デブリの通常の衝撃剛性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3969 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この論文では、構造荷重挙動を推定するために小さな予引張応力下での 3 支持ケーブルフレキシブルバリアの垂直方向の衝撃剛性を提案し、物理的な影響による剛性の進化を調査するために 2 つのカテゴリーの小規模土石流 (粗いものと細かいもの) を採用しています。モデルは高速撮影と荷重センシングを実験します。 結果は、粒子と構造の接触が垂直荷重効果に不可欠であることを示唆しています。 粗い土石流は、より頻繁に粒子と構造の接触を行い、明らかな運動量流束を及ぼしますが、物理的衝突がほとんどない細かい土石流は、はるかに小さい運動量流束を与えます。 垂直の等価ケーブルネットジョイントシステムから引張力のみを受ける中間に位置するケーブルは、間接的な荷重挙動を示します。 底部にあるケーブルは、土石流の直接接触と張力の合計により、高い荷重フィードバックを示します。 衝撃荷重とケーブルの最大たわみとの関係は、準静理論に基づくべき乗関数で説明できます。 衝撃剛性は、粒子と構造の接触だけでなく、流れの慣性や粒子の衝突効果にも影響されます。 サベージ数 Nsav とバグノルド数 Nbag は、法線剛性 Di に対する動的効果をなんとか表現しています。 実験によれば、Nsav は Di の無次元化と正の線形相関を持ち、Nbag は Di の無次元化と正の累乗相関を持ちます。 このアイデアは、流れと構造の相互作用に関する研究の代替範囲であり、土石流と構造の相互作用の数値シミュレーションにおけるパラメータの同定と設計の標準化の最適化に貢献する可能性があります。

中国南西部の山岳地帯では、急な道、豊富な降雨、固体破片の発生源のため、地滑りや土石流の発生頻度が高くなります1。 近年、世界中で急増する異常豪雨の影響で、地滑りの頻度が低かった地域の一部が高頻度の地滑り地域に変わり、危険の規模が増大し、正確に推定することが困難であり、近隣の住民やインフラに多大な脅威を与えています。同様に、予防および制御措置の設計における困難も伴います。

柔軟なバリアは、小規模な土石流の滞留に対する有効な手段です。 全体が軽くて開放的な構造のため、自然環境の影響が少なく、施工が早く経済的です。 したがって、この方法は、中国南西部の山岳地帯における土石流ガリーの多点処理の要件を満たしており、有望な見通しを持っています2、3、4、5。 しかし、柔軟なバリアの複雑な幾何学的非線形性により、土石流の衝撃下での構造応答は依然として進行中です6、7、8。 現在のところ、土石流に対する柔軟なバリアの剛性は明らかではなく、中国における従来の構造設計は主に保守的なエネルギー散逸モデルに基づいています。 実際には、支持ケーブルやアンカーが破損する前に構造物の金網コンポーネントが破損する可能性があり9、10、11、これは構造設計理論と実際の工学的機能との間にギャップがあることを示しています。 理論的には、ケーブルネット構造の内部せん断応力と曲げモーメントは、顕著な張力特性により無視できることが認識されています。 土石流の衝撃はケーブルネット構造の張力によって分散され伝達されるため、フレキシブルバリアの構造剛性に関する研究は張力と変形に焦点を当てています。 Ashwood12 は、流れと構造の相互作用を定量化するために、荷重とたわみの間の線形関係に基づく重要なパラメーターとしてケーブルの軸方向の剛性を使用しています。 土石流の頭部には大きな岩石や粗大粒子が堆積しやすく、高速推力時の構造物の荷重分布は過渡的です。 したがって、サージの方向の剛性は、機械的安定性のもう 1 つの要素として機能するはずです。 構造物の荷重分布に関する関連知識は、土石流の影響を動的荷重と静的土圧荷重に分解する準静的手法によってほとんど解決されますが、構造物の断面はスラストの影響を無視した片持ち梁として定義されます。 -方向変形13． 柔軟なバリアの伸縮面に垂直な通常の剛性は、瞬間的な衝撃時のケーブル ネット システムのせん断抵抗を示す傾向があります。 Ng ら 14,15 は、すでに支持ケーブルの荷重と変位の挙動を法線剛性解析に取り入れています。 Song ら 16 は、土石流 Fr のフルード数を加算することにより、分散荷重および集中荷重下での支持ケーブルの最大垂直剛性を研究し、分散荷重下でより大きな最大垂直剛性を発見しました。 追跡調査では、フレキシブルバリアに遭遇する乾燥粒状流の流れ状況と圧縮率が深さまで議論され、フレキシブルバリアのたわみと粒状材料の状態の両方が衝撃荷重の変動に寄与することが示されました17。 さらに、航空母艦のアレスティング ケーブルは、引張剛性と曲げ剛性を備えた構造として認識されており、アレスティング プロセス中のケーブルに垂直な接線応力の発生モードは、高負荷環境下でのケーブル構造の接線応力解析の必要性を強調しています。 -スピードインパクト18．