恒阻大变形锚杆冲击拉伸实验及其有限元分析 被引量：52

1

作者 何满潮 李晨 宫伟力 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2179-2187,共9页

为了研究在动态冲击作用下恒阻大变形锚杆的力学特性,采用自主研发的恒阻大变形锚杆霍普金森拉杆动力冲击拉伸实验系统,对某批次恒阻大变形锚杆进行动态冲击拉伸实验,从支护阻力、锚杆伸长量和膨胀量等方面对锚杆的动态力学性能进行分析... 为了研究在动态冲击作用下恒阻大变形锚杆的力学特性,采用自主研发的恒阻大变形锚杆霍普金森拉杆动力冲击拉伸实验系统,对某批次恒阻大变形锚杆进行动态冲击拉伸实验,从支护阻力、锚杆伸长量和膨胀量等方面对锚杆的动态力学性能进行分析,并验证该锚杆的负泊松比效应。并通过有限元分析的方法与实验结果进行比较,验证有限元结果的准确性。实验结果表明,该锚杆通过产生弹塑性结构变形来吸收冲击能量并具有独一无二的负泊松比效应,因而能良好地适应动态冲击。有限元分析结果与实验结果吻合度较高,不仅体现了有限元分析方法的准确性,也表明今后可以运用有限元分析来佐证或替代部分室内实验的方法。 展开更多

关键词 岩石力学 恒阻大变形 冲击拉伸实验 动态力学性能 负泊松比效应 有限元分析

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内凹三角形负泊松比材料的面内冲击动力学性能 被引量：19

2

作者 马芳武 梁鸿宇 +2 位作者 赵颖 陈实现 蒲永锋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期81-87,127,共8页

提出了一种内凹三角形负泊松比材料,在保证元胞其他几何参数不变的前提下,通过改变三角形侧边内凹角度,建立了不同内凹形式的内凹三角形负泊松比材料模型。通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了内凹形式与冲击速度对内凹三角形负泊... 提出了一种内凹三角形负泊松比材料,在保证元胞其他几何参数不变的前提下,通过改变三角形侧边内凹角度,建立了不同内凹形式的内凹三角形负泊松比材料模型。通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了内凹形式与冲击速度对内凹三角形负泊松比材料面内冲击变形和能量吸收能力的影响。研究结果表明:冲击载荷作用下,在冲击端,相对于三边内凹的情况,单边内凹的平台应力更大;在固定端,侧边内凹程度越小,输出应力滞后时间越长。相比于内凹六边形负泊松比材料,内凹三角形负泊松比材料吸能更平稳,压缩量也更大,并随着冲击速度的提高,内凹三角形负泊松比材料表现出更强的能量吸收能力。 展开更多

关键词 内凹三角形 负泊松比效应 平台应力 面内冲击 能量吸收

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不同冲击速率下恒阻大变形锚杆动力学特性分析 被引量：10

3

作者 李晨 何满潮 宫伟力 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第9期53-58,共6页

为了研究恒阻大变形锚杆的动态力学特性,基于恒阻大变形锚杆冲击拉伸试验系统对锚杆进行动力学试验,分析了锚杆在不同速率冲击时的受力和变形等力学特性,采用CAD/CAE多软件集成有限元分析方法,对锚杆在经受冲击时的工作状态进行了数值模... 为了研究恒阻大变形锚杆的动态力学特性,基于恒阻大变形锚杆冲击拉伸试验系统对锚杆进行动力学试验,分析了锚杆在不同速率冲击时的受力和变形等力学特性,采用CAD/CAE多软件集成有限元分析方法,对锚杆在经受冲击时的工作状态进行了数值模拟,并简要介绍了唐口矿工程监测试验的相关结果。室内外试验结果表明:恒阻大变形锚杆承受的冲击力与外界瞬时冲击力呈明显的正比关系,且锚杆变形过程是弹性—塑性,验证了恒阻大变形锚杆具有高恒阻值、大变形量和负泊松比效应的特点。数值模拟与室内试验结果吻合,这不仅体现了有限元分析方法的准确性,也表明运用有限元分析来佐证或替代部分室内试验的可行性。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚杆 冲击拉伸 动力学试验 负泊松比效应

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内凹型蜂窝结构在冲击载荷作用下的力学行为及响应特性研究 被引量：7

4

作者 郭亚鑫 袁梦琦 +1 位作者 钱新明 赵磊 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期5-10,共6页

为减少危险化学品爆炸事故造成的大量应急救援人员伤亡,提升应急救援人员防爆服的防爆能力,有效抵御由爆炸产生的冲击波、破片及高温对人体造成的伤害。研究了具有负泊松比效应的内凹蜂窝结构,通过准静态及激波管冲击实验,对比分析了传... 为减少危险化学品爆炸事故造成的大量应急救援人员伤亡,提升应急救援人员防爆服的防爆能力,有效抵御由爆炸产生的冲击波、破片及高温对人体造成的伤害。研究了具有负泊松比效应的内凹蜂窝结构,通过准静态及激波管冲击实验,对比分析了传统蜂窝结构与内凹蜂窝结构在力学特性、吸能效果与冲击波衰减效率等方面的差异;通过改变内凹蜂窝中结构单元的凹角、尺寸以及构成蜂窝结构的原材料实现对蜂窝结构的优化设计,并对优化后的蜂窝结构吸能特性以及冲击波在结构中的衰减规律进行研究和综合分析。结果表明:内凹蜂窝结构单元的最佳尺寸为3.4 mm,最佳凹角为30°,最佳材料为钛合金。研究成果为寻求同时满足轻质高强、抗冲击和吸能效果要求的结构设计方案提供了理论基础。 展开更多

关键词 爆炸冲击波 负泊松比效应 蜂窝结构 力学响应 吸能特性

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不同速度下负泊松比弧形结构的变形行为 被引量：2

5

作者 罗伟洪 何婉青 +2 位作者 吴文军 李世强 王志勇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期73-85,共13页

高孔隙率的负泊松比蜂窝结构在能量吸收的过程中往往伴随剧烈的应力波动和显著的峰值应力,极易造成蜂窝结构的局部损坏,影响能量的连续吸收。为了减少局部破坏的产生,基于传统内凹六边形蜂窝胞元设计了一种反对称的弧形胞元,并通过不同... 高孔隙率的负泊松比蜂窝结构在能量吸收的过程中往往伴随剧烈的应力波动和显著的峰值应力,极易造成蜂窝结构的局部损坏,影响能量的连续吸收。为了减少局部破坏的产生,基于传统内凹六边形蜂窝胞元设计了一种反对称的弧形胞元,并通过不同的阵列方向,得到了2种新型反对称负泊松比弧形蜂窝结构。采用准静态压缩试验和有限元模拟的方法,探究了速度梯度对新型反对称弧形蜂窝结构模型的整体变形模式,不同层水平应变分布,变形机理,以及抗冲击性的影响。研究结果表明:不同于传统负泊松比蜂窝模型中出现大量的局部密实化区域,新型反对称负泊松比弧形蜂窝结构中局部密实带明显减少,结构中多层胞元组成的变形区域同时参与变形,整体表现出十分稳定的变形模式。这与最大水平应变的提高以及新型蜂窝结构抗冲击性的增强密切相关,特别是在中速模式下,新型反对称弧形蜂窝模型抗冲击性明显增强,冲击载荷效率达到78%,远高于传统蜂窝模型43%的冲击载荷效率;此外,反对称弧形蜂窝结构胞元还带动了相邻胞元之间的胞壁发生向上弯曲来抵抗弯矩。在低速模式下,2种新型反对称弧形蜂窝模型的最大水平应变分别提高了100%、36%;在中速模式下,2种模型均提高了39%。 展开更多

关键词 蜂窝结构 胞元设计 变形 负泊松比效应 速度效应

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基于折叠结构的负泊松比纬编针织物设计 被引量：1

6

作者 宋晓霞 陈秀玲 《服装学报》 2023年第1期37-41,共5页

为了进一步开发具有实际意义的负泊松比针织物,并探讨工艺参数对负泊松比效应的影响,基于折叠结构对负泊松比纬编针织物进行设计。根据产生负泊松比效应的折叠结构原理建立几何模型,并推导出各几何参数与负泊松比值间的关系;分别改变花... 为了进一步开发具有实际意义的负泊松比针织物,并探讨工艺参数对负泊松比效应的影响,基于折叠结构对负泊松比纬编针织物进行设计。根据产生负泊松比效应的折叠结构原理建立几何模型,并推导出各几何参数与负泊松比值间的关系;分别改变花型针数和行数的比值、线圈长度两种工艺参数,使用电脑横机花型软件对负泊松比纬编织物进行设计并织造;对各织物进行负泊松比测量并分析测量结果,探讨工艺参数与几何参数之间的联系。结果表明:张角θ是影响负泊松比折叠针织物的重要几何参数,因为花型针数和行数的比值、织物线圈长度两种工艺参数的变化都使张角θ改变,从而导致负泊松比值的变化。 展开更多

关键词 折叠结构 几何模型 工艺参数 负泊松比效应 纬编针织物

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内凹工字形蜂窝结构的面内冲击性能 被引量：2

7

作者 王腾博 秦东晨 +1 位作者 王婷婷 王培卓 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期183-192,共10页

提出一种具有负泊松比效应的内凹工字形蜂窝结构,采用数值模拟方法研究了不同冲击速度下内凹工字形蜂窝的变形模式和能量吸收等动力学响应特性,并将其与正六边形蜂窝和内凹六边形蜂窝在面内冲击载荷作用下的抗冲击性能进行对比。结果表... 提出一种具有负泊松比效应的内凹工字形蜂窝结构,采用数值模拟方法研究了不同冲击速度下内凹工字形蜂窝的变形模式和能量吸收等动力学响应特性,并将其与正六边形蜂窝和内凹六边形蜂窝在面内冲击载荷作用下的抗冲击性能进行对比。结果表明,在中低速冲击载荷下,能够明显观察到内凹工字形蜂窝结构受到轴向压缩时的“颈缩”现象,其主要与工字形节点梁的弯曲旋转变形有关。相比于内凹六边形蜂窝结构,内凹工字形蜂窝结构峰值应力更低,平台应力阶段时间更长,并且随着冲击速度的提高,表现出更好的冲击载荷一致性和能量吸收特性。 展开更多

关键词 内凹工字形蜂窝 负泊松比效应 平台应力 面内冲击 能量吸收

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物探调查船舱室噪声预报及控制方案研究 被引量：2

8

作者 高处 唐军 +2 位作者 杨德庆 杨梦婕 李方杰 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第4期88-93,共6页

分析舱室噪声的主要贡献源有助于采用合理的降噪措施。采用统计能量分析方法对某型物探调查船全船舱室噪声进行数值计算。通过分析能量传递路径,发现该船多数舱室的噪声主要贡献源为主柴油发电机组振动引起的结构噪声。依据此特点,讨论... 分析舱室噪声的主要贡献源有助于采用合理的降噪措施。采用统计能量分析方法对某型物探调查船全船舱室噪声进行数值计算。通过分析能量传递路径,发现该船多数舱室的噪声主要贡献源为主柴油发电机组振动引起的结构噪声。依据此特点,讨论兼顾主柴油发电机组减振和舱室噪声控制的负泊松比蜂窝浮筏隔振隔声方案。研究表明,采用负泊松比蜂窝浮筏隔振措施能够显著减小主柴油发电机组振动导致的船体甲板的振动强度,进而减小船舶舱室噪声。 展开更多

关键词 物探船 舱室噪声 结构噪声 负泊松比效应 浮筏

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循环拉伸载荷对负泊松比纱力学性能的影响 被引量：1

9

作者 李轶助 李昕炫 +1 位作者 刘赛 徐国平 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2022年第3期308-312,共5页

为研究负泊松比纱力学性能和膨胀效应的稳定性及有效性,获得负泊松比复合纱应用于运动防护材料时的评价依据,通过设置定伸长循环拉伸模式,根据形态结构和径向应变的原位测试和记录,解析负泊松比纱力学性能的疲劳失效规律,以研究复合纱... 为研究负泊松比纱力学性能和膨胀效应的稳定性及有效性,获得负泊松比复合纱应用于运动防护材料时的评价依据,通过设置定伸长循环拉伸模式,根据形态结构和径向应变的原位测试和记录,解析负泊松比纱力学性能的疲劳失效规律,以研究复合纱结构和负泊松比性能的有效性。结果表明:在定伸长循环拉伸作用下,负泊松比纱的弹性回复性较好;轴向应变较大时,涤纶长丝的塑性变形会使得复合纱整体结构散乱并出现线圈。增加循环拉伸次数,不利于复合纱保持稳定的负泊松比性能;当循环拉伸次数达到20次时,复合纱的泊松比减小至零,即塑性变形积累引起负泊松比结构和性能失效。在复合纱弹性应变处于范围内且小于20次的重复拉伸作用下,复合纱的形态结构和膨胀效应基本稳定有效。选材时综合考虑弹性伸长性能和模量,可以有效改善负泊松比复合纱的结构破坏和性能失效。 展开更多

关键词 负泊松比效应 复合纱 定伸长循环拉伸 力学性能 弹性回复率

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钢筋混凝土的负泊松比设计及其常规力学性能研究 被引量：1

10

作者 宋晓辉 李梦瑶 +3 位作者 周晓杰 刘阳 段玉莹 马衍轩 《青岛理工大学学报》 CAS 2020年第5期1-8,共8页

负泊松比材料,拉伸时在弹性范围内横向发生膨胀,压缩时横向则发生收缩,具有优异的抗断裂性能与回弹韧性,可有效抵抗剪切应力,大幅度吸收爆炸荷载能量.将负泊松比引入混凝土结构,设计并系统研究了具有负泊松比效应的功能钢筋混凝土体系... 负泊松比材料,拉伸时在弹性范围内横向发生膨胀,压缩时横向则发生收缩,具有优异的抗断裂性能与回弹韧性,可有效抵抗剪切应力,大幅度吸收爆炸荷载能量.将负泊松比引入混凝土结构,设计并系统研究了具有负泊松比效应的功能钢筋混凝土体系及其制备工艺,利用电子万能试验机测试分析了在拉、压、弯、剪等静载作用下3种钢筋混凝土结构的抗拉性能、抗压性能、弹性模量和剪切模量等常规力学性能,应用数字散斑相关方法(DSCM)表征了不同类型荷载状态下各类钢筋混凝土在形变过程中应变场及其泊松比动态分布,并提出了功能负泊松比钢筋混凝土的优化设计方案,为建筑材料的结构设计及应用提供了实验基础与理论依据. 展开更多

关键词 负泊松比效应 钢筋混凝土 静载力学性能 变形行为 数字散斑相关方法

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双向角度梯度内凹蜂窝结构的面内倾斜冲击性能研究 被引量：1

11

作者 刘海涛 安明冉 +2 位作者 王梁 乔国朝 任富光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第23期159-165,共7页

基于典型内凹蜂窝负泊松比蜂窝结构,设计了一种具有角度梯度分布的新型内凹负泊松比蜂窝结构,建立了双向递增和双向递减两类角度梯度变化的内凹蜂窝有限元模型。对典型负泊松比蜂窝结构和双向角度梯度蜂窝结构的吸能效果进行了准静态试... 基于典型内凹蜂窝负泊松比蜂窝结构,设计了一种具有角度梯度分布的新型内凹负泊松比蜂窝结构,建立了双向递增和双向递减两类角度梯度变化的内凹蜂窝有限元模型。对典型负泊松比蜂窝结构和双向角度梯度蜂窝结构的吸能效果进行了准静态试验研究对比。通过有限元软件ABAQUS/Explicit,研究了面内倾斜冲击载荷作用下两类角度梯度内凹蜂窝结构的变形模式、平台应力和能量吸收特性。计算结果表明,当冲击倾角为2°时,角度梯度值为3°的新型角度梯度蜂窝结构具有较高的平台应力和良好的能量吸收模式。 展开更多

关键词 角度梯度内凹蜂窝结构 面内倾斜冲击 负泊松比效应 平台应力 能量吸收

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具有负泊松比效应的2D碳纳米结构设计及其性能的理论计算研究

12

作者 袁焜 刘艳芝 吕玲玲 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第5期71-76,共6页

本文利用第一性原理PBE密度泛函理论计算的方法设计了一种由炔基链、吡啶环及少量氢原子组成的具有内凹六边形结构单元的新型理想二维碳纳米结构,并对其平面内负泊松比效应等力学性能和光学性能与电子结构进行了预测.计算表明,该2D材料... 本文利用第一性原理PBE密度泛函理论计算的方法设计了一种由炔基链、吡啶环及少量氢原子组成的具有内凹六边形结构单元的新型理想二维碳纳米结构,并对其平面内负泊松比效应等力学性能和光学性能与电子结构进行了预测.计算表明,该2D材料具有较好的结构稳定性和特殊的力学性能.当将该2D结构在面内(bc面)沿c方向压缩时,其在b方向收缩;当沿c方向拉伸时,其在b方向伸长,即该2D结构同样具有期望的负泊松比效应.材料的泊松比为-3.26;将该2D结构沿b方向拉伸时,c方向将随之伸长;沿b方向压缩时,c方向将随之收缩.沿b方向拉伸或压缩时,泊松比约为-1.951.即该2D材料在面内具有非常显著的负泊松比效应.此外,该2D材料表现出半导体材料的电子结构特征和良好的光反射和折射性能.希望本工作能为具有本征负泊松比效应和优良电子与光学功能的理想二维碳纳米材料的开发提供一种理想的结构设计策略. 展开更多

关键词 2D碳材料 负泊松比效应 力学性质 电子结构 光学性质

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