硒鼓缓冲气柱包装冲击响应与变形行为的图像测量分析

硒鼓是高精密感光成像装置,在运输过程中易由于不慎跌落而造成破损。因此对硒鼓的缓冲包装性能进行评价具有重要的应用价值。本文通过对硒鼓缓冲气柱包装件进行冲击试验,研究硒鼓的冲击响应和缓冲气柱包装的缓冲特性。文中采用高速图像测量技术和数字图像处理方法,测量HP Q2612A硒鼓在五种冲击强度条件下的动力学响应,同时测量与分析缓冲气柱衬垫全场变形行为和特征。通过这些测试分析将有助于确定包装的缓冲效果,为改进缓冲包装设计提供了重要的依据。     

新型缓冲阻尼器设计及其冲击响应特性研究

针对强冲击环境下设备防护问题,提出一种新型缓冲阻尼器。该阻尼器依据环形间隙阻尼系数计算公式,以双出杆阻尼器为改进基础并利用弹性力与阻尼力相位差原理而设计。通过单自由度数学模型计算分析了新型缓冲阻尼结构的冲击响应与自身特性。结果表明,相比于双出杆流体阻尼器,该阻尼器在保证不增加绝对加速度与相对位移幅值的前提下,可有效降低残余响应,被隔离体复位时间缩短48%。在特性分析中,相比双出杆流体阻尼器,新型阻尼器耗能增加了28%,两者阻尼力最大相差470 N。根据正、负双波试验的结果,说明了数值仿真可以较为准确地描述新型缓冲阻尼器在冲击下的响应特性,同时,也验证了该缓冲器具有较好的抗冲减振能力。     

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。     

EPO材料缓冲性能的探究

目的通过试验对比EPE,EPS,EPO等3种材料缓冲性能的优劣。方法对一定规格的3种材料试样进行静态压缩试验、动态压缩试验,并结合Ansys有限元仿真技术,进行数据处理分析。结果在静态缓冲特性试验中,当材料所受应力大于3.5 kPa且小于180 kPa时,EPO与EPE及EPS的静态缓冲性能系数大小关系为EPEEPOEPS;当应力小于3.5 kPa或者大于180 kPa时,EPO的静态缓冲系数最小,即此时EPO的静态缓冲性能优于EPE和EPS。从动态缓冲特性试验中可知,静应力小于10 kPa时,3种材料的缓冲性能大小为EPSEPOEPE;当静应力大于14kPa时,缓冲性能大小排序为EPSEPOEPE;静应力大小介于10 kPa和14 kPa之间时,3种材料具有相似的缓冲效果。EPO材料动态缓冲特性处于EPE以及EPS之间,当静应力较大时,EPO呈现出与EPE更相近的性能,缓冲性能较EPS有所提升。结论经测试比较,EPO材料具有较好的缓冲性能,某些环境下可以作为新缓冲包装材料使用,未来有较好的发展前景。     

蜂窝型缓冲包装系统冲击特性分析

基于MATLAB对蜂窝型缓冲包装系统的冲击特性进行数值分析,研究了蜂窝型缓冲系统在半正弦波脉冲激励下的冲击响应谱,并讨论了相关参数对它们的影响,对该类系统的缓冲设计具有重要价值.     

冲击响应谱绝对校准研究中冲击响应谱的计算方法

介绍了应用于冲击响应谱绝对校准中的冲击响应谱的计算方法,该方法的实现基于MATLAB编程语言,即通过MATLAB中的仿真直接求解单自由度二阶微分方程的数值解以获得冲击响应谱的绝对复现.     

X-PLY超强瓦楞纸板动态缓冲特性的试验研究

基于跌落冲击试验,研究X-PLY(A)、X-PLY(B)两种超强瓦楞纸板的动态缓冲性能,获得了动态缓冲特性曲线的经验公式及其特征系数,为X-PLY超强瓦楞纸板在缓冲包装中的推广应用提供了基本数据.结果表明,X-PLY超强瓦楞纸板的动态缓冲特性曲线呈凹谷状,开口向上,只有一个极小值点,冲击加速度波形近似于半正弦波,具有优良的动态缓冲特性,而且X-PLY(A)超强瓦楞纸板的动态缓冲性能比X-PLY(B)超强瓦楞纸板更好.     

包装件缓冲特性的有限元仿真可靠性分析

目的研究计算机有限元仿真在缓冲包装研发环节的可靠性。方法利用计算机仿真进行缓冲包装研发,能够较全面地提供所需参数,缩短开发周期,但计算机仿真的可靠性有待进一步验证。通过Ansys Workbench对智能灯泡包装件的缓冲特性进行仿真分析,主要分析包装衬垫的加速度响应,并结合传统的振动与跌落试验进行对比。结果振动、跌落的仿真结果与真实试验的结果误差分别为9%和15.91%,排除客观存在的误差,两者差异在可接受范围内。结论验证了有限元仿真方法在缓冲包装研发环节的可靠性,可为传统的包装研发环节提供新方法。     

考虑转动的双曲正切与正切组合模型缓冲系统冲击响应研究

针对普遍使用的缓冲材料受压时应力-应变曲线呈现的线弹性区、屈服区和压实区三段式形态,建立了双曲正切与正切组合模型.在此基础上,考虑包装产品冲击时由偏心导致的受力不平衡引起的转动,推导了具有转动和平动耦合的缓冲包装系统在半正弦加速度脉冲激励下的动力学方程,探讨了包装系统平动与转动相耦合的规律.数值算例的结果表明,未考虑转动效应,会导致一定程度的过度包装,造成浪费.该模型的建立和考虑平动与转动相耦合情况的动力学方程,更加接近实际缓冲包装的工程应用情况,为包装结构优化设计提供了参考.     

运用数学拟合方法绘制动态冲击缓冲曲线的研究

提出了一个研究发泡聚乙烯缓冲曲线的方法。该方法使用压力-能量曲线来研究缓冲包装用发泡聚乙烯的动态缓冲性能。由于获得动态缓冲曲线需要大量的冲击实验和有效的数据,该方法是获得同种材料在多种厚度、多种跌落高度条件下的动态缓冲曲线的简便方法。该方法能够提供充足的数据,并为缓冲包装设计提供最大加速度、静应力和缓冲系数的参考。     

塑性弯曲变形对金属组织性能影响的研究

本文在分析强烈塑性变形(severe plastic deformation)对金属材料组织性能影响的基础上,进一步研究金属材料经过反复塑性弯曲变形后,其内部组织性能的变化规律.以H85黄铜板材为对象,采用MARC有限元等方法计算不同弯曲半径与板厚之比(r/h,简称:径厚比)对金属材料内部累积应变的影响,同时通过金相组织分析和显微硬度测定,进一步确定其内部晶粒尺寸的变化规律.研究表明,金属板材经过反复塑性弯曲变形后,其内部累积应变量大小沿厚度分布随离中性层距离增加而增大、晶粒尺寸则随之变小、金属的显微硬度随之增加.而且随着径厚比(r/h)减小,其累积应变量效应越显著.     

泥石流冲击荷载下拦挡坝的动力响应分析

选取典型的泥石流冲击荷载,把钢筋混凝土拦挡坝简化成悬臂梁,建立其动力偏微分方程,运用数学物理方程中的变量分离法和结构动力学中的振型叠加法求得动力偏微分方程的解析解,最后根据材料力学得到相应的应力以及应变。算例分析表明解析解是可靠的,且在拦挡坝的坝顶处有最大的位移,为实际工程力学计算提供一种思路。       

金属橡胶隔振器抗冲击性能研究

对金属橡胶隔振器的冲击性能进行了理论和实验研究。借助于金属橡胶构件的加载曲线和迟滞回线,研究了具有非线性干摩擦阻尼隔冲系统在短冲击和长冲击时的最大响应的计算方法,并借助于Matlab实现了最大冲击响应的逐步积分计算。通过实验研究了构件结构形状和参数、负载质量、冲击加速度等对金属橡胶构件抗冲击性能的影响,对理论方法进行了验证,为工程实践提供了依据。     

Finite element analysis of the plastic deformation in tandem process of simple shear extrusion and twist extrusion

Recently, simple shear extrusion (SSE) and twist extrusion (TE) are introduced to fabricate ultrafine grained bulk rod metallic materials. The SSE and TE processes generate significant deformation inhomogeneity, with higher and lower strains in the center, respectively, which easily causes mechanical instability of the materials. In this study, to overcome this deformation inhomogeneity problem in SSE and TE, a tandem process of SSE and TE (TST) is suggested. The finite element method is applied for plastic deformation behavior during the TST process. The results demonstrate that the TST process can produce relatively homogeneously deformed materials. In particular, the effects of back pressure and processing order on the plastic deformation behaviors in the TST process are systematically analyzed.     

结构动力响应微分求积分析方法的基本特性

以结构动力响应微分求积(DQ)分析方法的基本数值格式为基础,探讨了时步内时间点分别为均匀分布、Chebyshev分布和Chebyshev-Gauss-Lobatto(CGL)分布时该方法的数值稳定性与数值耗散性,并通过等效一阶模型严格推导出方法的代数精度阶数。研究表明,该方法的数值稳定性与时步内时间点分布情况密切相关,不均匀分布格式明显优于均匀分布格式,但体系阻尼比对方法的稳定性具有重大影响;代数精度由离散时间点数决定,一般情况下都能实现比较高的数值精度;两种不均匀时间点分布格式,即Chebyshev格式和CGL格式的DQ分析方法,均具有极佳的数值耗散特性。     

垃圾填埋场的地震响应特性分析

采用二维等效线性有限元程序对典型山谷型填埋场进行非线性动力分析。综合考虑了地基刚度、动荷周期、幅值及填埋体的刚度对填埋场顶部加速度响应特性的影响,从地基基本周期 、地震卓越周期 和填埋场的基本周期 三者相互关系的角度得出了填埋场地震响应的普适性规律：各种影响因素都是通过改变这三个周期的相对大小关系来改变填埋场的响应情况。当 ＝ ＝ 时,填埋场顶部的响应达到最大;如果 ＝ 或者 ＝ ,则填埋场的动力响应值中等;三个周期相差甚远时,填埋场的响应值最小。通常情况下 较大, 较小,对于压得很密实或者填埋时间长久的填埋场,剪切波速增加使 减小;地震幅值的增加,由于材料的非线性使得 和 增加,从而容易使周期接近,而激发较大响应。该结果对填埋场抗震设计有指导意义。     

爆炸荷载下泡沫混凝土减振层动力响应分析

为研究爆炸荷载下泡沫混凝土减振层厚度对岩体拱结构的减振性能影响,基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,建立炸药-空气-结构流固耦合模型,在岩体与衬砌间设置0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 m不同厚度泡沫混凝土减振层。应用流固耦合算法对比分析了衬砌外层拱顶、拱肩和拱脚单元最大有效应力、峰值压力及峰值位移。拱顶上方单元压力与TMB5-855-1公式吻合良好,验证了模型有效性。数值模拟结果表明:设置减振层后拱顶、拱肩和拱脚最大有效应力变小,拱脚减少超过80%;随减振层厚度增加,拱顶、拱肩和拱脚峰值压力减小,峰值位移增加,当厚度超过0.6 m,减振抗爆效果不明显,峰值位移趋于稳定;拱顶作为响应强烈部位,应采取加固措施;综合考虑经济因素,建议设置0.6 m厚减振层。     

公铁两用隧道动态响应的并行计算分析

具有复杂结构和多种用途的隧道正受到广泛运用。为了分析隧道结构在多种载荷下的响应特性,在LS-DYNA环境下,建立了列车-隧道-土体的动力耦合三维有限元计算模型,采用基于负载均衡的并行计算技术,解决了该大规模非线性有限元模型的求解难题。结果表明：运用动力松弛法加载静应力场可以取得较好的效果;加载静应力场时,隧道与土体接触计算更准确,且应力响应分布规律不同;列车及公路车辆载荷的影响远大于轨道不平度的影响,隧道衬砌在公路车道准静态载荷下的垂向位移约1.15mm,在列车动载荷作用引起的垂向位移峰值约0.8mm;基于接触负载均衡的并行计算方法提高了约15%的计算效率,而对于CPU数量的选择,需要综合考虑模型的规模和空间拓扑结构。     

颗粒形状对复合材料单轴棘轮行为及其细观塑性变形特征的影响

在细观有限元模型基础上 , 利用 ABAQUS有限元程序对具有不同颗粒形状(球形、 立方体、 短棱柱和短圆柱)的 SiC P/ 6061Al 合金复合材料的单调拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟 , 讨论颗粒形状对复合材料棘轮行为的影响。 结果表明: 颗粒形状对复合材料的弹性模量、 单拉行为和单轴棘轮行为均有较大影响。 在所讨论的几种颗粒形状中 , 球形颗粒的增强效果最弱 , 抵抗棘轮变形的能力最差 ; 不同短棱柱颗粒的增强效果与其拥有的棱边数有关 , 即五棱柱颗粒的增强效果最好 , 然后随棱边数的增加逐渐下降 , 最后接近于短圆柱形颗粒。通过有限元分析结果讨论了不同颗粒形状下基体的细观塑性变形特征及其演化规律 , 这些结果有助于分析该类复合材料损伤和失效机制。      

Numerical and experimental investigation of the deformational behaviour of plastic containers

A numerical and experimental study was undertaken to investigate the deformational behaviour of a plastic grooved container used to store agrochemical solutions when loaded under columnar crush conditions. Finite element analysis was implemented to calculate stresses and deformations at various critical points of the container. A non‐linear elastoplastic analysis was performed, based on the ABAQUS FEM computer program. The results of the stress analysis were coupled with a yield criterion to predict the initiation of plastic deformation. The numerically obtained results are compared to those obtained experimentally. It was found that the numerically calculated strains at predetermined locations of the plastic container were in good agreement with the experimentally measured ones. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.