領域分割シミュレーションによるエネルギー吸収装置の荷重変位曲線に影響を与える要因の検討

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13492 (2022) この記事を引用

966 アクセス

メトリクスの詳細

道路支持のための衝撃吸収エネルギー吸収の重要なデバイスである、事前に折り畳まれたエネルギー吸収デバイスは、準静的圧縮によってテストされ、シミュレートされます。エネルギー吸収装置をゾーンに分割し、エネルギー吸収装置の荷重変位曲線に対する面積の影響を領域に応じて研究します。数値シミュレーションの誤差は 5% 以内であることがわかり、ここで分析した問題に対して有限要素モデリング手順が適切であることを示しています。このデバイスは、あらかじめ折り畳まれた折り紙のパターンに従って、安定した進行方向に粉砕します。デバイスは、凹面の上下の開口領域、4つのコーナー部分、および3つの領域の4つの領域に分割されました。開口領域の他の領域。中央の折り目の端。周囲の四辺のエッジ。各領域は、荷重変位曲線の第 1 降下段階と第 2 回上昇段階に影響を与えます。中間折り目エッジ領域は、荷重変位曲線のピーク荷重値に影響を与えます。数値シミュレーションの結果から、ピーク荷重、平均荷重、荷重効率、比吸収エネルギーの4つの指標を生成しました。コーナー領域の強度向上により、低いピーク荷重と高い平均圧壊荷重を備えたエネルギー吸収装置が確保されます。開口領域の他の領域は、曲線の最初の下降と 2 番目の上昇に影響を与えます。上昇初段は中端から荷重を受けます。

石炭資源の採掘が深部に進むにつれて、岩石破裂事故が頻繁に発生し、切羽や道路の安全性に影響を与えています。炭鉱における岩石の破裂とは、弾性変形エネルギーの瞬間的な解放により、坑井や切羽の周囲の岩石が突然深刻な損傷を引き起こす動的現象を指し、多くの場合、石炭や岩石の落下、巨大な騒音やガス波を伴います。。これは破壊的であり、炭鉱における主要な災害の 1 つです。岩石決壊の効果的な予防・抑制技術は支援法である1。支持体の強度を高めたり、支持方法を改良したりすることにより、支持体の岩石破裂に対する抵抗力を向上させる受動的な防護工法です。切羽にはサポートが必要ですが、道路にもサポートが必要です。道路支援にはさまざまな種類があります。 Lv ら 2,3 は、剛性と柔軟性を兼ね備えたエネルギー吸収支持構造の機械モデルを確立しました。 Cheng et al.4 は、ブラケットベアリングの変形特性を利用して、衝撃荷重に対する効果的な抗サージ機構を詳しく説明しています。 Zhang et al.5 は、アンカーロッド (ケーブル) と U 字型フレームサポートの破損タイプと制御技術を提案しました。 Zhang ら 6、7、8 は、実際のプロジェクトで実際のエンジニアリング上の問題を解決するためにポータルブラケットを適用することの有効性を検証しています。 Fan et al.9 は、ステント位置の識別に基づいた 3 つの圧力フレーム警告インジケーターを提案しました。 Chen ら 10 は、自己移動式の柔軟なシールド油圧サポートを設計および開発し、急傾斜の炭層の採掘に適用することに成功しました。 Zhang et al.11 は、2 プロペラシールドの洞窟掘削油圧サポートの機械的性能を分析しています。 Tian, Q.12 は、大傾斜炭層採掘における油圧支持体の転倒や滑りを防止するための技術的参考資料を提供するために、支持シールド型油圧支持体を開発しました。油圧コラムサポートは重要な手段であり、エネルギー吸収耐衝撃サポート13,14,15は効果的な形式であり、降伏および屈服によってサポート効果を達成できます。

エネルギー吸収装置は、エネルギー吸収サポートシステムにおけるサポートの重要な部分です。急速な降伏によって周囲の岩石の衝撃を解放し、支持システムを損傷から保護することができます16。エネルギー吸収装置については他の分野でも多くの研究がなされている。交通分野では、車両衝突防止、航空機貨物倉衝突の過程でのサポート役割、現代の鉄道車両衝突における衝突防止役割など17、18、19、20、21。エネルギー吸収装置は、軸方向の圧縮における漸進的な折り目として現れ、折り目の塑性変形により大量のエネルギーを吸収することができる22。近年、多くの専門家や学者がエネルギー吸収装置のエネルギー吸収容量の設計を最適化しており、Wang et al.23 はエネルギー吸収装置の断面形状を最適化することでエネルギー吸収容量を向上させています。 Tarlochan et al.24 は、衝突性能を向上させるために性能要件を満たす断面形状を備えた薄肉構造を選択しています。 A、A、ニア。 et al.25は、異なる断面形状の薄壁チューブを研究することにより、調査したすべてのセクションの中で円形チューブが最もエネルギー吸収能力が高く、最も平均的な力を持っていることを発見しました。 Zarei 26は、マルチデザイン最適化技術を適用して、アルミニウムを充填したハニカムを最適化し、エネルギーの吸収と比エネルギーを最大化します。 Yalcin 27 は、適切な PVC 発泡体を充填した円形アルミニウムチューブがエネルギー吸収能力に大きな影響を与えることを実験を通じて示しました。 Xing et al.28 は、エンジニアリング例と数値シミュレーションを通じて、アルミニウムハニカムバッファの軸方向のエネルギー吸収特性を分析しました。 Zhang et al.29 は、ハニカムセルの形状パラメータとアイソレータの動的性能の関係について議論しています。 Yuan et al.30 は、材料組成と構造設計を最適化することにより、複合構造のエネルギー吸収能力を効果的に向上させることができます。鉱山分野では、サポートに関する多くの研究が行われていますが、事前に折り畳まれたエネルギー吸収デバイスに関する研究は十分ではありません。

エネルギー吸収装置の動作メカニズムは、エネルギー吸収装置が衝突過程における衝撃エネルギーを、エネルギー吸収装置自体の座屈、破壊、その他の破壊形態による塑性変形エネルギーに変換することです。構造の塑性変形領域が大きいほど、変形プロセスでより多くのエネルギーが吸収および変換されます。事前に折り畳まれたエネルギー吸収デバイスの折り畳みプロセスと機械的特性を準静的圧縮試験によって研究し、ABAQUSによってシミュレートし、エネルギー吸収デバイスの荷重変位曲線の特性と原因を分析し、衝撃プロセスによりサポートが影響を受けているかどうかを判断しました。まず諦めてから抵抗する必要があります。最良のサポートカーブは抵抗が一定である必要があります。サポートのエネルギー吸収曲線は、最大のエネルギー吸収と最も強い抵抗を示します。既存のエネルギー吸収曲線のほとんどは W 字型です。したがって、エネルギー吸収装置を検討し、支持効果を向上させ、柱の支持力を向上させ、エネルギー吸収部品の適用レベルを向上させ、エネルギー吸収支持体の支持能力を向上させる必要がある。

エネルギー吸収装置の準静的圧縮試験の数値シミュレーションに基づいて,エネルギー吸収装置の荷重変位曲線の特性を研究した。エネルギー吸収装置がひずみゾーニングに基づいているという前提に基づいて,本稿では,さまざまな領域で強化した後のエネルギー吸収装置のパラメータを比較し,最後にエネルギー吸収装置の最適化目標とエンジニアリング実践を提案した。

この炭鉱におけるエネルギー吸収装置の事例は、中国の河南省にあります。炭鉱の道路は、アンカーメッシュ、アンカーロッド、アンカーケーブル、油圧昇降小屋、および岩盤破裂防止用の油圧サポートによって支えられています31。炭鉱道路の油圧支持体には、図1に示すエネルギー吸収衝撃防止装置が採用されています。その主な構造は、アーチ型トップビーム、マイクロアークベース、油圧コラム、および衝撃防止装置の4つの部分で構成されており、図 2 に示す対称アーチ型フレーム構造。アーチ型トップ梁は主に、道路上部の周囲の岩を支えるために使用されます。 3 本の水圧柱が上下のビームの間に支持されており、サポートに作動抵抗を与えます。エネルギー吸収装置は、準静的支持中に柱とともに作動抵抗を提供し、周囲の岩石への突然の大きな衝撃の場合、迅速に変形してエネルギーを吸収し、支持体全体の変形プロセスを実現します。

道路におけるエネルギー吸収耐衝撃サポートの写真。

構造内のエネルギー吸収装置の位置。

エネルギー吸収装置は折り紙パターンを利用している32。装置の寸法を図 3 に示します。傾斜折り角度の変化は壁板の形状と円筒の高さに対応します。あらかじめ折り畳まれた正方形の変形は固定パターンで予測可能であるため、幾何学的関係、材料特性、およびあらかじめ折り畳まれた正方形構造の座屈特性の間の関係を研究することで、パラメータ化可能なエネルギー吸収デバイスとして応用できます。

あらかじめ折り畳まれたエネルギー吸収デバイスの寸法。

理論的には、折り目に沿って平らなシートを徐々に折り、次に 2 つの対向する自由端を接合すると、図 3(a) に示す正方形の折り紙であらかじめ折り畳まれた箱を構築できます 33。実際、エネルギー吸収装置は中国の高張力鋼板の 1 つである Q69034 で作られています34。鋼板の厚さは10mmなので、鋼板全体を折り曲げて囲むことはできません。エネルギー吸収装置は、２枚のハーフシェルを全体として突合せ溶接することにより加工される。具体的な手順は以下の通りです。 (1) 鋼板の切断。 (2) ハーフシェルの曲げ。 (3) エッジトリミング。 (4) 突合せ溶接。 (5) 熱処理。あらかじめ折り曲げられた角管試験片のハーフシェルは、図4に示すように、一群の金型とそれをサポートするプレスによって折り曲げられ、プレスされます。曲げ位置での過度の損傷を防ぐために、鋼板は曲げる前に予熱する必要があります。曲げ。成形済みの角管試験片をあらかじめ折り曲げて焼入れし、次に焼き戻しを行って鋼板の曲げ部および溶接部付近の残留応力を除去します。このようなプロセスは必然的にエネルギー吸収装置の機械的特性に影響を及ぼし、道路支持体の耐衝撃性能に影響を与えます。

エネルギー吸収装置用の折り曲げ角管の製造。

エネルギー吸収装置の準静的圧縮試験を実施し、荷重変位曲線とエネルギー吸収特性を求めました。変位荷重による荷重には、型番 RLJW-2000 の油圧サーボ制御試験機を使用しました。動的荷重範囲は 3000 kN、最大荷重速度は 8 m/s でした。変形過程全体を高解像度の写真で観察しました。同時に変位変形量と衝撃圧力を測定した。

本論文の研究対象は、変形が大きい高張力鋼製の予め折り畳まれたエネルギー吸収装置であるため、軸方向の圧縮過程をシミュレーションするために有限要素解析ソフトウェアパッケージABAQUS/Explicit35を適用した。圧縮試験は、固定された静止した剛性パネル上に設置され、試験荷重率で移動パネルによって圧縮されるエネルギー吸収装置としてモデル化されました。下方への変位は可動剛性パネルに割り当てられ、圧縮プロセスを自由度に制御し、ABAQUS に組み込まれた滑らかな振幅定義は荷重速度の制御に割り当てられました。圧縮シミュレーションの最終距離は 120 mm でした。統合を削減した 4 ノードシェル要素 S4R を使用してデバイスをメッシュ化しました。自己接触は、デバイス自体間の接触をモデル化するために採用されました。装置の上端と下端は、摩擦係数を０．３として考慮すると、剛性パネルに対して摩擦接触関係にあった。密度は 7650 kg/m3、ヤング率は 210 GPa、降伏強度は 690 MPa、エネルギー吸収デバイスの厚さは 6 mm、ステップは 1 つだけで動的明示的、時間は 0.02 秒、nlgeom はオンです。、時間スケーリング係数を 1、フィールド出力の周波数は等間隔の時間間隔、間隔は 200、極限ひずみは 0.2、ポアソン比は 0.3 を使用して、材料の強度/ひずみ基準とデバイスの寸法を記述しました。試験片と一致していました。

ABAQUS の計算精度はメッシュに影響され 36、図 5 に示すように、荷重変位曲線はメッシュによって全く異なります。シミュレーションには、グローバルメッシュサイズ 4 mm および解析時間 0.02 秒が選択されました。デバイスモデルは 7536 個のグリッドセルに分割されました。数値モデルを図6に示します。

異なるメッシュサイズのシミュレーション結果。

数値シミュレーションモデル。

試験とシミュレーションの荷重変位曲線は図7に示しますが、試験では圧縮過程があり、前述したように上下変動のあるW字型となっています。図 7 の数値より，試験時の降伏荷重（Fmax）は 3115.29 kN であり，シミュレーション時の値 3020.51 kN とほぼ同等であった．テストでの変形時の最小耐荷重 (Fmin) は 1604.22 kN で、シミュレーションでの値 1529.77 kN とほぼ同等でした。数値シミュレーションの誤差は 5% 以内であり、ここで分析した問題に対して有限要素モデリング手順が適切であることを示しています。

試験とシミュレーションの荷重変位曲線。

圧縮試験と数値シミュレーションで得られた荷重変位曲線はほぼ一致していましたが、実際には製造工程中の曲げや過熱により材料特性が変化し、エネルギー吸収装置の荷重曲線を正確にシミュレーションすることができませんでした。参考文献３７によれば、破砕プロセスにおけるエネルギー吸収装置の歪みは、異なる領域に応じて変化する。エネルギー吸収デバイスの製造プロセスが各部位の材料特性に影響を与えることがわかります。

図 8 は、デバイスの圧縮プロセスを示し、対応する PEEQ 等高線マップがプロットされています。デバイスが、事前に折り畳まれた折り紙パターンに従って、安定した進行方向に押しつぶされることがわかります。開始時には、中央の事前折り畳まれたゾーンが最初に折り畳まれ始め、その間に荷重が急速に上昇します。 PEEQ から、2 番目のマップは、2 対の移動プラスチックヒンジラインが 4 つの側面に沿って形成され、荷重がピークに達したことを示しています。デバイスがさらに圧縮されると、移動するプラスチックのヒンジラインが互いに離れ、3 番目のマップで観察できるようにコーナー領域が変形し、荷重が低下し始めました。デバイスの上半分が崩壊し、折り畳まれた領域でスタック変形が発生しました。上部が完全に折りたたまれた後、下部が崩壊し始め、デバイス全体が完全に押しつぶされました。このデバイスには安定した予測可能な変形プロセスがあることが証明されています。図 8 の PEEQ 等高線マップから、塑性変形がエッジ、折り線、コーナーなどのゾーンに限定されているのに対し、残りのパネルはわずかな塑性変形を受けることがわかります。したがって、エネルギー吸収装置の荷重変位曲線を分析するときは、異なる領域に分割する必要があります。

粉砕プロセスとPEEQ等高線図。

圧縮変形と塑性ゾーンの特性に従って、エネルギー吸収装置はいくつかの異なる領域に分割されました。４つの領域に分割し、凹面４隅の上下開口領域をＯ１、凹面４隅の開口領域をＯ１とする。開口領域の他の領域は O2 と呼ばれます。中央の折り目のエッジは M と呼ばれます。図 9 に示す、RL という名前の周囲の 4 つの側面のエッジ。

モデルパーティションの概略図。

エネルギー吸収装置の荷重変位曲線は塑性領域の発達の影響を受け、さまざまな領域の範囲は次の表1に従って計算されました。変更されていない元のデバイスには、比較のために IM という名前が付けられました。

さまざまな領域の性能要件に基づいて、ピーク負荷、平均負荷、負荷効率、および比エネルギー吸収の 4 つの指標 38 が数値シミュレーションの結果から生成され、以下の指標について説明します。

(1) ピーク負荷

式では、 (1)、F(s) は圧縮プロセスにおける負荷の時刻歴です。ピーク荷重 Fmax は、エネルギー吸収装置が潰れ始める閾値です。

(2) 平均負荷

式では、 (2)、S はエネルギー吸収装置の総圧縮変位です。 Fmean は単位圧縮変位あたりのエネルギー吸収であり、全体のエネルギー吸収容量を反映します。

(3) 負荷効率

式では、 (3) において、負荷効率はピーク負荷に対する平均負荷の比 FE ∈ (0,1) です。値が小さいほど圧縮時の荷重の変動が強くなり、1に近づくほど安定します。

(4) 比エネルギー吸収率

式では、 (4)、m はエネルギー吸収デバイスの総質量、E はデバイスの総エネルギー吸収であり、式 (4) によって計算されます。 (5):

評価指標の結果を表２に示します。

数値シミュレーション結果によると、作業条件下でのエネルギー吸収の荷重変位曲線を図10に示します。

荷重変位曲線。

表２の数値データは、Ｏ１－１０およびＯ１－１５のＦｍａｘが別々に３０５６．１２ｋＮおよび３０４６．４２ｋＮであり、ＩＭのＦｍａｘとほぼ等しいことを示している。 O1エリアの範囲は基本的に装置のピーク負荷には影響しません。 O1-10 の Fmean は 2556.93 kN で、IM より 31.77% 高く、O1-10 の FE は 0.84 で、IM より 31.25% 高くなります。 O1-15もほぼ同様の数値データを持っています。つまり、コーナー領域の強度を高めることで、低いピーク荷重と高い平均圧壊荷重を備えたエネルギー吸収装置が確保できることになります。さらに、O1-10 と O1-15 の SEA は大幅に改善され、それぞれ 31.78% と 29.62% と、IM よりも高くなりました。

図 10a より、O1 面積が変化しても圧縮変位 20 mm までの荷重値は基本的に変化しないことがわかります。 O1-10 および O1-15 の最初の衰退段階は、IM のそれよりもかなり早いです。圧縮変位が IM の 70 mm より早く、O1-10 で 60 mm、O1-15 で 65 mm になると、荷重は再び上昇し始めました。これは、O1-10 と O1-15 の最小値が IM の最小値よりも高いことを意味します。したがって、荷重変位曲線は安定していると結論付けることができます。 O1 幅の増加に伴い、荷重変位曲線の最初の減少セクションと 2 番目の上昇セクションが平坦になる傾向があり、O1 領域が曲線の影響を与えていることを示しています。

O1 面積を変更したまま、表 2 の数値データは、O1-O2-10 および O1-O2-15 の Fmax がそれぞれ 3062.13 kN および 3048.15 kN であり、IM の Fmax とほぼ等しいことを示しています。 O2領域はピーク負荷の変動に影響を与えません。 O2 エリアの範囲は基本的にデバイスのピーク負荷に影響を与えません。 O1-O2-10 の Fmean は 2576.31 kN で、IM より 32.77% 高く、O1-O2-10 の FE は 0.84 で、IM より 31.25% 高くなります。 O1-O2-15 はほぼ同じ数値データを持っています。これは、開口部とコーナー領域の強度を高めることにより、ピーク荷重が低く、平均圧潰荷重が高いエネルギー吸収装置を確保できることを意味します。さらに、O1-O2-10 と O1-O2-15 の SEA は大幅に改善され、それぞれ 32.79% と 28.93% で、IM よりも高くなりました。 O1 領域の影響により、O2 領域は曲線にほとんど影響を与えません。

図 10b より、圧縮変位 20 mm までの荷重値は、O2 領域が変化しても基本的に変化がないことがわかります。 O1幅が10mmの場合、変位量が20～40mmの場合、O2幅を変えるとカーブが小さくなります。変位が50～80mmの間では曲がりが大きくなった。ただし、O1幅が15mmの場合は、O2を変更しても基本的にカーブは変化しません。これは、O2 領域が曲線の最初の下降と 2 番目の上昇に影響を与えていることを示しています。

表 2 の数値データより、M-10 の Fmax は 3214.36 kN であり、IM よりも 5.4%高く、M 領域がピーク荷重に一定の影響を与えていることがわかります。デバイスのピーク荷重は、中間エッジの強度強化により明らかに向上します。 O1-O2-M-10 の Fmax は 3059.49 kN で、M-10 より 0.32% 高くなります。 M-10 の Fmean は 2504.54 kN で、IM の Fmean より 29.07% 高く、O1-O2-M-10 の Fmean より 3.88% 低くなります。 O1領域とO2領域を同時に変更すると、ピーク負荷が減少し、平均負荷が改善されます。 M-10 の FE は 0.78 であるのに対し、IM の FE より 21.88% 高くなります。つまり、中間エッジ領域の強度が向上することで、高いピーク荷重と高い平均圧壊荷重の両方を備えたエネルギー吸収装置が確保できることになります。また、M-10 の SEA は 29.08% と大幅に改善されており、IM よりも高くなりました。

IMの曲線と比較すると、図10cからわかります。 M領域の変更により初期が改善されました。最初の衰退段階では、曲線は緩やかで、谷底は明らかに進んで改善されています。この曲線は、40 mm の変位前の初期モデルの曲線よりも低くなります。 40mm変位後のカーブはIMよりも高くなります。 2 回目の上昇段階では、曲線のピーク値が明らかに遅れて減少し、曲線は平坦になりました。最初の上昇段が中端から荷重を受けていることがわかります。

表 2 の数値データは、O1-O2-M-RL-10 の Fmax が 3046.42 kN であり、IM の Fmax とほぼ等しいことを示しています。 O1-O2-M-RL-10 の Fmean は 2514.92 kN で、IM より 29.60% 高く、O1-O2-M-RL-10 の FE は 0.83 で、IM より 29.69% 高くなります。つまり、中間エッジ領域の強度が向上することで、高いピーク荷重と高い平均圧壊荷重の両方を備えたエネルギー吸収装置が確保できることになります。さらに、O1-O2-M-RL-10 の SEA は 29.62% と大幅に改善され、IM よりも高くなりました。

図 10d から、曲線の後半に大きな変化があることがわかります。「W」タイプの第2ピーク荷重はほとんど現れませんでした。 RL領域が変わっても前半の負荷は変わりません。曲線の最初の減少と 2 番目の上昇はより安定しており、最初の減少段階は大幅に減少し、約 10 mm 遅れました。変位が 20 ～ 40 mm の場合、明らかに曲がりが改善され、50 ～ 60 mm の場合、荷重は明らかに約 1000 kN 減少します。

あらかじめ折り畳まれたエネルギー吸収デバイスが準静的圧縮によってテストされ、シミュレーションされました。数値シミュレーションの結果は、有限要素モデリング手順が適切であることを示しています。圧縮変形と塑性領域の特性に従って,エネルギー吸収装置をいくつかの異なる領域に分割した。エネルギー吸収装置の荷重変位曲線に及ぼす領域の影響を研究した。効果には数値シミュレーション結果から求めたピーク荷重、平均荷重、荷重効率、比吸収エネルギーの4つの指標を用いた。

各領域は、力 - 変位曲線の最初の降下段階と 2 番目の上昇段階に影響します。中間の折り目のエッジ領域は、力 - 変位曲線のピーク荷重値に影響します。コーナー領域の強度向上により、低いピーク荷重と高い平均圧壊荷重を備えたエネルギー吸収装置が確保されます。開口領域の他の領域は、曲線の最初の下降と 2 番目の上昇に影響を与えます。上昇初段は中端から荷重を受けます。

M-10 の Fmax は 3214.36 kN で、IM より 5.4% 高くなります。 O1-O2-10、O1-O2-15、O1-O2-M-10、O1-O2-M-RL-10のFmaxもIMとほぼ同等でした。 O1-O2-10、M-10、O1-O2-M-RL-10のF平均値はIMの平均値より32.77%、29.07%、29.60%高かった。 O1-O2-10、O1-O2-15、M-10、O1-O2-M-RL-10 の SEA は大幅に改善されており、IM よりも高くなります。

ピーク荷重、平均荷重、荷重効率、比エネルギー吸収の 4 つの側面を総合的に見ると、O1-O2-M-10 は優れた役割を果たし、平均荷重、負荷効率、比エネルギー吸収が最も向上します。これは、IM よりそれぞれ 32.77%、32.81%、および 34.30% 高いです。エネルギー吸収装置のエネルギー吸収曲線を改善するのに最も効果があります。

衝突のプロセスにより、サポートが最初に道を譲り、次に抵抗することが決定されます。最適なサポート曲線は、サポートのエネルギー吸収曲線が最大のエネルギー吸収と最も強い抵抗を有するように、抵抗が一定である必要があります。しかし、既存のエネルギー吸収曲線のほとんどは W 字型です。したがって、事前折り畳みエネルギー吸収装置の研究は、サポートのエネルギー吸収曲線を改善し、サポート効果を改善し、柱の支持力を改善し、エネルギー吸収部品の適用レベルを改善し、エネルギー支持能力を改善することができます。吸収サポートにより、道路のサポート能力を強化し、岩石の破裂による被害を軽減します。

この研究の結果を裏付けるすべてのデータ、モデル、またはコードは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

Jiang, YD, Pan, YS, Jiang, FX, Dou, LM & Ju, Y. 中国における石炭バンプのメカニズムと予防に関する最先端のレビュー。 J. 中国石炭協会 39(2)、205–213 (2014)。

Google スカラー

Lv、XF、Pan、YS、Li、ZH 多孔質金属材料を用いた剛体・柔軟エネルギー吸収構造とその岩盤崩壊時の道路支持への応用。 J. 災害前ミティグ。工学 31(02)、185–190 (2011)。

Google スカラー

Lv、XF & Pan、YS 応力波の伝播と減衰の法則、および剛性と柔軟性の結合サポートによる周囲の岩石の試験解析。工学メカ。 30(01)、345–349 (2013)。

Google スカラー

Cheng、YH、Jiang、FX、Hu、ZF、Lin、JK 完全に機械化された地下洞窟採掘による、深い炭層へのゴブ側の侵入時の石炭破裂の防止と制御。顎。 J.ロックメカ。工学 35(S1)、3000–3007 (2016)。

Google スカラー

Zhang, N.、Kan, JG & Yang, S. アンカーボルトサポートと U 鋼フレームサポートの制御技術と破損タイプ。石炭科学。テクノロジー。 43(06)、41–47 (2015)。

CAS Google スカラー

Zhang, B.、Liu, GB & Zhang, SX 都市地下鉄線路区域横断工事におけるシンプルなポータルブラケットの適用。建てる。構造体。 51(S1)、2233–2236 (2021)。

Google スカラー

Wang, JH & Shi, KM 衝撃を受けた地圧貫通トンネルにおけるポータルエネルギー吸収油圧サポートの適用。エネルギー技術管理。 41(05)、64–66 (2016)。

Google スカラー

Zhang, Y.、Wang, J.、Wei, HY & Fan, WF ゴブ側エントリ保持による屋根切断の影響エリアにおける一時的なポータル型サポート技術に関する研究。石炭科学。テクノロジー。 46(S1)、23–26+38 (2018)。

Fan、ZZ、Mao、DB & Qi、QX 2 ピラーシールドサポート作業切羽における屋根崩壊の警告指標に関する研究。 J. ミンサフ。工学 34(01)、91–95 (2017)。

Google スカラー

チェン、ZC 他自己移動式フレキシブルシールド油圧サポートの設計と応用。 J. 中国石炭協会 44(S2)、724–730 (2019)。

Google スカラー

Zhang, ZZ & Li, ZX 2 プロペラシールド洞窟掘削油圧サポートの機械的性能解析。 J.マインオート。 45(03)、29–34 (2019)。

Google スカラー

Tian, Q. 傾斜の大きな作業面におけるサポートシールドタイプの油圧サポートの安定性解析と逆滑り防止設計。炭鉱マッハ。 41(08)、139–141 (2020)。

Google スカラー

Xu、HL、Guo、X.、Song、YM、Song、JQ、An、D. エネルギー吸収破壊耐衝撃支持構造と周囲の岩石の相乗作用システムに関する研究。 J.サフ。科学。テクノロジー。 17(12)、111–116 (2021)。

CAS Google スカラー

Pan, YS, Xiao, YH, Li, ZH & Wang, KX 炭鉱における岩盤崩落のトンネル支持理論とその応用に関する研究。 J. 中国石炭協会 39(02)、222–228 (2014)。

Google スカラー

ソン、YM 他エネルギー吸収耐衝撃支持構造物と周囲の岩石との相乗システムに関する研究。科学。議員第 12、594 号 (2022)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Pan、YS、Ma、X、Xiao、YH、Li、ZH 炭鉱の耐衝撃性およびエネルギー吸収支持コンポーネントの数値解析と実験研究。 J.Exp. メカ。 29(02)、231–238 (2014)。

Google スカラー

Gao, GJ, Tan, YC & Yu, Y. 列車端部のエネルギー吸収構造を組み合わせた二層角管の衝突耐力性に関する研究。 J.Railw. 科学。工学 19(04)、1052–1060 (2022)。

Google スカラー

Bloch, BS トラックのアンダーライドガードの衝突耐性のある設計を改良しました。車両の安全性向上に関する国際技術会議。（1998年）。

フェン、ZY 他大型航空機の副貨物構造の有限要素モデリングと衝突安全性解析。 Acta Aeronautica および Astronautica Sinica。 40(02)、115–126 (2019)。

CAS Google スカラー

Zhang, KL、Lu, C.、Wei, L.、Zhang, HT 有限要素に基づく都市鉄道鉄道連結器緩衝装置のプレス亀裂エネルギー吸収のシミュレーション解析。都市公共交通機関。 25(03)、187–190 (2022)。

Google スカラー

Yang、XY および Lu、ZJ エネルギー吸収モードと衝突安全構造の機械的マッチングは、標準化された地下鉄電車向けに先行しています。ドライブ・ロコモットを選択します。 2022(02)、141–148 (2022)。

Google スカラー

アン、D.ら。あらかじめ折り畳まれたエネルギー吸収デバイスの一定抵抗とその機械的特性の改善に関する研究。科学。プログレ。 104(3)、1–17 (2021)。

記事 Google Scholar

Wang, S. & Gao, GJ 一軸圧縮下での押出マグネシウム合金 AZ31B 円形チューブの性能。薄壁構造。 131、464–474 (2018)。

記事 Google Scholar

Tarlochan, F.、Samer, F.、Hamouda, A.、Ramesh, S. & Khalid, K. エネルギー吸収用途のための薄壁構造の設計: 軸方向および斜めの衝撃力による衝突安全性の強化。薄壁構造。 71、7–17 (2013)。

記事 Google Scholar

A、A、ニア。 & Hamedani, JH さまざまな断面形状の薄肉チューブのエネルギー吸収と変形の比較解析。薄壁構造。 48(12)、946–954 (2010)。

Zarei, H. & Krger, M. 最適なハニカム充填クラッシュアブソーバー設計 –scienceDirect。メーター。デス。 29(1)、193–204 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

Yalcin, MM & Genel, K. PVC 発泡体充填円形アルミニウム管の軸方向変形特性について: 放射状に段階的に変化した発泡体充填の効果。薄壁構造。 147(2019)。

Xing、XK、Lin、LR、Qin、HY エネルギー散逸型脱着防止装置におけるアルミニウムハニカムバッファーの軸方向エネルギー吸収特性に関する研究。ワールドアースq. 工学 36(03)、57–68 (2020)。

Google スカラー

Zhang、GL & Yang、DQ 船舶内のオーゼティックハニカムアイソレータの最適化設計。Ｊ．Ｖｉｂ．ショック、32(22)、68–72+78 (2013)。

Yuan, SQ, Wang, ZH, Li, J. & Zhu, JH 高エネルギー吸収を備えたレーザー焼結機械的ナノ複合材料。飛行士。メーカーテクノロジー。 64(15)、42–51 (2021)。

Google スカラー

Zhang, K. et al. 先進的な油圧サポートグループとアンカーのカップリングサポートの機械的特性の研究と実験的検証。顎。 J.ロックメカ。工学 40(07)、1428–1443 (2021)。

Google スカラー

Liu, YQ、Li, X.、Cai, JG & Feng, J. ミウラ折り紙ベースのチューブの座屈耐性に関する研究。 J. 東南大学 (Natl. Sci. Ed.) 51(05)、733–739 (2021)。

Google スカラー

Pan、YS、Xiao、YH、Li、GZ 炭鉱における落石防止のための道路油圧サポートとその応用。 J. 中国石炭協会 45(01)、90–99 (2020)。

Google スカラー

GB/T 2975–2018。鉄鋼および鉄鋼製品 - 機械試験用のサンプルおよび試験片の配置と準備(2018)。

Shi、YP および Zhou、YR ABAQUS 有限要素解析の例。機械産業のプレス。（2006年）。

矢尾、YY 他 ABAQUSメッシュ品質をベースとした高速冷間圧延の研究。西安大学テクノロジー。 34(1)、6 (2018)。

Google スカラー

Song、JQ 落石防止性能と岩石破裂道路でのサポートの最適化設計。華北大学テクノロジー。（2020年）。

Zhang, Y. 低速衝突時の自動車クラッシュボックスの構造最適化設計。大連大学テクノロジー。（2019年）。

リファレンスをダウンロードする

中国華北理工大学土木工学院（北京、中国）

Dong An、Tianwang Liu、Hewei Cui、Zheng Chen、Hailiang Xu、Yimin Song

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

DA と TL An が主な原稿テキストを書き、ZC が図 1 ～ 10 を準備しました。著者全員が原稿をレビューしました。

鄭晨氏への手紙。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

オープンアクセスこの記事はクリエイティブコモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブコモンズライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブコモンズライセンスに含まれています。素材が記事のクリエイティブコモンズライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

An、D.、Liu、T.、Cui、H. 他。領域分割シミュレーションによるエネルギー吸収装置の荷重変位曲線に影響を与える要因の検討。 Sci Rep 12、13492 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-17784-x

引用をダウンロード

受信日: 2022 年 1 月 22 日

受理日: 2022 年 7 月 31 日

公開日: 2022 年 8 月 5 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17784-x

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティガイドラインに従うことに同意したことになります。虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。