【摘要】：被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)是一種先進(jìn)的落石災(zāi)害防護(hù)結(jié)構(gòu),于上世紀(jì)90年代引入我國(guó),廣泛應(yīng)用于鐵路、公路沿線的落石災(zāi)害防治工程。耗能器作為被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的能量緩沖裝置,吸收了落石的沖擊動(dòng)能,降低了整體結(jié)構(gòu)的荷載峰值,是防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的耗能構(gòu)件之一。因此,研究并優(yōu)化耗能器的力學(xué)性能,能夠有效改進(jìn)被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的耗能能力。本文對(duì)兩種國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)耗能器的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。1.采用有限元方法對(duì)GS8000型減壓環(huán)在拉伸變形過(guò)程中的受力特點(diǎn)和能量消耗規(guī)律進(jìn)行了研究。研究表明,在減壓環(huán)拉伸過(guò)程中,鋼管內(nèi)環(huán)應(yīng)力大于外環(huán)應(yīng)力,且鋼管最大應(yīng)力發(fā)生在鋼管內(nèi)環(huán)靠近拉伸端處。在整個(gè)拉伸過(guò)程中,鋁管受力相對(duì)較小,但有著較高的應(yīng)變率。減壓環(huán)最主要的耗能途徑是摩擦耗能,其次是變形耗能。在減壓環(huán)的總摩擦耗能中,鋼管與鋁管的摩擦耗能所占比例最大,其次是鋼管與鋼管之間的摩擦耗能。分析了減壓環(huán)在過(guò)盈裝配過(guò)程中的受力情況,給出了減壓環(huán)過(guò)盈裝配預(yù)緊力以及鋼管和鋁管裝配應(yīng)力的計(jì)算公式。2.以U-150耗能器為例,建立了 U型耗能器的有限元模型,分析了 U型耗能器的受力特點(diǎn)和耗能原理。研究結(jié)果表明:正常工作時(shí),U型耗能器在各個(gè)時(shí)刻的受力狀態(tài)變化不大,其拉伸端應(yīng)力較大,最大應(yīng)力發(fā)生在鋼板與滾軸相接觸的部位。U型耗能器的耗能主要來(lái)自于鋼管塑性變形耗能以及鋼板和滾軸之間的摩擦耗能。減小滾軸直徑可增大U型耗能器的耗能能力,但會(huì)增加其啟動(dòng)荷載。增大鋼板厚度、寬度和長(zhǎng)度可以增大U型耗能器的耗能能力,且增大鋼板寬度對(duì)增大U型耗能器耗能能力的效果最好。
[Abstract]:Passive flexible protective net is a kind of advanced stone fall disaster protection structure. It was introduced into our country in the 1990s, and is widely used in the prevention and control of stone fall disaster along the railway and along the highway. As the energy buffering device of the passive flexible protective net structure, the energy dissipation device absorbs the impact kinetic energy of the falling rock, reduces the peak load of the whole structure, and is one of the key energy dissipation components of the protective net structure. Therefore, the study and optimization of the mechanical performance of the damper can effectively improve the energy dissipation capacity of the passive flexible protective net structure. In this paper, the mechanical properties of two kinds of passive flexible protective net structure dampers at home and abroad are studied. The mechanical characteristics and energy consumption of GS8000 decompression ring during tensile deformation were studied by finite element method. The results show that the inner ring stress is greater than the outer ring stress in the process of decompression ring stretching and the maximum stress occurs near the tensile end of the steel pipe inner ring. In the whole drawing process, the stress of aluminum tube is relatively small, but it has a higher strain rate. The main energy dissipation way of decompression ring is friction energy dissipation, then deformation energy dissipation. Among the total friction energy dissipation of the reducing ring, the friction energy consumption between the steel pipe and the aluminum pipe is the largest, and the friction energy dissipation between the steel pipe and the steel pipe is the next. The stress of vacuum ring during interference assembly is analyzed, and the pretightening force of interference assembly of vacuum ring and the calculation formula of assembly stress of steel pipe and aluminum pipe are given. 2. The finite element model of U-type energy dissipator is established by taking U-type energy dissipation device as an example. The force characteristics and energy dissipation principle of U-type energy dissipation device are analyzed. The results show that under normal working conditions, the stress of U-type energy dissipator varies little at each time, and the stress at the tensile end of U-type energy dissipator is larger than that of U-type energy dissipator. The maximum stress occurs in the contact area between steel plate and roller. The energy dissipation of U-type energy dissipator mainly comes from the energy dissipation of plastic deformation of steel pipe and friction energy between steel plate and roller. Decreasing the diameter of roller can increase the energy dissipation capacity of U-type energy dissipator, but it will increase its start-up load. Increasing the thickness, width and length of steel plate can increase the energy dissipation capacity of U-type energy dissipator, and increasing the width of steel plate has the best effect on increasing the energy dissipation capacity of U-type energy dissipation device.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：U213.155;U417.1

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本文編號(hào)：2450219