长坑道中化爆冲击波压力传播规律的数值模拟

为了对坑道中的防护门抗化爆冲击波效果进行有效的设计,首先需要确切知道通道中自由场压力的传播规律.基于Hopkinson比例定律,用LS-Dyna动力有限元软件模拟了常规炸药在坑道入口外爆炸情况下,长坑道中冲击波峰值压力的衰减规律.模拟结果与其它经验方法的预测结果进行了比较,可为进一步研究确定坑道中防护门上的化爆冲击波荷载及其防护技术提供依据.     

坑道内冲击波冲量传播规律的试验研究

为获得坑道中冲击波冲量的传播规律,共进行了20次坑口外装药比例模型爆炸试验.模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67m2,TNT炸药的装药量范围为1000g～4600g.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了装药在坑口外爆炸情况下,冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型.算例分析表明,该文提出的冲击波冲量工程经验模型具有一定的应用价值.     

爆炸冲击波在坑道内传播规律研究

为了给坑道防护工程防爆炸空气冲击波的设计与研究提供一定的参考依据,收集整理了国内外常用的计算坑道口外爆炸产生的坑道内爆炸空气冲击波传播参数的计算方法,对其进行了比较和分析后给出了能够较好描述冲击波传播规律的计算方法。采用ANSYS AUTODYN有限元软件对某坑道比例模型试验进行了数值模拟,将模拟结果与坑道模型试验数据进行了比较,说明采用ANSYS AUTODYN有限元软件进行爆炸冲击波问题的数值模拟是可行的。     

坑道内挡板对化爆冲击波消减作用的数值模拟

在现代高技术战争条件下,精确制导武器在坑道入口附近爆炸,从而破坏防护门结构而使冲击波进入坑道成为可能。在坑道壁面的约束下,坑道内冲击波压力将衰减得很慢,且持续时间增加得很多。采用ANSYS／LA-DYNA动力有限元分析软件对常规武器在坑道内发生爆炸的工况进行了数值模拟,得出了坑道中冲击波峰值压力的衰减规律;提出了采用挡板对坑道中的冲击波进行消减的措施;进而研究了挡板的数量等参数对冲击波消减的规律。     

爆炸冲击波在复杂坑道内传播规律的数值研究

研究二维爆炸流场中空气冲击波在复杂坑道内传播的机制.对多物质流采用Euler方法和NND格式,对爆轰产物采用JWL状态方程;自行编制二维爆炸模拟计算程序.试验结果与数值模拟基本相符,反映了爆炸冲击波在坑道内传播的详细过程.结果表明:采用穿廊式出入口,可以削弱进入坑道内55%的空气冲击波强度;采用穿廊加扩散室可以削弱进入坑道75%的冲击波强度.     

直坑道内爆炸冲击波超压传播规律研究

为获得直坑道内爆炸冲击波的信号特征和传播规律,基于某基地已建成的爆炸坑道设施,通过进行多次TNT和温压药剂爆炸试验,并利用测试系统记录坑道内冲击波数据,分析了实测的冲击波数据和分类冲击波波形.得到了直坑道内爆炸冲击波传播的一般规律,和由实测数据拟合出的坑道内爆环境下不同药量的冲击波超压沿等截面直坑道传播的拟合方程,可为传感器选型及坑道内爆炸试验的威力评估提供依据.     

坑道内爆炸冲击波传播规律的研究

摘 要：炸药在坑道内爆炸将产生沿坑道传播的空气冲击波，冲击波与坑道壁相互作用，使得坑道内冲击波的传播规律明显不同于自由大气中冲击波的传播规律。使用有限元计算软件LS-DYNA对已有的坑道试验进行了数值模拟，通过数值模拟结果与试验结果数据比较，验证了有限元计算中所使用的计算模型和参数取值的合理性。利用数值模拟的计算结果，使用量纲分析理论，拟合了距离爆炸中心点一定距离处爆炸冲击波超压峰值的计算公式，并与试验结果进行对比，分析了该公式的适用性，为坑道中爆炸冲击波的传播规律研究提供了参考。
     

常规武器坑道口部爆炸效应的试验与数值模拟分析

通过现场试验和LS-DYNA有限元数值模拟方法研究了不同装药长径比对坑道内空气冲击波超压的影响.数值模拟计算结果与试验数据表明,常规武器战斗部装药长径比的增加引起了坑道内部空气冲击波超压明显增大,破坏能力得到增强.该结论为坑道防护设计提供了较好的参考依据.     

不同长径比柱形装药水下爆炸冲击波演化规律

为分析药柱形状对水下爆炸冲击波演化的影响。针对圆柱形装药中心起爆问题,在理论上建立了炸药与水交界面上初始冲击波压力及其传播方向的二维计算方法,借助于AUTODYN有限元计算程序开展了长径比1:2～10:1的圆柱形TNT在无限水域爆炸的数值模拟,并开展了长径比为1:1和2.6:1的圆柱形TNT的水下爆炸试验;对比理论、仿真和试验结果,验证了理论模型的合理性和数值模拟的有效性,分析了柱形装药水下爆炸冲击波的传播规律,重点分析了药柱长径比对不同爆距处冲击波压力分布及传播方向的影响。结果表明：圆柱形装药水下爆炸后,冲击波波阵面逐渐从柱形趋向椭球型再趋向球型,当冲击波传播至10倍无量纲爆距时高压区的转移结束;当长径比大于1:1时,炸药轴向(端面)的冲击波压力衰减速率大于径向(圆柱面)的衰减速率,冲击波峰值压力随着方向角的增大而单调增长;在1:1～5:1的长径比和20倍无量纲爆距范围内,增大药柱长径比可定向增强炸药径向的冲击波压力,药柱的形状对冲击波压力分布影响随着爆距增大而减小。     

TNT装药爆炸波在刚性平面上方传播反射的数值研究

为研究爆炸冲击波传播和平面反射现象,运用显式非线性动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对柱形TNT装药在刚性平面上方爆炸产生的冲击波的传播和反射进行了数值模拟,将数值计算结果与试验结果和公式计算值进行了对比,结果表明利用数值模拟能够较好地反映压力场分布情况及爆炸冲击波传播、正反射、正规斜反射到马赫反射的演变过程;研究了装药形状对反射平面测点超压的影响。     

多因素耦合影响下隧道电子雷管爆破参数的计算与实践

基于电子雷管起爆的参数计算方法是爆破控制精准化和智能化的基础,其研究尚处于起步阶段。以重庆观音桥隧道为研究背景,提出了精确确定电子雷管爆破参数的多因素耦合法,其特点是基于多个爆破参数间复杂的耦合关系进行爆破参数设计。研究表明:不同药量的最优微差时间不同,爆破孔数对最优微差时间及对应最大合成振速有显著影响;采用该方法确定的试验隧道最优爆破参数为8孔逐孔掏槽、1.4 kg单孔药量、5 ms孔间延时。现场设计孔间延时为5 ms和8 ms的两组掏槽爆破试验,分析了两种孔间延时掏槽爆破的第二临空面形成时间。试验结果表明:对于短延时掏槽爆破而言,即使未形成第二临空面,采用多因素耦合法,通过最大程度的波形异向相消,也可以实现较好的降振效果。对比多因素耦合法与半周期错相减振法,后者计算的孔间延时不能确保是最优微差时间,可能造成合成振速偏大。当需要严格控制爆破振动时,通过多因素耦合法可以实现爆破参数的精确设计。     

坑道口部内爆炸情况下扩散室中冲击波的数值分析

扩散室是一类重要的防护工程坑道口部消波措施,其结构形式和几何尺寸对消波效果影响显著.为使其消波效率最大化同时具有较高性价比,对化爆荷载作用下坑道中不同特征尺寸扩散室的消波规律进行探讨,提出了数值分析的计算方案,并取得了理想的消波模拟效果.在此基础上与试验进行比较,对模拟结果展开分析,验证了计算结果的准确性和计算方法的可行性.计算给出了扩散室中冲击波瞬变位置取值的表达式,并指出费效比合理的扩散室长径比为3,为扩散室在防护工程坑道结构设计中的应用提供了技术参考.     

装药偏差对小比例内爆炸试验结果影响分析

小比例内爆炸模型试验是当前国内外研究内爆炸荷载的主要方法。针对文献报道小比例内爆炸试验所得内爆炸荷载数据离散较大的特点,建立了考虑装药位置偏差的结构内爆炸流场三维有限元计算模型,对比试验数据验证了计算模型的合理性,比较分析了装药位置偏差对小比例内爆炸试验结果的影响。结果表明:内爆反射超压峰值对装药位置偏差非常敏感,拟合得到了装药位置偏差距离对超压峰值影响系数的经验计算公式;装药位置偏差对冲量影响相对较小,其最大相对差值不超过13%。     

新建隧道爆破震动对既有隧道影响的数值分析

新建复线隧道与既有隧道的净间距一般都较小,因此,复线隧道施工爆破对既有隧道会有较大的影响.采用MIDAS/GTS软件对既有隧道受邻近新建隧道爆破震动影响进行了研究.结果表明近距离爆破会对既有隧道衬砌安全性产生很大的影响,需采用相应的措施来减小爆破振动对既有隧道衬砌的扰动.最后提出了隧道爆破施工中减轻振动的几种措施.     

顶部开孔集中布置对城市公路隧道自然通风的影响

采用CFD技术,模拟研究通风孔集中布置对隧道内空气流动及污染物扩散的影响;以300m长隧道作为研究对象,通过改变通风孔集中布置的位置和单个通风孔的大小,分析隧道各个分段的有害气体浓度,以及通风孔对隧道内污染物的分流率。结果表明:在隧道通风孔总开孔面积不变的情况下,通风孔集中布置在隧道后段且通风孔长度为4m时,污染物分流率最大。     

带喷嘴的连续冻结隧道装置的设计及其冻结效果分析

本文以一个冻结能力为800 kg/h的网带速冻装置为原型,对现有连续冻结隧道装置增设喷射结构,经过静压箱均混的气流再经喷嘴射流后,吹风速度加快,食品冻结时间缩短.理论计算表明:本设计的冻结时间减少到原来的65.3%,单位时间内冻结量提高了53%.     

新型平置电动防护门设计和仿真分析

目前人防工程水平口部的防护设备非常稀缺,针对平置电动防护门的防护特点和要求,提出了一种手电两用、内外均可开启的新型平置电动防护门设计方案,设计了手动、电动两种控制模式兼容的布置方案,以解决手动开启需较大开启力的难题。基于建立的防护门门扇有限元模型,对门扇截面和骨架布置进行优化计算,提出相应的载荷加载和约束设置的方法和建议,通过仿真分析验证了设计的合理性和可靠性。基于动力学仿真技术,建立了防护门电动执行机构的仿真模型和约束设置方法,确定了电动部件所需推力的理论峰值。制作了新型平置电动防护门的样机并进行试验,结果表明该防护门运行稳定,可满足６级防护抗力的人防要求。提出的平置电动防护门设计和仿真分析技术可为其他类似防护设备的研制提供参考。     

爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析

在综合国内外有关隧道抗爆理论和方法的基础上,忽略管片的变形,将管片假设为刚体,提出了一种爆炸荷载作用下管片结构动力分析的简化计算方法,该方法能模拟管片与管片之间、管片与螺栓间以及地基与结构间的相互作用。随后利用该方法对南京地铁进行了抗爆动力响应分析,得到了隧道的位移和速度时程曲线,研究了管片参数变化对结构动力响应的影响。计算结果表明,简化计算方法能准确反映隧道管片结构在爆炸荷载作用下的动力响应,是一个简便实用的计算方法,所得结果可为管片结构抗爆设计提供一定的参考。     

横风下高速列车突入隧道瞬变压力及列车风

针对高速列车在横风下突入隧道的普遍情形,考虑空气的非定常、可压缩湍流特性,建立列车-隧道-横风三维数值模型,对比研究有无横风条件下列车突入过程中隧道内的瞬变压力变化规律和列车风特性。通过将数值计算结果与现场实测数据进行对比,验证了数值方法的准确性。研究结果表明:与无横风情况相比,列车在横风中高速驶入时隧道入口周围的瞬变压力和列车风发生明显变化;在尾车完全驶入前,横风对背风侧气动压力的影响程度比迎风侧的大,其中头车突入时对隧道入口气动压力的影响最为显著;横风对隧道内气动压力和列车风的影响范围有限,当横风速度为24.4 m/s时,隧道内受影响距离为50 m;头车突入隧道时,横风对列车背风侧列车风的影响较大,而尾车完全驶入时,横风对列车迎风侧的列车风的影响比较严重。横风效应是列车背风侧气动压力和气流速度大幅波动的根本原因。