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大直径SHTB实验装置数值模拟及混凝土细观骨料模型动态直拉研究

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爆炸与冲击 2020年第9期40卷 16-29页

作者：郭瑞奇任辉启龙志林吴祥云姜锡权湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 军事科学院国防工程研究院河南洛阳471023 合肥姜水动态力学实验技术有限公司安徽合肥230031

对混凝土材料在高应变率下的动态拉伸实验多以劈裂和层裂的形式进行,然而它们作为间接研究混凝土动态拉伸性能的实验技术具有一定的局限性,亟需使用大直径分离式Hopkinson拉杆(split Hopkinson tensile bar,SHTB)设备对混凝土进行动态... 详细信息

对混凝土材料在高应变率下的动态拉伸实验多以劈裂和层裂的形式进行,然而它们作为间接研究混凝土动态拉伸性能的实验技术具有一定的局限性,亟需使用大直径分离式Hopkinson拉杆(split Hopkinson tensile bar,SHTB)设备对混凝土进行动态直拉实验。因此,运用数值模拟方法对一种新型的霍普金森拉杆的入射波进行了研究,并对设备的局部构件进行改进,使其不仅具有对混凝土试件的胶粘连接方式,也可通过螺纹连接配套夹具以同时兼顾挂接等其他连接方式。针对改进后的SHTB装置,建立了圆环状三维混凝土细观骨料模型。通过数值模拟与实验结果的对比,验证了采用空心圆管式SHTB装置的有效性,并为混凝土细观骨料模型的动态拉伸模拟提供了思路。

关键词： SHTB 混凝土动态拉伸应变率细观建模

缺陷区域连续分布的C_(3)N_(4)光催化降解罗丹明B

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化工环保 2025年第1期45卷 96-103页

作者：吴用姚庆安徽科欣环保股份有限公司安徽合肥230061 中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

采用高温热聚合法制备了缺陷区域连续分布的C_(3)N_(4)(C_(3)N_(4)-C),并对其进行了表征,考察了C_(3)N_(4)-C对溶液中罗丹明B(RhB)的光催化降解效果和作用机理。表征结果显示:传统C_(3)N_(4)(C_(3)N_(4)-I)中的缺陷区域分布较为密集,但... 详细信息

采用高温热聚合法制备了缺陷区域连续分布的C_(3)N_(4)(C_(3)N_(4)-C),并对其进行了表征,考察了C_(3)N_(4)-C对溶液中罗丹明B(RhB)的光催化降解效果和作用机理。表征结果显示:传统C_(3)N_(4)(C_(3)N_(4)-I)中的缺陷区域分布较为密集,但面积较小,彼此之间孤立存在、不联通;C_(3)N_(4)-C中的缺陷区域面积较大,彼此之间互相联通,几乎成片状分布;与C_(3)N_(4)-I相比,C_(3)N_(4)-C中的连续缺陷区域迟滞了光生载流子的束缚与复合,延长了载流子寿命。实际结果表明:在RhB质量浓度10 mg/L、催化剂加入量0.5 g/L的条件下,光照90 min后,C_(3)N_(4)-C和C_(3)N_(4)-I体系中RhB去除率分别为97.5%和86.2%;光照120 min后,C_(3)N_(4)-C体系中RhB去除率接近100%;C_(3)N_(4)-C和C_(3)N_(4)-I光催化降解RhB的准一级动力学速率常数分别为0.04078 min^(-1)和0.02694 min^(-1);C_(3)N_(4)-C经4次循环使用后,RhB去除率大于99%,重复使用性能良好;C_(3)N_(4)-C光催化降解RhB过程中的主要活性物种有·OH、h^(+)和·O_(2)^(-)。

关键词：连续的缺陷区域 C_(3)N_(4) 载流子动力学光催化降解罗丹明B

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高温冻土双屈服面统一本构模型及其验证

岩土工程学报 2025年第1期47卷 135-143页

作者：王涛凡红王康任周国庆王亮亮中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司城市安全风险监测预警应急管理部重点实验室广东深圳518023 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司深圳市城市灾害数字孪生重点实验室广东深圳518023

高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了... 详细信息

高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了一个高温冻土双屈服面统一本构模型。结合弹塑性理论推导获得了应力应变关系的增量形式,给出了模型参数的含义与简便确定方法,定义了反映高温冻土当前状态的固结参数及潜在强度,剖析了其与硬化参量之间的相互依赖、相互制约动态循环关系,分析了整个应力路径中的模型状态演化过程,利用试验数据对构建的本构模型进行了验证,结果表明提出的本构模型能够很好地预测高温冻土在常规三轴应力路径下的应力应变行为。

关键词：冻土冻土力学强度变形本构模型

危化罐车中长波起伏路面液体晃动动力学行为研究

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汽车工程 2025年第1期47卷 187-200页

作者：王笑乐郭彦超徐小东王雷戴宝宝张志宁杨洋安徽农业大学工学院合肥230036 洛阳拖拉机研究所有限公司洛阳471039 安徽交通职业技术学院合肥230051 浙江大学控制科学与工程学院杭州310027

为研究路面起伏对危化罐车行驶稳定性的影响,基于路形不平度数据建立中、长波路面模型。以多轴液罐车为对象,构建考虑轮胎变形和悬架非线性的车辆动力学模型。建立液体纵、侧向晃动等效力学模型,与车辆动力学模型耦合,得到不同路面行驶... 详细信息

为研究路面起伏对危化罐车行驶稳定性的影响,基于路形不平度数据建立中、长波路面模型。以多轴液罐车为对象,构建考虑轮胎变形和悬架非线性的车辆动力学模型。建立液体纵、侧向晃动等效力学模型,与车辆动力学模型耦合,得到不同路面行驶罐体运动学参数,以激励液体晃动模型。研究结果表明,两侧路面相位差增加对罐车侧向稳定性产生不利影响;液体侧向晃动频率随路面波长增加而减小,随充液比增加而增大;牵引车鞍座至半挂车轴距离为波长整数倍时,液体纵向晃动明显;斜向防波板可抑制液体侧向晃动,但低充液比小幅晃动时抑制效果较差;罐车低充液比通过起伏路面时,适当提高车速可降低液体晃动;高充液比时车速过快将导致晃动幅度和壁面载荷显著增大,降低车辆行驶稳定性。

关键词：液罐车路面激励液体晃动等效力学模型多体动力学

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重组竹顺纹冲击力学性能研究

爆炸与冲击 2022年第4期42卷 99-108页

作者：王明涛卢玉斌蔡雄峰姜锡权陈林碧中国科学院福建物质结构研究所泉州装备制造研究所福建晋江362000 中北大学山西太原030051 合肥姜水动态力学实验技术有限公司安徽合肥230031 福建有竹科技有限公司福建永安366000

重组竹是一种新型竹基复合材料,其力学性能优于落叶松等木材。为评价重组竹在动态加载下的顺纹抗冲击力学性能,以密度1.06 g/cm^(3)、含水率8.52%、龄期3~5年的毛竹基重组竹为研究对象,通过准静态单轴压缩和循环加卸载以及动态加载实验... 详细信息

重组竹是一种新型竹基复合材料,其力学性能优于落叶松等木材。为评价重组竹在动态加载下的顺纹抗冲击力学性能,以密度1.06 g/cm^(3)、含水率8.52%、龄期3~5年的毛竹基重组竹为研究对象,通过准静态单轴压缩和循环加卸载以及动态加载实验,研究了重组竹加载变形过程、各项力学性能指标以及对应变率的敏感性。结果表明:重组竹顺纹压缩过程可以分为弹性变形和弹塑性变形阶段,破坏类型为延性破坏,其各项强度指标随应变率的提高而提高,动态增长因子与应变率之间呈现线性关系,斜率为0.0024;重组竹压缩过程中的应变比能与应变之间呈线性关系,且随应变率的增长而增大,证明其吸能能力随着应变率的增大而提高。实验结果证明,重组竹顺纹具有良好的抗冲击力学性能和显著的应变率效应。

关键词：重组竹冲击力学性能动态增长因子应变率效应应变比能

多层金属复合材料界面微观结构特征数值计算研究

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稀有金属材料与工程 2025年第1期54卷 134-146页

作者：梁汉良罗宁周嘉楠陈金华贾永胜陈翔江汉大学爆破工程湖北省重点实验室湖北武汉430056 中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司安徽淮北235000 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

随着航空航天及兵器防护等领域技术与装备的快速进步与发展,加快轻质高强新型金属复合材料的开发和研究具有十分重要的意义。本研究采用多尺度数值计算方法探究了多层金属爆炸焊接复合材料界面特征参数变化规律及界面原子尺度扩散行为... 详细信息

随着航空航天及兵器防护等领域技术与装备的快速进步与发展,加快轻质高强新型金属复合材料的开发和研究具有十分重要的意义。本研究采用多尺度数值计算方法探究了多层金属爆炸焊接复合材料界面特征参数变化规律及界面原子尺度扩散行为及特征。结果表明:随着时间的推移,多层板材间动态碰撞角呈现初始阶段小幅升高,并在中间阶段保持稳定的变化规律。结合界面呈现明显的波纹结构特征,多层复合板结合界面处压力分布明显高于板材其他区域,且结合界面压力呈现从上到下逐渐减小的变化规律,最下侧结合界面处有效塑性应变略高于其他3个结合界面。在不同速度微观尺度碰撞下,3个焊点处均发生了明显的原子扩散现象,随着冲击速度的减小,结合界面处原子扩散层厚度也随之减小,3个扩散层厚度范围分别为1.12~1.58μm,1.8~2.55μm和1.22~1.73μm。

关键词：多层金属复合材料爆炸焊接界面微观结构数值计算

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聚氯乙烯弹性体动态拉伸力学性能实验研究

高压物理学报 2021年第3期35卷 78-87页

作者：雷经发宣言刘涛姜锡权段飞亚魏展安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室安徽合肥230601 合肥姜水动态力学实验技术有限公司安徽合肥230031

为研究软质高分子聚合物材料的静、动态拉伸力学性能,利用Instron-5943万能材料试验机和改进型分离式霍普金森拉杆(SHTB)实验装置对聚氯乙烯(PVC)弹性体材料进行了静、动态拉伸实验,得到了该材料在应变率为0.1 s^(−1)及400~1850 s^(−1)... 详细信息

为研究软质高分子聚合物材料的静、动态拉伸力学性能,利用Instron-5943万能材料试验机和改进型分离式霍普金森拉杆(SHTB)实验装置对聚氯乙烯(PVC)弹性体材料进行了静、动态拉伸实验,得到了该材料在应变率为0.1 s^(−1)及400~1850 s^(−1)下的应力-应变曲线。动态拉伸实验过程中,联合波形图分析和高速摄像方法对试样连接方式和胶黏剂进行了优选,通过脉冲整形器延缓入射波上升沿以实现恒应变率加载,调整入射杆与吸收杆间空隙解决了入射波基线偏离问题。结果表明:PVC弹性体在准静态(0.1 s^(−1))拉伸载荷下具有明显的线弹性特征,在动态(400~1850 s^(−1))拉伸载荷下具有一定的黏性特征。构建了朱-王-唐(ZWT)非线性黏弹性本构模型以表征PVC弹性体材料的黏弹性力学特征,实验与模型拟合结果较吻合。

关键词：聚氯乙烯弹性体应变率分离式霍普金森拉杆本构模型

钢-PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能试验研究

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防灾减灾工程学报 2024年第5期44卷 1140-1148页

作者：李堂军李亮王子晨姜锡权北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 合肥姜水动态实验技术有限公司安徽合肥231200

将钢纤维和PE纤维混杂掺入水泥基基体材料中,控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维比例,制成E2、E1.5S0.5、E1S1、E0.5S1.5和S2试件,应用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置,开展了钢-PE混杂纤维水泥基复... 详细信息

将钢纤维和PE纤维混杂掺入水泥基基体材料中,控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维比例,制成E2、E1.5S0.5、E1S1、E0.5S1.5和S2试件,应用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置,开展了钢-PE混杂纤维水泥基复合材料在高应变率(30~120 s^(-1))条件下的动态压缩试验,从试件破坏形态、材料的动态抗压强度、韧性及其应变率效应等方面进行了分析研究。试验结果表明:①钢-PE混杂纤维水泥基复合材料表现出明显的应变率效应,其动态抗压强度、韧性以及动态抗压强度增长因子(Dynamic Increase Factor of Compressive Strength, DIF)随着应变率的增加而提高。应变率为60-80 s^(-1)时,PE纤维增韧效果更好;而应变率为100s^(-1)时,钢纤维增韧效果更优。②随着PE纤维掺量的增加,材料应力-应变曲线的应变硬化现象更明显。而钢纤维掺量达到1.5%以上且继续增大时,材料的动态抗压强度和韧性得到提高,表明一定掺量的钢纤维可以提高材料动态抗压强度的应变率敏感性。③两种纤维混杂的试件其动态压缩力学性能要优于单掺PE或钢纤维的试件,综合动态抗压强度、韧性以及DIF,得出抵抗冲击压缩荷载的最优纤维配比是0.5%的PE纤维+1.5%的钢纤维。

关键词：钢-PE混杂纤维动态压缩动态抗压强度增强因子应变率效应分离式霍普金森压杆

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土工膜防渗水库渗漏的数值模拟方法研究

岩土工程学报 2025年

作者：曹雪山施钦译薛猛廖志彬袁俊平丁国权河海大学土木与交通学院银川中铁水务集团有限公司河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室

渗漏是水库运维安全的关键性影响因素，而关于土工膜缺陷渗漏的研究水平尚处于试验阶段，未见有报道土工膜防渗水库缺陷渗漏数值模拟方法方面的研究成果。首先阐述土工膜缺陷渗漏的研究难点，并根据土工膜缺陷渗流特征，提出将缺陷土工... 详细信息

渗漏是水库运维安全的关键性影响因素，而关于土工膜缺陷渗漏的研究水平尚处于试验阶段，未见有报道土工膜防渗水库缺陷渗漏数值模拟方法方面的研究成果。首先阐述土工膜缺陷渗漏的研究难点，并根据土工膜缺陷渗流特征，提出将缺陷土工膜及其接触层作为防渗层（简称缺陷土工膜防渗层）的模拟方法；然后基于1360天的水库渗漏监测数据，建立水库三维土工膜缺陷渗流模型，反演水库10个运行过程的缺陷土工膜防渗层渗透系数。通过验证表明研究方法合理，揭示了随着水库向动态高库水位运行，缺陷土工膜防渗层渗透系数有降低、升高及稳定三个阶段，符合土工膜下粗粒土的渗透变形规律，并与土工膜下监测点的渗压及渗压降的三个阶段对应。研究成果为土工膜防渗水库安全运营评价提供技术支撑。

关键词：土工膜防渗水库缺陷土工膜防渗层渗透系数三维反演模型渗漏特性监测数据分析