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自攻螺钉与拉铆钉混合连接受剪承载性能试验

工程科学与技术 2024年第4期56卷 88-97页

作者：褚云朋伏金蓉钟志豪陈晓强西南科技大学四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能... 详细信息

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能,共进行了48组连接接头抗剪性能试验,包含冷弯薄壁型钢结构常用的5种连接板厚度,不同搭接板厚比(变化范围1.0~2.0),包含纯自攻螺钉连接、纯拉铆钉连接及混合连接的连接方式。观察混合连接的破坏模式,自攻螺钉未发现拉脱破坏,其破坏模式主要表现为:板承压破坏与螺钉倾斜组合破坏、铆钉剪断破坏及板承压与铆钉部分剪断组合破坏3种;相较单一连接方式,混合连接荷载–位移曲线表现出更长的塑性阶段;当板厚比大于1.5且组合板厚小于3.0mm,混合连接的承载力及延性较单一连接增长明显;利用现有计算方法对混合连接的承载力进行累加计算,与试验结果对比,计算结果偏保守。研究发现:混合连接能较好地弥补拉铆钉和自攻螺钉受剪过程中的缺陷,有效改善自攻螺钉拉脱破坏,从而提升连接的承载力及延性;板厚和板厚比是影响混合连接破坏模式及承载力的重要因素,与单一连接相比,板厚比越大,承载力提升越大;排布方式对混合连接的力学性能及破坏机理影响有限;在本文试验工况下,结合混合连接的破坏模式,在现有计算方法的基础上,提出改善后的计算方法,其计算结果更合理。

关键词：拉铆钉连接拉铆钉-螺钉混合连接组合墙体受剪性能抗剪承载力计算方法

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泡沫灭火后Q460高强钢力学性能试验研究

材料导报 2021年第6期35卷 6151-6156页

作者：陈光鹏张春涛西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室绵阳621010

对室温及200~900℃高温自然冷却和泡沫灭火冷却后的Q460高强钢开展静力拉伸试验研究,获得高温及不同冷却方式后Q460高强钢的力学性能参数,并与Q235和Q690钢高温后力学性能变化规律进行对比分析,建立Q460高强钢力学性能参数随温度和冷却... 详细信息

对室温及200~900℃高温自然冷却和泡沫灭火冷却后的Q460高强钢开展静力拉伸试验研究,获得高温及不同冷却方式后Q460高强钢的力学性能参数,并与Q235和Q690钢高温后力学性能变化规律进行对比分析,建立Q460高强钢力学性能参数随温度和冷却方式变化的数学模型。结果表明:Q460高强钢在不同温度和冷却方式下呈现不同的表观特征;温度和冷却方式对弹性模量的影响较小,却对Q460高强钢的强度和伸长率有较大影响,温度低于500℃时,Q460高强钢高温冷却后的强度和伸长率与常温时接近,但随温度的升高,强度降低而伸长率增大;温度高于500℃后,Q460高强钢自然冷却后的强度和伸长率发生明显变化,900℃时,Q460高强钢的屈服强度、极限强度和伸长率分别为常温时的38%、67%和107%;泡沫灭火冷却后Q460高强钢的力学性能参数发生明显变化的温度为600℃,900℃时Q460高强钢的屈服强度、极限强度和伸长率分别为常温时的39%、67%和131%。基于试验数据,建立了不同冷却方式下Q460高强钢的力学性能参数随温度变化的数学模型,可对火灾后Q460高强钢的力学性能进行有效评估。

关键词： Q460高强钢高温冷却方式数学模型

BFRP网格改良藏式毛石墙体受力性能试验研究

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西南交通大学学报 2020年第3期55卷 643-649页

作者：黄辉杨丹陈科贾彬西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为研究玄武岩纤维复材(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)网格改良藏式毛石墙体(简称毛石墙体)的受力性能,分别进行了4片毛石墙体的受压试验及低周水平往复加载试验.重点研究竖向及水平往复荷载作用下BFRP网格改良毛石墙体的受力... 详细信息

为研究玄武岩纤维复材(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)网格改良藏式毛石墙体(简称毛石墙体)的受力性能,分别进行了4片毛石墙体的受压试验及低周水平往复加载试验.重点研究竖向及水平往复荷载作用下BFRP网格改良毛石墙体的受力行为、破坏形态、承载能力、耗能性能、刚度退化规律等.试验结果表明:竖向荷载下BFRP网格改良毛石墙体墙身裂缝发展较未改良毛石墙体缓慢,其平均极限抗压承载力是未改良毛石墙体的2.72倍,改良毛石墙体的最终破坏形态为BFRP网格受拉断裂后墙体面外失稳破坏;低周水平往复荷载作用下BFRP网格改良毛石墙体的耗能性能和抗剪承载力较未改良毛石墙体有显著提高,其平均峰值抗剪承载力提高幅度达74.3%;BFRP网格改良毛石墙体的最终破坏形态为斜向贯通裂缝处BFRP网格受拉断裂后墙体的剪切破坏.

关键词：藏式毛石墙体 BFRP网格受压性能抗震性能承载能力

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UHMWPE薄板抗轻武器杀伤元斜侵彻研究

爆炸与冲击 2024年第11期44卷 112-127页

作者：宋福琛郭辉陈玉西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为解决高性能轻质防弹插板受轻武器杀伤元侵彻防护问题,对超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)层压薄板进行了侵彻实验,分析了侵彻后UHMWPE薄板的变形失效特征并对比了轻武器杀伤元的破坏形貌。利用有... 详细信息

为解决高性能轻质防弹插板受轻武器杀伤元侵彻防护问题,对超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)层压薄板进行了侵彻实验,分析了侵彻后UHMWPE薄板的变形失效特征并对比了轻武器杀伤元的破坏形貌。利用有限元软件LS-DYNA建立了UHMWPE薄板抗轻武器杀伤元侵彻数值模型,通过靶板破坏形态、凹陷深度以及弹头变形的实验结果对数值模型的有效性进行了验证。在此基础上,通过数值模拟方法研究了UHMWPE薄板受弹体斜侵彻失效模式,揭示了3种轻武器杀伤元侵彻下入射角度对跳弹现象和UHMWPE薄板破坏形态的影响规律。结果表明:7.62 mm×25 mm的钢芯弹和7.62 mm×39 mm的普通弹(钢芯)斜侵彻UHMWPE薄板的跳弹角均位于45°~50°范围内;7.62 mm×25 mm的铅芯弹在入射角大于70°时才可完整跳出,其余均以破损弹片形式飞溅,弹体破坏会对跳弹状况产生影响;入射角较小时,斜侵彻子弹会产生面积较大且具有一定深度的弹坑,连续击发的下一枚子弹会更容易击穿弹坑薄弱处的纤维板,斜侵彻作用对薄板受二次侵彻产生不利影响;入射角较大时,子弹会较完整地发生跳弹并具有高剩余速度,会对人员产生二次杀伤。研究成果可为UHMWPE薄板用于轻量化军用防弹插板设计提供参考。

关键词： UHMWPE薄板轻武器杀伤元斜侵彻失效模式跳弹角

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内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能研究

建筑结构学报 2022年第5期43卷 149-163页

作者：刘德贵王宇豪温勇邹伟王涛西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为实现钢材与木材的高效组合,提高钢木组合梁受弯性能,提出了一种内置薄壁H形钢-木组合梁。为研究其破坏过程、破坏形态及组合受力性能,以翼缘木板宽度、抗剪连接栓钉间距、薄壁H形钢厚度、翼缘木板厚度、腹板木板高度和腹板木板厚度等... 详细信息

为实现钢材与木材的高效组合,提高钢木组合梁受弯性能,提出了一种内置薄壁H形钢-木组合梁。为研究其破坏过程、破坏形态及组合受力性能,以翼缘木板宽度、抗剪连接栓钉间距、薄壁H形钢厚度、翼缘木板厚度、腹板木板高度和腹板木板厚度等为变化参数开展了受弯试验。并提出了可用于预测内置薄壁H形钢-木组合梁挠度和受弯承载力的计算公式,进行了有限元分析。结果表明:依据内置薄壁H形钢-木组合梁破坏过程及特征,可出现受拉翼缘木板受拉断裂、腹板木板受拉区开裂以及受压翼缘木板受压破坏或薄壁H形钢受压翼缘严重压屈和严重粘胶剥离的受压破坏三种破坏模式;在配置截面面积比约3.5%的薄壁H形钢的情况下,内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力、抗弯刚度、耗能和延性相对于纯木梁明显提高;腹板木板高度、翼缘木板宽度、翼缘木板厚度和抗剪连接栓钉间距等参数影响内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能较为明显,增加腹板木板的高度、翼缘木板的宽度、翼缘木板的厚度和减小抗剪栓钉间距可明显提高内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力;增加薄壁H形钢厚度,可使内置薄壁H形钢-木组合梁受弯承载力和刚度得到一定程度的提高;腹板木板的厚度对内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力影响不甚明显。所提出内置薄壁H形钢-木组合梁的挠度及受弯承载力计算式和有限元模型合理有效,计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：钢-木组合梁薄壁H形钢受弯试验有限元分析承载力刚度

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聚脲涂覆泡沫铝压缩力学性能及吸能特性研究

材料导报 2023年第23期37卷 198-204页

作者：郭辉冯晶晶陈玉孙亚斌邱爽西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为了增强泡沫铝的抗侵彻性能,本工作将聚脲涂覆于三种相对密度的泡沫铝试件端面制备了聚脲涂覆泡沫铝复合件,研究了聚脲涂覆方式对复合件准静态和动态压缩力学行为及吸能特性的影响规律,讨论了聚脲涂覆泡沫铝的变形失效特征。结果表明:... 详细信息

为了增强泡沫铝的抗侵彻性能,本工作将聚脲涂覆于三种相对密度的泡沫铝试件端面制备了聚脲涂覆泡沫铝复合件,研究了聚脲涂覆方式对复合件准静态和动态压缩力学行为及吸能特性的影响规律,讨论了聚脲涂覆泡沫铝的变形失效特征。结果表明:聚脲涂覆泡沫铝应力-应变曲线的线弹性段和初始屈服平台段应变率敏感性较弱,致密化段具有显著应变率敏感性;在动态加载下,泡沫铝试件端面涂覆聚脲有助于缓解应力-应变曲线屈服平台段锯齿振荡现象,可以提升其致密应变对应的理想吸能效率值,尤其在背压面涂覆聚脲的泡沫铝试件的理想吸能效率值提升效果最明显;在准静态加载下,背压面涂覆聚脲的泡沫铝试件加载密实后仍呈“圆柱”状,变形较为均匀;在动态加载下,聚脲的涂覆可有效防止冲击荷载下泡沫铝碎片飞溅造成的危害。该研究可为聚脲涂覆泡沫铝复合板在军用方舱结构中的应用提供理论参考依据。

关键词：泡沫铝聚脲应变率力学性能吸能特性

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爆炸荷载下青砂岩动态起裂韧度的测试方法

爆炸与冲击 2020年第2期40卷 75-88页

作者：肖定军朱哲明蒲传金陆路胡荣西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 四川大学建筑与环境学院四川成都610065

为了研究爆炸荷载下青砂岩I型裂纹动态断裂韧度的测试方法,利用内部中心单裂纹圆盘(internal center single crack disc,ICSCD)试样进行了爆炸试验研究。试样由外径为400 mm、内部加载孔径为40 mm、预制裂纹长为60 mm的青砂岩制成。利... 详细信息

为了研究爆炸荷载下青砂岩I型裂纹动态断裂韧度的测试方法,利用内部中心单裂纹圆盘(internal center single crack disc,ICSCD)试样进行了爆炸试验研究。试样由外径为400 mm、内部加载孔径为40 mm、预制裂纹长为60 mm的青砂岩制成。利用同步触发器实现圆盘中心起爆,并同步触发超动态应变仪,通过径向应变片获取爆炸应变曲线、裂纹尖端的环向应变片获取裂纹起裂时刻。以实测爆炸应变曲线为参量,应用Laplace变换推导出试样加载孔壁应力时程曲线表达式,并用数值反演法得出其数值解。利用ANSYS有限元软件,建立数值计算模型,通过相互作用积分法得出了在爆炸荷载作用下砂岩的I型动态应力强度因子曲线。研究结果表明:(1)ICSCD试件能够很好地用来测试岩石的动态起裂韧度;(2)炮孔周边的应力可以通过拉普拉斯变换的数值反演方法得到;(3)通过试验-数值法能稳定计算出ICSCD砂岩构型的动态起裂韧度,其最大误差仅为7%。

关键词：爆炸荷载应变测试动态起裂韧度数值反演法

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复合加固震损RC框架抗震性能试验研究

工程力学 2022年第6期39卷 72-82页

作者：褚云朋施毕新钟燕龚寅东封天赐西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室绵阳621010

碳纤维布和角钢混合加固后能有效提高结构承载能力及延性,发挥二者材料性能各自优势。采用纤维布、纤维布加角钢及增设斜支撑3种方法对震损RC框架进行加固,开展低周往复加载的抗震性能试验研究,结果表明:采用纤维布加固后未能明显提高... 详细信息

碳纤维布和角钢混合加固后能有效提高结构承载能力及延性,发挥二者材料性能各自优势。采用纤维布、纤维布加角钢及增设斜支撑3种方法对震损RC框架进行加固,开展低周往复加载的抗震性能试验研究,结果表明:采用纤维布加固后未能明显提高节点协调梁柱变形能力,梁端破坏严重,节点处纤维布随混凝土一起脱落,承载力未恢复到震损前承载力;复合加固后节点及柱脚均未发生明显破坏,实现了强节点弱构件的抗震设计原则,采用斜支撑加固后,能明显提高框架承载力及刚度,但发生锚栓失效,导致承载力快速降低,故应提高锚栓承载富余量;复合加固后试件承载能力明显提高,滞回曲线更饱满,累积耗能能力更强,经受循环加载次数明显增多,承载力降低系数减小,角钢提高了节点抗破坏能力,角钢与支撑配合使用更能明显提高试件刚度及承载力;综合考虑抗震性能、经济性、加固工艺,选用CFRP布与角钢复合加固工艺,能很好地实现对震损框架的加固。

关键词：结构工程震损RC框架复合加固试验研究抗震性能破坏模式

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箱包炸弹内爆作用下单层球面网壳结构的动力响应分析

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振动与冲击 2021年第5期40卷 290-297页

作者：李丹骆志远夏芊文邓勇军西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

运用ANSYS/LS-DYNA建立跨度40 m凯威特K8单层球面网壳,采用流固耦合算法,考虑箱包炸弹在网壳内部爆炸的最不利类型,获取其动力响应规律。研究结果表明:在不同炸点水平位置下,网壳内部流场分布特征、冲击波传播路径以及冲击波与网壳作用... 详细信息

运用ANSYS/LS-DYNA建立跨度40 m凯威特K8单层球面网壳,采用流固耦合算法,考虑箱包炸弹在网壳内部爆炸的最不利类型,获取其动力响应规律。研究结果表明:在不同炸点水平位置下,网壳内部流场分布特征、冲击波传播路径以及冲击波与网壳作用过程存在差异,各特征响应随炸点水平位置的改变变化较大,网壳杆件塑性应变百分率大致在网壳半跨的3/4处达到极值;环杆塑性应变百分率较斜杆以及肋杆高,环杆轴向应力呈现的高频率、高幅值的"环杆效应"特征与环杆所处的位置有关,且主要位于网壳的倒数1~3环区域;由于冲击波的局部增强效应,内爆荷载作用下网壳结构的易损薄弱部位主要有柱脚、支座附近杆件以及网壳环杆3部分。

关键词：箱包炸弹内爆网壳结构环杆效应动力响应