样的最小扭矩和最大扭矩都比白炭黑小,且随改性剂ECNSL用量的增加而减小。但随着ECNSL用量增加,胶料的焦烧时间(t1())和正硫化时间(t90)有所增加;(4) DMA分析结果表明,分别添加MMCC和白炭黑的复合材料在60℃附近的tane差不多,添加MMCC的复合材料在0℃附近的tane较大,说明它比添加白炭黑的SBR(?)交料有更好的抗湿滑性;但是,添加MMCC的SBR胶料的阿克隆磨耗较添加白炭黑的胶料稍大;(5)在0～10.0phr用量范围下,随着增容剂ECNSL、60NSF (脂肪烃树脂为主要成分的混合物)、SBR-g-MAH (丁苯橡胶接枝的马来酸酐)和RX-80(二甲苯甲醛树脂酯化后的大分子酯类混合物)用量的增加,MCC/SBR复合材料的硬度和300%定伸应力不断降低,拉伸强度和撕裂强度均出现一个最大值,扯断伸长率和扯断永久形变不断升高。在相同用量条件下,SBR-g-MAH对复合材料的力学性能提高的幅度最为明显：(6)SEM分析结果显示,MCC经过预处理ECNSL改性后,在SBR中的相容性和分散性均有明显提高;加入适量的相容剂ECNSL、60NSF、SBR-g-MAH和RX-80均可改善MCC与SBR基体之间的界面相容性。

关键词：废旧棉纤维微晶纤维素丁苯橡胶腰果壳油改性复合材料

基于建构主义的军队院校《混凝土结构设计原理》教学改革研究

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东南大学学报（哲学社会科学版） 2012年第S2期14卷 113-114页

作者：白二雷许金余空军工程大学航天航空工程学院陕西西安710038 西北工业大学力学与建筑工程学院陕西西安710072

将建构主义认识论的方法引入到《混凝土结构设计原理》的课程改革中,根据部队实际,通过改革课程教学内容、教学方法及评价措施等,以此提高学生的实践能力和应用能力。

关键词：建构主义混凝土结构设计原理实践能力任务驱动情景模式

循环冲击作用下围压对斜长角闪岩动态特性的影响研究

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振动与冲击 2010年第8期29卷 60-63,72页

作者：许金余吕晓聪张军刘军忠白二雷空军工程大学工程学院西安710038 西北工业大学力学与建筑工程系西安710072 北京军区空军后勤部机营处北京100005

利用带围压装置的直径为100mm的霍普金森压杆设备对围压条件下斜长角闪岩在循环冲击作用下动态力学性能进行试验研究,分析了斜长角闪岩的应力-应变曲线随冲击荷载循环作用次数的变化特性、动态杨氏模量与围压和应变率之间的关系,以及斜... 详细信息

利用带围压装置的直径为100mm的霍普金森压杆设备对围压条件下斜长角闪岩在循环冲击作用下动态力学性能进行试验研究,分析了斜长角闪岩的应力-应变曲线随冲击荷载循环作用次数的变化特性、动态杨氏模量与围压和应变率之间的关系,以及斜长角闪岩的能量吸收率与应变率和围压等参量之间的关系。研究结果表明,在围压和冲击荷载一定的情况下,随着冲击荷载循环作用次数的增加,岩石的杨氏模量变小。岩石破坏面上的正应力随围压的增加而增加,在裂隙摩擦滑移的作用下,围压状态下岩石的破裂面上会产生明显的粉末状岩粉。在吸收能量相同的情况下,围压越高,岩石破坏时形成的损伤面的面积越小,破碎程度越低。相同围压等级情况时,斜长角闪岩的能量吸收率随着应变率的增加而提高;当应变率相同时,斜长角闪岩的能量吸收率随围压的增加而减小。得到了能量吸收率随应变率和围压变化的关系式。

关键词：斜长角闪岩霍普金森压杆围压应变率能量吸收率

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冲击荷载作用下EPS混凝土动态性能研究

振动与冲击 2012年第13期31卷 53-57页

作者：白二雷许金余高志刚空军工程大学工程学院西安710038 西北工业大学力学与建筑工程学院西安710072

配置聚苯乙烯(Expanded Polystyrene,EPS)颗粒体积掺量分别为10%,20%,30%,40%,50%的EPS混凝土,采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,以动态抗压强度和临界应变为指标,研究EPS混凝土在冲击荷载作用下的动态性能,探索EPS颗粒对... 详细信息

配置聚苯乙烯(Expanded Polystyrene,EPS)颗粒体积掺量分别为10%,20%,30%,40%,50%的EPS混凝土,采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,以动态抗压强度和临界应变为指标,研究EPS混凝土在冲击荷载作用下的动态性能,探索EPS颗粒对混凝土动态性能的改善机理。结果表明:由于应变率效应,相同体积掺量的EPS混凝土动态抗压强度与临界应变随应变率的增加而提高,具有显著的应变率相关性;以临界应变为变形性能指标,由于EPS颗粒的微结构效应,在EPS颗粒体积掺量0～40%范围内,其变形性能随EPS体积掺量的增加而提高,当EPS颗粒体积掺量达到50%时,其变形能力有所降低。EPS颗粒体积掺量为40%时对混凝土变形性能的改善效果最佳。

关键词： EPS混凝土冲击荷载临界应变动态抗压强度应变率机理

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态力学性能

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振动与冲击 2024年第19期43卷 134-144页

作者：王志航白二雷周俊鹏黄河任彪空军工程大学航空工程学院西安710038 中国人民解放军93204部队北京100077 陆军研究院工程设计研究所北京100043

对玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymer concrete,BFRGC)进行了动态压缩试验,研究了玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%)和龄期(3 d、7 d、28 d)对地质聚合物混凝土动态力学性能的影响,分析了玄武岩纤维... 详细信息

对玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymer concrete,BFRGC)进行了动态压缩试验,研究了玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%)和龄期(3 d、7 d、28 d)对地质聚合物混凝土动态力学性能的影响,分析了玄武岩纤维对地质聚合物混凝土的强韧化效应。此外,对比分析了玄武岩纤维对地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的增强增韧效果。结果表明:BFRGC的动态抗压强度(f_(cd))和比能量吸收(U)随应变率近似线性增加。随着龄期的增大,BFRGC的f_(cd)和U不断增大,且f_(cd)和U的应变率敏感性不断增强。随着玄武岩纤维掺量的增大,BFRGC的f_(cd)和U先增大后减小,且f_(cd)和U的应变率敏感性也先增强后减弱。玄武岩纤维的最佳掺量为0.2%。玄武岩纤维对地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土均具有增强增韧作用。玄武岩纤维对地质聚合物混凝土的强韧化效果优于普通硅酸盐水泥混凝土。

关键词：地质聚合物混凝土玄武岩纤维龄期强韧化效应普通硅酸盐水泥混凝土

碱类型对地聚合物混凝土应变率效应影响的对比研究

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爆炸与冲击 2014年第3期34卷 340-346页

作者：罗鑫许金余白二雷李为民空军工程大学工程学院机场建筑工程系陕西西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 广州军区空军后勤部机场处广东广州510052

采用经波形整形技术改进后的100mm SHPB实验装置开展了强度等级均为C30的NS激发矿渣粉煤灰基地聚合物混凝土(NaOH and sodium silicate-activated slag and fly ash based geopolymer concrete,NSSFGC)和NN激发矿渣粉煤灰基地聚合物... 详细信息

采用经波形整形技术改进后的100mm SHPB实验装置开展了强度等级均为C30的NS激发矿渣粉煤灰基地聚合物混凝土(NaOH and sodium silicate-activated slag and fly ash based geopolymer concrete,NSSFGC)和NN激发矿渣粉煤灰基地聚合物混凝土(NaOH and Na2CO3-activated slag and fly ash based geopolymer concrete,NNSFGC)的动态压缩实验,并对比分析了在冲击荷载作用下的应变率效应。结果表明:NSSFGC和NNSFGC的峰值应力均随应变率的增加而越大。这表明,GC为应变率敏感材料;在动态压缩状态下,NSSFGC和NNSFGC的应变率敏感阈值分别为51.82、28.89s-1;GC的应变率敏感性强于普通混凝土;NN型激发剂更有利于发挥GC的整体强度特性。由此可知,NNSFGC的应变率敏感性明显强于NSSFGC。

关键词：固体力学应变率效应分离式霍普金森压杆地聚合物混凝土动态压缩实验波形整形技术