基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型

采用"随机法"构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型。结果表明:"随机法"构建的微观结构模型较好地反映了材料的真实细观结构特征;材料的硬度受微观结构的影响较大,其中以Co相体积分数和晶粒平均粒径分布最为显著。模拟结果与实验结果吻合较好,从而证明了提出的模型能够准确地预报WC-Co硬质合金的硬度。     

岩石动态劈裂试验的最优试件尺寸分析

利用有限元分析软件LS-DYNA对常规巴西圆盘、平台巴西圆盘和带孔巴西圆盘这三种最常用的劈拉试件,进行岩石SHPB动态劈裂试验的数值模拟,并依据模拟结果,采用平台巴西圆盘法,对花岗岩试样进行了动态劈裂试验。对比模拟与试验结果,得到了加载应变率与岩石动态抗拉强度的关系,探讨了用于岩石动态劈裂试验的最优试件尺寸。结果表明:平台巴西圆盘法可以较好地满足中心起裂条件,试验结果的可信度更高,而对于所采用的岩石参数,建议平台巴西圆盘试件的中心角取20°~24°;如采用带孔巴西圆盘试件进行动态劈裂试验,建议内外孔径比取0.4~0.5;岩石的动态劈拉强度随应变率的增大而增大,但增大速率越来越小,且这种增大趋势受到试件尺寸的显著影响。     

SHPB劈裂试验下橡胶水泥砂浆的动态力学、能量特性及破坏机理试验研究

基于静载巴西劈裂原理,开展了橡胶水泥砂浆的分离式霍普金森压杆(SHPB)劈裂试验,对其动态力学、能量特性及破坏机理进行了研究.根据损伤力学,从强度和能量的角度分析了橡胶掺量、养护湿度和冲击荷载对水泥砂浆动态劈裂损伤的影响,并探讨了三种损伤因素下的六种损伤路径.结合圆盘试件的破坏模式,建立了冲击劈裂简化平面理想受力模型,分析了破裂方式-Ⅰ和破裂方式-Ⅱ两种截然不同的动态劈裂方式,并初步探讨了破裂方式-Ⅱ下圆盘试样的破坏机理.结果表明,掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均降低了水泥砂浆的动态劈裂拉伸强度;普通水泥砂浆和橡胶水泥砂浆有着相同的应力率和应变率演化趋势;掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均在一定程度上阻碍了能量在水泥砂浆圆盘试件中的传递;不同的单一损伤因素和复合损伤因素对水泥砂浆圆盘试样造成的动态劈裂损伤不同;在较大的冲击荷载下,圆盘试样会因"三角形压碎区"、"劈裂拉伸区"和"弯曲断裂区"的形成而被破坏.最后,从细观的角度分析讨论了界面过渡区(ITZ)对SHPB劈裂下橡胶水泥砂浆强度和抗冲击性能的影响.     

基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型EI北大核心CSCD

采用"随机法"构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型。结果表明:"随机法"构建的微观结构模型较好地反映了材料的真实细观结构特征;材料的硬度受微观结构的影响较大,其中以Co相体积分数和晶粒平均粒径分布最为显著。模拟结果与实验结果吻合较好,从而证明了提出的模型能够准确地预报WC-Co硬质合金的硬度。     

岩石劈裂拉伸试验的能量耗散分析

利用直径50 mm的霍普金森试验装置,对长径比为0.5的三种岩石进行动态平台巴西圆盘劈裂拉伸试验,分析了岩石试件在动态加载过程中能量的应变率效应、能量耗散特征和破坏形态。结果表明:反射能与入射能比值大于50%,透射能与入射能比值在10%以内,试件耗散能与入射能比值在10%~45%,因此,试件端部粉碎三角区的面积大小存在差异;在进行冲击试验过程中为提高岩石试件破碎的能量利用率,需尽量避开应变率200~300 s-1范围;岩石的抗拉强度、弹性模量、应力峰值的对数与能量耗散的对数具有显著线性关系。     

鄂西炭质页岩动态拉伸力学特性试验研究

为探索湖北省西部地区郑万高铁湖北段苏家岩隧道炭质页岩段围岩动态拉伸力学特性,从而为层状岩体地层隧道爆破破岩机理研究提供依据,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,同时借助高速摄像及数字图像相关技术(DIC),开展0°、30°、45°、60°和90°共5种不同冲击角度(冲击加载方向与试样层理面夹角)下鄂西炭质页岩动态巴西劈裂试验,每个冲击角度工况采用0.1 MPa、0.2 MPa及0.3 MPa共3种冲击气压进行动态加载来达到不同冲击速率,以研究冲击角度和冲击速度对炭质页岩动态抗拉强度及动态拉伸破坏模式的影响规律。研究结果表明：不同冲击速度下,随着冲击角度增加炭质页岩动态抗拉强度整体呈现出先减小后增大的趋势,且冲击角度为30°时最小,冲击角度为90°时最大,页岩动态抗拉强度呈现出显著的各向异性特征,且随着冲击速度增加页岩动态抗拉强度各向异性程度也随之降低;随着冲击速度增加,炭质页岩动态抗拉强度均相应增大,且动态抗拉强度与冲击速度具有显著的线性关系;此外,冲击角度和冲击速度均对页岩动态拉伸破坏模式有较大的影响。     

用平台巴西圆盘实验确定金属粉末压坯的力学性能参数

为确定金属粉末压坯的力学性能,本文采用平台型加载方式的巴西圆盘实验对铜、铁两种不同相对密度的金属粉末压坯进行直径压缩。利用同步实验图像记录,研究了圆盘中心裂纹的生长和金属粉末压坯的拉伸断裂过程。通过压缩实验获得了金属粉末压坯的位移-载荷曲线,结合弹性力学理论和数值分析方法,确定了压坯的三个力学性能参数:由直线段确定弹性模量E、由线性段与非线性段的转折点确定抗拉强度σ_t和由局部最小载荷确定张开型断裂韧度K_(Ic),它们与相对密度的关系均符合幂指数函数变化规律。     

基于数字图像相关技术的混杂纤维混凝土动态抗拉性能试验研究

为研究不同纤维混杂比例下的钢-聚丙烯纤维混凝土(SPFRC)的动态抗拉性能,对六组不同纤维混杂比例的混凝土试件进行动态巴西劈裂试验,借助高速摄像仪和数字图像相关技术(DIC)对各组试样动态拉伸断裂过程进行记录和分析。研究表明：试件的应力时程曲线可以划分为缓速增长、快速增长、稳定、衰减和二次增长五个阶段,相较于素水泥砂浆试件,纤维混凝土试件在应力率二次增长后出现显著的稳定波动平台,纤维混凝土试件的动态拉伸破坏过程具有显著的延性特征;在总纤维掺量保持2%不变的条件下,混杂1%钢纤维与1%聚丙烯纤维的试件具有较优的动态抗拉强度和耗能能力;添加纤维可以减弱试件中心处的拉应变集中现象,混杂1.5%聚丙烯纤维和0.5%钢纤维的试件具有较优的开裂控制能力,平均开裂应变较素水泥砂浆试件提高了2.94倍。     

TSL材料防护作用下砂岩动态抗拉性能的试验研究

TSL(thin spray-on liner)材料作为一种新型的支护材料,已经开始运用于矿山巷道等工程支护。TSL材料在支护过程中不可避免受到爆破开挖等动载荷的扰动。因此,对TSL作用下砂岩的静态和动态抗拉性能展开试验研究,试验考虑了TSL与砂岩的3种接触面(光滑型和两种粗糙型接触面),每一接触面设置了3组TSL的支护厚度(1mm, 3 mm和5 mm),其中动载试验采用超高速数字图像相关试验系统记录动态拉伸破坏过程和试样表面应变场变化过程。研究表明,静载和动载下,TSL材料对砂岩的抗拉强度和抗拉变形均有明显的提高作用。在静载下,随着TSL厚度和接触面粗糙度的增加,砂岩抗拉强度明显提升,次生裂纹减少,当TSL厚度超过3 mm后,随着厚度的增加,抗拉强度增加速率降低;在动载下,当接触面为光滑型时,只有当施加TSL的厚度达到5 mm,试样的抗拉强度和变形能力才有较好的提升,而当接触面为粗糙型时,支护效果受接触面粗糙度、TSL厚度和加载率三者共同影响,TSL能延缓砂岩起裂时间,当加载率超过一定值后,粗糙度和TSL厚度的增加对支护效果提升作用有所下降。     

高应变率下砂岩的动态力学性能研究

利用直径30 mm的分离式霍普金森压杆,对不同弹速下砂岩试样进行巴西圆盘劈裂实验,研究砂岩在高应变率下的动态抗拉强度及试样的破坏模式,得到了砂岩的动态抗拉强度随着应变率的提高而增加。其中,在应变率小于316/s时,动态抗拉强度随着应变率的增加而大幅增大,在应变率高于316/s时,动态抗拉强度随着应变率的增加而平缓的增加。考虑了压杆撞击速度及试样尺寸对试样的破坏时刻、应变率的影响,通过试样表面贴应变片观测发现试样是由中心向两端发展的起裂顺序。同时,利用ANSYS-LYDYNA有限元对巴西圆盘试样的动态应力分布进行数值模拟,验证了动态劈裂拉伸实验的有效性。     

漂浮式风力机平台动态响应的优化方法探讨

为研究漂浮式风力机平台动态响应的优化措施,分别提出平台附加螺旋侧板和平板的方式。建立基于Spar平台的5MW风力机整机模型,利用有限元软件进行水动力计算,得到了结构运动和波浪力的幅频特性。并通过与附加螺旋侧板和平板情况下的频域和时域动态特性参数对比,探讨两种措施是否对结构的运动性能起到提升作用。结果表明：附加螺旋侧板后,结构在垂荡和纵摇上的运动幅值均得到了明显抑制;附加平板可以有效降低结构的垂荡频域响应峰值,但对纵荡和纵摇影响很小;在考虑实际风、浪、流载荷作用时,两种措施都能起到对结构运动性能的优化作用,附加螺旋侧板的优化作用更为优越。     

低温下砂岩动态力学特性的试验研究

为研究砂岩在低温下的动态力学特性,采用75 mm分离式霍普金森杆（SHPB）试验系统分析砂岩在–10℃,–20℃和–30℃下冲击载荷为0.10 MPa,0.20 MPa和0.30 MPa的冲击压缩试验,得到砂岩在低温下的静态抗压强度和动态应力-应变曲线。砂岩在低温下的单轴抗压强度逐渐增大,在SHPB试验中,随着温度的降低,砂岩的动态峰值应力逐渐增大。在相同的低温下,随着冲击载荷的增大,应变率逐渐增大,砂岩的峰值应力也随之增大。低温下砂岩的峰值应力和动态增长因子（DIF）随着应变的增加呈正相关关系,温度降低,DIF的增长速率越缓。得出温度是影响砂岩破坏的重要因素之一,可为工程设计和施工提供相关的参考。     

基于相位法的色标传感器动态响应特性测试与分析

目的 研究色标传感器的动态响应特性。方法 采用相位法测试色标传感器的动态响应特性;以嵌入式工业触摸屏为控制核心, 与色标传感器、 富士伺服电机、 伺服驱动器和编码器组成测试装置, 间接测试动态响应时间; 用MATLAB软件处理实验数据, 分析其动态特性。结果 在动态响应时间内, 根据基于触摸屏的相位法, 测得动态响应时间为2 ms, 其系统为一阶系统。结论 该测试方法简单可靠, 可以测出各种传感器的动态响应时间, 并可以判断其系统特性。     

强噪声激励下C/SiC复合材料壁板动态响应与失效分析

高超声速飞行器热防护系统和热结构包含多种形式的复合材料薄壁结构,对巡航或再入飞行中的强噪声环境十分敏感和易发生失效破坏,严重威胁着飞行器结构的完整性和可靠性。为考核复合材料薄壁结构的耐噪声性能,基于高声强行波管噪声试验系统,选取厚度为1~3 mm的C/SiC复合材料平板作为试验件,试验件四周采用螺栓进行固定安装。通过开展156~165 dB噪声激励动态响应试验,获得了不同量级噪声作用下的动态响应变化规律。针对厚度为1 mm的试验件开展了失效试验,在168 dB噪声作用下,试验件发生了迅速破坏,采用红外无损检测设备对失效后的C/SiC复合材料平板进行检测,采用SEM对断面形貌进行观察,揭示出强噪声激励下的失效模式,可为高温复合材料结构优化设计和耐噪声失效性能评估提供技术支撑。      

动态激励下科技资源平台与小微企业创新行为演化博弈分析

针对政府激励、科技资源平台创新、小微企业参与平台创新的博弈问题,构建小微企业、平台与政府三方演化博弈模型,考虑政府激励的动态性,分析影响各参与主体行为策略演化路径的因素。研究发现,增加政府监管制度供给、实施平台动态考核、适度控制奖励支付总额及设计合理的奖励衰减机制;督促平台提供创新性服务、打造良好平台生态;实施有利于降低小微企业参与平台创新的成本,以及增加其不参与时的潜在损失的措施等等,能增加三方收益,是促进科技资源平台与小微企业创新行为的有效方法。     

车辆撞击作用下泡沫铝防撞桥墩的动态响应特性

针对车辆撞击桥墩问题,设计了一种采用泡沫铝材料的桥墩防撞装置.采用LS-DYNA软件分别建立有无防撞装置的桥墩三维实体单元模型,分析了车辆撞击作用下各桥墩的动态时程响应.对比了两种情况下车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力等特征参量,并从能量传递的角度分析了泡沫铝防撞装置的耗能能力和撞击车辆损伤.结果表明:采用泡沫铝防撞...     

压电陶瓷驱动的精密微操作平台特性与优化

设计一种结构紧凑、具有大运动空间和响应快的微操作平台,并对其静态和动态特性进行分析和优化.利用杠杆机构和连杆机构设计一种能实现两级放大的微操作平台,结构对称地设计在同一平面,并采用导向机构实现精确的导向运动.利用功能原理,采用伪刚体方法建立反映平台的静态和动态特性封闭形式的理论模型.由理论模型与有限元分析的结果比较分析可知,两者所得的结果误差范围为6.0%~7.2%,说明所推导模型的正确性.基于理论模型分析构型参数和柔性铰链尺寸参数对放大倍数、输出刚度、应力和固有频率的影响.结果表明,结构参数变化对输出刚度与固有频率的影响是矛盾的,对放大倍数和应力的影响也相互矛盾,需要通过优化结构参数以综合平衡其性能指标.提出一种以综合平衡平台的静态和动态特性为目标,并考虑应力、放大倍数和几何尺寸为约束的优化模型.结果表明优化后的固有频率和放大倍数比优化前均提高,而输出刚度降低,说明优化后的平台性能更好.     

用圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘和实验-数值-解析法确定砂岩的动态起裂和扩展韧度

在I型(张开型)动态断裂实验中,利用大直径(?100 mm)分离式霍普金森压杆径向冲击圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘试样。考虑了材料惯性效应和裂纹扩展速度对动态应力强度因子的影响,用实验-数值-解析法确定了高加载率和高裂纹扩展速度情况下,砂岩的动态起裂韧度和动态扩展韧度。由动态实验获取试样的动荷载历程,采用裂纹扩展计(Crack Propagation Gauge,CPG)测定试样断裂时刻和裂纹扩展速度,获得裂纹扩展速度对应的普适函数值。然后将动荷载历程带入到有限元软件中进行动态数值模拟,求出静止裂纹的动态应力强度因子历程,再用普适函数值对其进行近似修正。最后根据试样的起裂时刻和穿过CPG中点的时刻,由相应的动态应力强度因子历程分别确定砂岩的动态起裂和动态扩展韧度,它们分别随动态加载率和裂纹扩展速度的提高而增加。     

动态竞争下考虑混合医生类型的互联网医疗平台医疗服务定价

互联网医疗平台动态设置医疗服务价格以平衡供需并开展竞争。在互联网医疗平台动态竞争下,考虑全职医生和兼职医生混合参与,运用最优控制理论,分别在患者资源、医生资源和双边资源竞争场景下,构建了医疗平台医疗服务动态定价模型。结果表明,竞争对手设置的医疗服务价格能正向作用于互联网医疗平台最优医疗服务价格,且这种作用强度随着平台中兼职医生感知收益的增加而减弱。在医疗服务需求衰减场景中,这种作用强度随时间演进而减弱。在医疗服务需求激增和供需平衡场景中,这种作用强度随着医生资源竞争度和竞争对手收益分成比例的增大而加强。大规模雇佣兼职医生有助于互联网医疗平台为患者市场提供低价医疗服务。