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爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律研究

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爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律研究

作者：杨二朋中国矿业大学

学位级别：硕士

钻爆法是岩体开挖最常用的施工方法,但是爆破冲击会在地下工程围岩中形成开挖损伤区,使得工程长期稳定性降低。研究爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律能够为精确评价爆破冲击引起的岩石动态损伤提供理论依据,对钻爆法施工的地... 详细信息

钻爆法是岩体开挖最常用的施工方法,但是爆破冲击会在地下工程围岩中形成开挖损伤区,使得工程长期稳定性降低。研究爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律能够为精确评价爆破冲击引起的岩石动态损伤提供理论依据,对钻爆法施工的地下工程的围岩稳定和安全评价具有重要的现实意义。本文以经受过爆炸冲击预损伤的砂岩试样为研究对象,通过室内岩石力学试验研究了爆破冲击诱发的岩石静力学性能损伤劣化规律研究,在此基础上借助FLAC3D软件模拟了深埋隧道静动态开挖后的围岩位移、应力与塑性区分布的演化特征,并分析了埋深和侧压力系数的影响。论文主要研究成果如下:⑴纵波速度测试试验及单轴压缩试验结果表明:随着爆心距增加,各试样纵波波速、单轴压缩强度、弹性模量和特征应力等宏观物理力学参数呈现出正指数幂函数强化的趋势,但其变化率逐渐减小;变形特征由延性向脆性演化,破坏模式由压剪破坏向张拉破坏转变。在爆心距不变的前提下,炸药质量的增大意味着冲击能量的增加,试样动态损伤程度升高,具体表现为宏观物理力学参数的减小和破碎程度的提高。⑵巴西劈裂试验结果表明:随着爆心距增加,砂岩抗拉强度呈现出正指数幂函数强化的趋势,但其变化率逐渐减小;砂岩的宏观拉伸力学行为具有显著的应变率效应,具体表现为抗拉强度与加载速率的自然对数值线性相关,破碎程度随加载速率增加而明显提高。⑶三轴压缩试验结果表明:随着爆心距的增加,试样的三轴抗压强度、弹性模量、内摩擦角和黏聚力表现出以幂函数强化的趋势,而泊松比呈现出以幂函数弱化的趋势,峰值应变逐渐增大但较为离散,爆心距相同的试样,其宏观力学参数随着围压的增加而增大;试样的声发射活动随着爆心距的增大变得滞后,且爆心距越小岩石的声发射活动越强烈;随着爆心距的增大,试样的脆性变形特征不断增强,破坏模式由张拉破坏变为拉剪混合破坏,进一步演化为剪切破坏。⑷基于室内试验结果,建立了深埋隧道数值模型,研究了深埋隧道静动态开挖后围岩的损伤情况,揭示了不同埋深和侧压力系数下隧道围岩位移、应力与塑性区分布的演化特征。

关键词：爆破损伤岩石静力学性能损伤劣化深埋隧道

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地铁轨下铁垫板优化及其静力学性能研究

工程质量 2022年第10期40卷 48-52,67页

作者：宋智慧唐恩宽唐善武武汉铁路职业技术学院湖北武汉430205 湖北瑞立德科技有限公司湖北武汉430062 中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410004

对轨道线路上使用的定型轨下铁垫板进行针对性的优化设计,设计出两种螺栓孔径、厚度不同于定型轨下铁垫板的优化型铁垫板,为研究其静力学性能,对优化后铁垫板原材料进行质量检测,对各构件的强度进行检算,并采用ABAQUS有限元软件对其受... 详细信息

对轨道线路上使用的定型轨下铁垫板进行针对性的优化设计,设计出两种螺栓孔径、厚度不同于定型轨下铁垫板的优化型铁垫板,为研究其静力学性能,对优化后铁垫板原材料进行质量检测,对各构件的强度进行检算,并采用ABAQUS有限元软件对其受力情况进行模拟。研究表明,优化型轨下铁垫板制作所采用的原材料及成品质量符合相关行业规范要求,锚固螺栓、调距扣板强度均小于其屈服极限或设计强度,优化前后3种铁垫板竖向刚度与实际情况相符,符合安全使用要求。

关键词：铁垫板优化设计静力学性能强度检算施

舰船静力学性能考核评价指标及考核能力需求初探

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船电技术 2017年第5期37卷 46-50页

作者：焦安龙刘文思中国人民解放军91439部队

从舰船静力学性能的原理出发,总结现有水面舰船浮性、稳性、不沉性考核标准,开展舰艇平台浮性、稳性、不沉性考核方法研究,对现有考核方法进行归纳梳理,分析考核典型舰船平台静水力学性能的基本能力要求,提出靶场考核装备建设需求,对拓... 详细信息

从舰船静力学性能的原理出发,总结现有水面舰船浮性、稳性、不沉性考核标准,开展舰艇平台浮性、稳性、不沉性考核方法研究,对现有考核方法进行归纳梳理,分析考核典型舰船平台静水力学性能的基本能力要求,提出靶场考核装备建设需求,对拓展靶场职能使命,提升新形势下靶场试验考核能力具有实际的意义。

关键词：静力学性能考核评价能力建设

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大跨缆索起重机索塔静力学性能分析

施工技术（中英文） 2022年第10期51卷 82-86页

作者：徐宏周敉王亚美杨倩许瑞龙中铁一局集团有限公司陕西西安710054 长安大学陕西西安710064 西安科技大学陕西西安710054

以某主跨370m的钢管混凝土拱桥缆索起重机索塔为例,采用有限元软件ANSYS建立索塔杆系单元计算模型,考虑最不利荷载组合,对索塔结构的应力、稳定性进行计算,分析索塔在3种不同施工工况下的静力学性能。结果表明,门式钢管桁架索塔结构合理... 详细信息

以某主跨370m的钢管混凝土拱桥缆索起重机索塔为例,采用有限元软件ANSYS建立索塔杆系单元计算模型,考虑最不利荷载组合,对索塔结构的应力、稳定性进行计算,分析索塔在3种不同施工工况下的静力学性能。结果表明,门式钢管桁架索塔结构合理,有限元计算结果满足规范要求。

关键词：桥梁工程钢管混凝土拱桥缆索起重机索塔有限元分析静力学性能

超声振动对5A06铝合金自冲铆接头静力学性能影响

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材料科学与工艺 2023年第2期31卷 44-49页

作者：霍小乐赵伦许龙周光平蔡景 SHAFIQUL Islam 郭子鑫林森中国计量大学理学院杭州310018 深圳职业技术学院智能制造技术研究院广东深圳5180553 瑞典布京理工大学机械工程学院卡尔斯克鲁纳37179

自冲铆接工艺作为一种性能优异、绿色、高效的连接新技术,可实现同种、异种和多层轻合金薄板材料的连接,广泛应用于新能源汽车等领域,成为实现车身轻量化的关键技术之一。但由于自冲铆接头是典型的紧密连接构件,在交变应力或振动作用下... 详细信息

自冲铆接工艺作为一种性能优异、绿色、高效的连接新技术,可实现同种、异种和多层轻合金薄板材料的连接,广泛应用于新能源汽车等领域,成为实现车身轻量化的关键技术之一。但由于自冲铆接头是典型的紧密连接构件,在交变应力或振动作用下,易发生微动损伤,致使接头提前疲劳失效。本文选用5A06铝合金薄板材料,分别进行自冲铆接和不同超声焊接工具头下的超声自冲铆复合连接试验,基于拉伸-剪切和电子显微镜测试,研究超声振动对5A06铝合金自冲铆接头静力学性能的影响。研究表明:超声振动可有效提高自冲铆接头的静力学性能;超声金属焊接与自冲铆接复合连接时会在板材之间形成固相焊接,这是提高复合接头力学性能的根本原因;超声金属焊接头的焊接面积影响自冲铆接头的力学性能,焊接面积较大时超声固相焊的程度较高;超声焊接会使铆钉温度升高,一定程度影响接头稳定性。

关键词：超声振动自冲铆接 5A06 静力学性能轻量化

钢铝无钉铆接技术的工艺参数及静力学性能研究

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汽车工艺与材料 2022年第12期 10-16页

作者：鲍立曾忠信卓长龙泛亚汽车技术中心有限公司

研究了钢铝无钉铆接技术的工艺参数和静力学性能。通过田口方法和正交试验,评估接头剖视面颈部厚度、互锁深度,确定最优铆接方向及工艺参数;借助静载荷破坏试验,对比其与SPR连接,获得其静力学曲线及失效模式,分析材料等级、铆接方向、... 详细信息

研究了钢铝无钉铆接技术的工艺参数和静力学性能。通过田口方法和正交试验,评估接头剖视面颈部厚度、互锁深度,确定最优铆接方向及工艺参数;借助静载荷破坏试验,对比其与SPR连接,获得其静力学曲线及失效模式,分析材料等级、铆接方向、材料料厚对其静力学性能的影响。抗剪强度与上层材料强度正相关;抗拉强度与材料强度负相关;铆接方向从高强度到低强度,抗剪强度更高,从低强度到高强度,抗拉强度更高;上层料厚与下层料薄,抗剪强度更高;料厚的增加可提升抗拉强度。无钉铆接连接静力学性能相比SPR有所下降,可应用在非主要承载的车身结构区域。

关键词：无钉铆接颈部厚度互锁深度静力学性能

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楠竹加筋复合锚杆静力学性能试验研究

土木工程学报 2011年第12期44卷 108-115页

作者：王晓东张虎元吕擎峰兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000

楠竹加筋复合锚杆是一种专门为土遗址加固而发明的新型锚杆,目前关于其力学性能研究尚不系统。本研究设计了单轴压缩试验、拉拔试验和三点弯曲试验,测试复合锚杆的静力学指标,分析锚杆的工作性能,为加固工程设计提供理论依据。压缩试验... 详细信息

楠竹加筋复合锚杆是一种专门为土遗址加固而发明的新型锚杆,目前关于其力学性能研究尚不系统。本研究设计了单轴压缩试验、拉拔试验和三点弯曲试验,测试复合锚杆的静力学指标,分析锚杆的工作性能,为加固工程设计提供理论依据。压缩试验表明,径高比为1∶1和1∶2的复合锚杆试件的抗压强度分别是72.08MPa和43.48MPa,弹性模量分别是5.29GPa和5.25GPa。试件的压缩破坏形式是,带箍筋时发生散裂,不带箍筋时发生腰折破坏。拉拔试验表明,钢绞线受拉时复合锚杆内部界面上存在剪切应力峰,随着轴向荷载的逐渐增大,剪应力峰逐渐从邻近加载端向远离加载端的方向移动,平均最大剪切应力与锚杆长度呈指数关系。弯曲试验表明,复合锚杆试件弯曲过程中,内黏结剂与竹子界面剪切滑移变形大于钢绞线与内黏结剂界面的变形,过大的界面滑移和材料断裂是导致弯曲破坏的原因。研究认为,楠竹复合锚杆压缩强度较高,界面剪切强度较低,提高锚杆整体性能的措施包括增设端部锚定板、提高内黏结剂强度、提高钢绞线表面粗糙度等。建议锚杆吊装时宜多点捆绑,尽量保持直线状态,最大弯曲率不得超过2%。

关键词：土遗址文物保护楠竹加筋复合锚杆静力学性能

芯杆齐平度偏差对抽芯铆钉力学性能影响及机理分析

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航空制造技术 2024年第9期67卷 20-27页

作者：林伟邱建平史建猛周莹郝浩杰张斌中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089

抽芯铆钉广泛应用于航空制造与装配领域,其芯杆断面相对钉套头表面凸出量(芯杆齐平度)有定量规定标准,但芯杆齐平度对于连接结构力学性能的影响并不明确。针对这一问题,开展了不同芯杆齐平度下装配结构的静力学性能及疲劳性能试验,并对... 详细信息

抽芯铆钉广泛应用于航空制造与装配领域,其芯杆断面相对钉套头表面凸出量(芯杆齐平度)有定量规定标准,但芯杆齐平度对于连接结构力学性能的影响并不明确。针对这一问题,开展了不同芯杆齐平度下装配结构的静力学性能及疲劳性能试验,并对结构的装配以及静力学性能进行了仿真验证。通过试验探究发现,芯杆齐平度合格样件剪切力破坏强度平均值为9570.535 N,标准差为107.001 N,芯杆齐平度不合格样件剪切力破坏强度平均值为9532.14 N,标准差为327.261 N,两者标准差差异显著,可见相较于超差试样,合格试样结构稳定性更强;疲劳试验中芯杆齐平度合格样件疲劳循环次数平均值为456770次,芯杆齐平度不合格样件疲劳循环次数平均值为456022.7次,疲劳强度受该方面的影响较小。对抽铆的仿真发现,两种情况下芯杆的绝对干涉量几乎没有区别,该结论解释了为何两组试验的剪切力没有太大区别,并且在仿真过程中发现两者的力–位移曲线几乎没有区别,进一步验证了试验结论。

关键词：抽芯铆钉芯杆齐平度静力学性能疲劳性能数值模拟

2-(U+UPS)PU+UPU平动机器人腿机构设计与力速性能分析

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中国机械工程 2024年

作者：罗自荣徐毓泽陈善军王圣引卢钟岳朱一鸣国防科技大学智能科学学院

本文以自由度少、末端无伴随转动特征且控制复杂度低为设计目标，提出了一种2-(U+UPS)PU+UPU串并混联三自由度平动机器人腿机构。基于旋量理论分析了腿部机构的活动度并建立了腿部机构的运动学模型，仿真计算得到了腿部机构的末端工作... 详细信息

本文以自由度少、末端无伴随转动特征且控制复杂度低为设计目标，提出了一种2-(U+UPS)PU+UPU串并混联三自由度平动机器人腿机构。基于旋量理论分析了腿部机构的活动度并建立了腿部机构的运动学模型，仿真计算得到了腿部机构的末端工作空间和姿态变化特性，推导了末端速度雅可比矩阵及力雅可比矩阵，分析得到速度和力学特性变化规律，为下一步机器人的运动控制奠定了理论基础。开发了所提出腿部机构的原型样机，验证了其可行性。

关键词：机器人腿 2-(U+UPS)PU+UPU机构运动学模型速度性能静力学性能