Нормальная ударная вязкость обломков

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3969 (2023) Цитировать эту статью

641 Доступов

Подробности о метриках

В этой статье предлагается нормальная ориентированная ударная жесткость гибкого барьера с тремя опорными тросами при небольшом напряжении предварительного растяжения для оценки поведения структурной нагрузки, а также используются две категории мелкомасштабных селевых потоков (крупный и мелкий) для изучения эволюции жесткости за счет физического воздействия. модельные эксперименты со скоростной фотосъемкой и определением нагрузки. Результаты показывают, что контакт частицы со структурой важен для эффекта нормальной нагрузки. Крупный селевой поток обеспечивает более частый контакт частиц со структурой и создает заметный поток импульса, в то время как мелкие селевые потоки с небольшим количеством физических столкновений создают гораздо меньший поток. Кабель средней прокладки, который воспринимает только растягивающее усилие от вертикальной эквивалентной системы соединения вантовой сети, демонстрирует поведение непрямой нагрузки. Кабель, расположенный внизу, демонстрирует высокую обратную связь по нагрузке из-за суммы прямого контакта селевого потока и растягивающих сил. Взаимосвязь между ударными нагрузками и максимальными прогибами кабеля можно объяснить силовыми функциями согласно квазистатической теории. На ударную жесткость влияет не только контакт частицы со структурой, но и инерция потока и эффект столкновения частиц. Число Дикого Nsav и число Бэгнольда Nbag позволяют отобразить динамическое влияние на нормальную жесткость Di. Эксперименты показывают, что Nsav имеет положительную линейную корреляцию с обезразмериванием Di, тогда как Nbag имеет положительную степенную корреляцию с обезразмериванием Di. Эта идея представляет собой альтернативную область исследования взаимодействия потока со структурой и может способствовать идентификации параметров при численном моделировании взаимодействия селевого потока со структурой и оптимизации стандартизации конструкции.

Частота оползней или селевых потоков высока в горных районах Юго-Западного Китая из-за крутых переходов, обильных осадков и твердоосколочных источников1. Под влиянием резкого увеличения количества экстремальных ливней во всем мире в последние годы некоторые районы с низкой частотой оползней превратились в зоны с высокой частотой, а масштаб опасностей увеличивается, что трудно точно оценить и что создает значительные угрозы для жителей и близлежащей инфраструктуры. а также трудности в разработке мер профилактики и контроля.

Гибкий барьер является действенной мерой сдерживания небольших селевых потоков. Его легкая и открытая общая конструкция сводит к минимуму воздействие на окружающую среду и делает строительство быстрым и экономичным. Таким образом, он отвечает требованиям многоточечной обработки селевых оврагов в горных районах юго-запада Китая и имеет многообещающую перспективу2,3,4,5. Однако реакция конструкции на воздействие селевого потока все еще продолжается из-за сложной геометрической нелинейности гибкого барьера6,7,8. В настоящее время жесткость гибкого барьера против селевого потока не ясна, а традиционная конструкция конструкции в Китае в основном основана на консервативной модели рассеивания энергии. На практике проволочная сетка конструкции может быть повреждена до выхода из строя поддерживающих кабелей или креплений9,10,11, что указывает на разрыв между теорией проектирования конструкций и реальной инженерной функцией. Теоретически признано, что внутреннее напряжение сдвига и изгибающий момент конструкции вантовой сети можно игнорировать из-за замечательной характеристики растяжения. Воздействие селевого потока рассеивается и передается за счет натяжения конструкции вантовой сети, поэтому исследования структурной жесткости гибкого барьера сосредоточены на растягивающей силе и деформации. Ashwood12 использует осевую жесткость кабеля в качестве ключевого параметра, который основан на линейной зависимости между нагрузкой и прогибом для количественной оценки взаимодействия потока со структурой. Крупные валуны или крупные частицы склонны скапливаться в головке селевого потока, а распределение нагрузки на конструкцию при высокоскоростной тяге является нестационарным. Таким образом, жесткость в направлении скачка должна служить еще одним фактором механической устойчивости. Соответствующие знания о распределении нагрузки на конструкцию в основном решаются с помощью квазистатического метода, который разлагает воздействие селевого потока на динамическую нагрузку и статическую нагрузку от давления грунта, но поперечное сечение конструкции определяется как консольная балка, игнорируя влияние распора. -направленная деформация13. Нормальная жесткость, перпендикулярная растянутой поверхности гибкого барьера, имеет тенденцию демонстрировать сопротивление сдвигу системы кабель-сетка во время мгновенных ударов. Нг и др.14,15 уже включили поведение несущего кабеля при нагрузке-перемещении в анализ нормальной жесткости. Сонг и др.16 исследовали максимальную нормальную жесткость несущего кабеля при распределенной и сосредоточенной нагрузке путем добавления числа Фруда селевого потока Fr и обнаружили большую максимальную нормальную жесткость при распределенной нагрузке. В последующем исследовании обсуждался режим потока и сжимаемость сухих гранулированных потоков, встречающих гибкий барьер по глубине, что указывает на то, что прогиб гибкого барьера и состояние зернистого материала способствуют изменению ударной нагрузки17. Кроме того, страховочные тросы на авианосце идентифицируются как конструкции с жесткостью на растяжение и изгиб, а развивающийся режим тангенциального напряжения, нормального для троса в процессе фиксации, подчеркивает необходимость анализа тангенциальных напряжений вантовой конструкции при высоких нагрузках. -скоростное воздействие18.