埋地管道爆炸地冲击作用的试验研究

利用DASP采集分析系统对常规武器或TNT药柱土中爆炸地冲击作用下引起埋地管道上的动应力进行了测试分析,得出了常规武器钻地爆炸地冲击作用下,正对爆心的埋地管段背面部分因弯曲易受到轴向拉应力破坏,且受力过程是瞬态受力过程的结论。利用LS-DYNA3D有限元程序对埋地管道爆炸地冲击作用影响进行了数值模拟分析,并与测试结果进行了比较,效果较好。     

地铁隧道掘进爆破对既有埋地管道的动力影响

为研究爆破载荷作用下临近埋地管道的安全性,利用ANSYS/LS-DYNA建立炸药、岩土体、埋地管道的管土耦合模型,对爆破荷载下埋地管道的动力响应进行研究。通过监测管道迎爆面-背爆面特定单元的应力和速度时程曲线,发现距管道两端1/4处的迎爆面存在应力集中现象,背爆面有局部应力放大效应,10~21 ms时管道轴向振动速度最大;通过改变管道的壁厚(4 mm、6 mm、9 mm),得到管道迎-背爆面的轴向有效应力、速度和管道环向振动波能量均随管道壁厚的增加而减小,当管道厚径比i<0.0525时,炸药能的衰减最快,0.0525≤i≤0.05375时,衰减指标η、β、κ数值均为26.7%,且i≥0.06时管道环向监测单元各项衰减指标规律变化趋于一致。     

爆破荷载作用下埋地钢管的动态响应实验研究

爆破荷载作用下埋地管道的动态响应问题是城市爆破施工中亟需解决的课题之一,具有重要的理论和现实意义。在理论分析的基础上,通过改变药量、爆心距、管道内压以及爆源埋深中某一参数对埋地无缝钢管进行现场爆破实验,其中药量为50~200 g,每次实验改变25 g共七次;爆心距分别为2.2 m、2.7 m和3.2 m;管道内压分别为0 MPa、0.2 MPa、0.4 MPa和0.6 MPa;爆源埋深分别为0.5 m、1 m、1.5 m和2 m。结果表明:在正常工作压力下钢管内径和管壁厚度的比值越大,管道容许压缩应变值越小;管道应变与比例距离成反比,随着比例距离增大,应变减小;并得出了在实验条件下的应变峰值与爆心距和药量计算公式。     

爆轰气体影响爆破振动效应的研究

爆破振动的影响因素是复杂多变的,不同的爆破影响因素的主次也不尽相同。从岩石内炸药爆轰能量释放形式的角度,结合南非某工程爆破现场实时爆破振动监测数据,对南非新型炸药GIFT和常规炸药CE两种不同炸药产生的爆破振动效应进行分析,得到了两种炸药爆炸引起的地面质点振速峰值,随爆心距变化的衰减函数关系和振动持续时间。结果显示两种炸药爆炸性能的差异,对爆破振动效应的衰减规律和振动持续时间都有很大的影响。     

CFRP加固埋地油气管道在爆炸荷载下的损伤判定研究

通过埋地静爆试验,对经碳纤维增强复合材料(carbon fibre reinforced polymer,CFRP)加固的埋地钢制油气管道抗爆性能及损伤评价进行研究,同时结合所得试验数据进行数值模拟,分析并建立CFRP加固埋地钢制油气管道损伤评估准则.结果表明:在折合距离为0.19 m/kg1/3试验条件的浅埋爆炸荷载...     

不同真空度下地表爆炸后地面振动规律研究

为研究真空度对爆炸引起的地面振动的影响,开展了炸药在真空爆炸容器爆炸后产生地面振动衰减规律的研究。研究爆炸振动衰减规律,进一步分析真空度对爆炸后地面振动效应的影响;同时,预判爆炸容器内不同药量爆炸时的影响距离,以确定爆炸影响范围进行防护。基于实验数据,分析了振动速度随炸药量、爆心距的衰减规律,并利用萨道夫斯基经验公式,采用最小二乘法拟合求取爆破振动参数K、α值,最终得到爆炸振动速度衰减方程,对综合情况和真空下的振动衰减曲线进行对比分析。结果表明：在爆炸容器5倍比距离下,真空度对振动速度衰减有影响;但是大于5倍比距离下,爆炸容器的真空度对振动影响很小,其远处的地基振动在相同距离下变化不大。在药量和爆心距相同的情况下,随着容器压强即真空度的增大,合速度缓慢增大,且对远距离处的振动影响很小。这是国内首次探索不同真空度下地面爆炸振动规律,并依据特定允许振动速度数值计算安全距离,可为类似研究提供借鉴。     

爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素灰色关联分析

装配式桥墩在桥梁施工领域得到广泛的应用，常受偶然爆炸或恐怖袭击的打击影响。为研究爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素的影响规律，采用ANSYS/Workbench建立了近场爆炸荷载作用下的装配式桥墩数值模型，基于桥墩剩余承载力，提出以破坏参数D作为抗爆性指标，以炸药当量、爆心距离、初始预应力大小、节段数和剪力键的设置为损伤因素，分析了5种因素对桥墩损伤程度影响。在此基础上，利用灰色关联分析法衡量爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素之间关联度的指标与贡献度。结果表明：增大初始预应力、节段间设置剪力键其破坏参数D的综合降低率为32.1%、29.6%,均能有效降低墩柱的损伤，与装配式桥墩抗爆受损有良好的关联性；而增加剪力键高度和节段数为12%、7.2%,对墩柱损伤影响较小；5种因素对爆炸荷载下装配式桥墩损伤影响的关联度从大到小为：TNT当量、爆心距离、初张拉预应力、剪力键的设置、节段数量。装配式桥墩抗爆设计中，可优先考虑提高初张拉预应力大小、设置剪力键等关联度较大的因素，灰色关联分析法对爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素分析具有一定的参考性。     

含储氢合金炸药的能量研究

通过水下试验和空中爆炸试验研究了RDX基含储氢合金炸药的能量释放,并与含铝炸药进行比较。水下能量的研究发现,在金属粉质量分数为30％时,组分适当的含储氢合金炸药水下爆炸比气泡能和总能量高于相应含铝炸药,含A-30、A-60合金炸药的比气泡能分别比含铝炸药提高9．3％和5．1％,总能量分别提高7．0％和3．0％;空中爆炸研究发现,在相同爆心距处,含储氢合金炸药的爆炸冲击波压力和冲量与含铝炸药相当。试验结果表明：由于储氢合金中的氢元素能够通过燃烧放热和产生水蒸气并促进铝、硼金属的氧化,因此可以提高爆炸的总体能量输出。     

土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力的数值模拟

对于土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力如何计算及其是否安全,是一个值得研究的问题.利用LS-DYNA3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,适当选取材料的本构关系,对半无限土介质中集团药包爆炸地冲击作用下埋地管线的动力响应问题,进行了数值模拟研究,得出了埋地管道的迎爆面上受到很大的轴向拉应力作用,且其为瞬态受力过程的结论.模拟计算结果与实验结果较为吻合,表明采用数值模拟方法研究土中爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的.     

TNT炸药爆炸场中三波点轨迹的数值模拟研究

预测三波点的位置以及三波点的变化规律,对于准确评估大当量炸药或战斗部的威力有着重大的意义.本文基于AUTODYN有限元分析软件,利用数值模拟的方法对爆炸场中的三波点轨迹进行了研究,经初步分析表明,在爆炸场中,爆炸冲击波总是以炸药为中心向周围扩散,三波点高度轨迹均保持不断升高的趋势.在中场时(爆心距4 m～7 m)无论改变TNT的当量、爆炸高度还是起爆点位置,三波点高度的增速都较为缓慢,而在远场时(爆心距7 m)增速相对较快.当炸药爆炸高度不变时,改变炸药当量,当量越小,在同一测点处的三波点越高.当炸药当量不变时,改变爆炸高度,爆炸高度越小,在同一测点处的三波点越高.在中场时起爆点位置的改变对于三波点轨迹的影响不大,在远场时起爆点位置越高,则三波点轨迹的增速越快.     

鞍钢第二发电厂120m钢筋混凝土烟囱爆破拆除

介绍了一座高 12 0m、底部直径 9 2m、壁厚 5 0 0mm的钢筋混凝土烟囱的定向控制爆破拆除。文中讨论了爆破切口的选取、爆破参数和装药量的确定。在定向窗和导向窗的设计中 ,把清灰口作为导向窗的一部分 ,在以倾倒中心线为对称轴的相应位置上开凿另一部分导向窗。此外 ,还简述了预处理、起爆网路和安全技术措施等。     

爆炸荷载下钢管混凝土墩柱的动力响应研究

设计并制作了3根普通钢管混凝土墩柱和1根复式中空钢管混凝土墩柱,进行了TNT药量分别为3 kg和50 kg的3发4工况静爆试验,获得构件的迎爆面及背爆面的柱面超压分布、残余变形以及最终破坏形态,结合有限元分析,研究了爆炸荷载下钢管混凝土墩柱的动态响应、破坏模态及参数影响。研究表明:50 kg TNT作用下、比例距离为0.14 m/kg1/3时,外径同为273 mm、壁厚为7 mm的普通钢管混凝土墩柱抵抗爆炸荷载的变形能力优于中空钢管内径为50 mm、壁厚为4 mm的复式钢管混凝土墩柱;基于试验结果建立了多物质流固耦合的数值模拟方法,可有效模拟钢管混凝土墩柱在爆炸荷载下的动态响应;钢管混凝土墩柱三种典型破坏形态分别是:低超压峰值-高持时发生弯曲破坏、高超压峰值-低持时发生剪切破坏及介于两种情况之间的弯剪破坏;炸药当量为50 kg,比例距离z>0.3 m/kg1/3时,爆炸荷载下试件柱的残余变形可忽略不计;核心混凝土强度等级的增强以及含钢率的提高,可有效降低柱中点水平残余变形;提高钢管屈服强度,可降低柱中残余变形,当钢材强度等级≥345 MPa时,继续增大屈服强度对提高钢管混凝土墩柱的抗爆性能意义不大。     

The effects of explosive blast load variability on safety hazard and damage risks for monolithic window glazing

Although the modelling of built infrastructure subject to blast loading has been well developed, considerable uncertainty remains with respect to explosive loading parameters and structural response. This paper focuses on facade glazing – as this poses significant safety hazards when affected by explosive blast loads. A structural reliability analysis is used to calculate probabilities of glazing damage and safety hazards conditional on given threat scenarios. The analysis considers the variability of explosive blast loading; in particular, from variations in explosive weight, explosion effects in terms of pressure, stand-off distance, inherent blast load variability and model error. Uncertainties in structural response (including the variability in glazing stress limits, situational geometry, fragment drag coefficients and modelling error) are then considered in the analysis. This allows the prediction of likelihood and extent of damage and casualties. It was found that damage and safety hazard risks are very sensitive to the accuracy of the blast loading prediction model and the inherent variability of blast loading.     

地震载荷作用下液化土中输流管道动态响应研究

将地震载荷作用下的液化区埋土管道模拟成受到液化土弹性力作用下的直梁模型,将管道两端约束等效化为两端弹性支承,考虑管-土间的相互作用和管内流体与管道之间的流固耦合作用,采用梁模型一般振型函数实施模态叠加法对液化区埋地管道进行地震响应的动态分析,探讨了管道、流体和液化土参数对管道上浮反应的影响。数值仿真结果表明:埋土管道在地震作用下砂土液化时的上浮位移,随液化区管道长度、管外径、管内流体流速、液化砂土的密度和管截面受到的轴向压应力的增大而增大,随管内输送流体的密度、液化土的相对弹性系数、管材的粘弹性系数和管截面受到的轴向拉应力的增大而减小,地震加速度幅值对管道上浮位移的影响相对较小。     

Mechanical Response of a Buried Pipeline to Explosion Loading

In order to study the stress-strain response of a buried pipeline with internal pressure under the ground explosive, a numerical calculation model of the buried pipeline with internal pressure was established. The dynamic process of the buried pipeline was simulated after the explosion on the ground. Effects of internal pressure, magnitude of TNT, wall thickness, and buried depth on the stress-strain of pipeline were studied. The results showed that the region of high stress and plastic strain presented to the upper pipeline and extended toward axial direction, and then extended toward circumferential direction under the ground explosion. With the increasing of internal pressure, the high-stress zone fades away, the plastic strain zone and deformation of pipeline decrease. The stress and deformation of buried pipeline increase with the magnitude of TNT increases, but they decrease with the increasing of buried depth and wall thickness. Those results can provide theoretical basis and reference for pipe laying of oil-gas pipeline, safety evaluation, and maintenance, etc.     

典型舰船舱室水下爆炸响应特性

以典型舰船舱室结构为目标,研究炸药水下爆炸载荷输出特征和舱室结构的动态响应特性。给出舱室水下爆炸实验的试验装置、测点布设,测量炸药水下爆炸的自由场载荷和舱室所受载荷,分析舱室所受爆炸载荷的作用特征,研究舱室结构在水下爆炸作用下的响应特征,并讨论药量、爆心距对舱室结构动态响应的影响。该研究可以为反舰导弹作用下舰船目标易损性评估提供技术支持,也可为舰船目标防护提供理论参考。     

爆炸冲击作用下连续梁桥动力响应和影响因素研究

运用数值模拟的方法建立爆炸冲击作用下的钢筋混凝土连续梁桥模型,通过改变爆炸作用点位置、爆炸作用比例距离等因素,研究连续梁桥在爆炸冲击荷载作用下的动力响应和敏感性影响因素。结果表明:连续梁桥中跨跨中是其桥面抗爆性能最为薄弱的位置,在抗爆设防中应着重考虑;当装药量相同时,桥梁的破坏程度与比例距离成反比关系;连续箱型桥梁内部爆炸时,对桥梁造成的破坏最为严重,同等条件下下方爆炸时,桥梁破坏程度最小。本研究为桥梁抗爆设计及损伤评估提供理论依据。